5G技术在消防通信体系中的应用探究.pdf

67数字通信世界2023.08DCWTechnology Analysis技术分析作为4G技术的全面升级，5G技术不仅更为先进，且优势也更为明显。与4G技术相比，5G技术无论是在稳定性、安全性、兼容性或是可靠性方面都有了明显提升；不仅如此，5G技术的传输效率也是4G技术所无法比拟的，有了5G技术的加持，数据传输的速率将可达到10 Gbps，这意味着传输数据将花费更少的时间；最重要的还在于，5G技术改善了4G技术常见的网络延迟问题1。因此，要想构建更加智能化、高效化的消防通信系统，需将5G技术的关键作用充分发挥出来。1 5G专网技术及需求分析（1）网络切片技术。网络切片是一种基于不同业务对网络的不同需求而构建一种具有专项功能的核心技术，该技术能够将完整的物理网络切割为多个“子模块”，同时还能从逻辑层将每一个虚拟网络隔离开来，这样即便一个虚拟网络出现问题，其他虚拟网络也不会遭受影响2。与此同时，由于切片为自定义，故也同时具有速率快、延迟低、频率高、连接密等特点，种种灵活、方便的优势，能够最大限度地满足消防通信网络专网体系的建设需求。（2）MEC移动边缘技术。MEC移动边缘技术赋予了5G移动切换与快速重连功能，这不仅让数据传输的速度有了显著提升，也让通信延迟得以明显降低。不仅如此，MEC还充分发挥了地理方面的优势，通过将用户请求下沉至网络边缘，再经由本地的MEC服务器处理接收到的用户请求，这不仅解决了传输数据时的网络拥堵问题，也让网络边缘亦能获取到邻近基站的ID及可用的宽带数据，继而通过感知链路是否支持连接便可完成数据信息的传输，这也是建设5G消防通信专网所需具备的基本功能3。作者简介：张 龙（1989-），男，汉族，陕西省兴平市人，中级专业技术，本科，研究方向为消防通信。5G技术在消防通信体系中的应用探究张 龙（宝鸡市消防救援支队，陕西 宝鸡 721000）摘要：随着我国社会的高速发展，应急救援任务也变得越来越复杂，对消防应急通信网络的要求也越来越高。因此，我们必须高度重视消防通信体系的发展，并将先进的5G技术应用到消防通信系统中。这种新型技术可以显著提升应急救援快速处置的能力，同时能够全方位提升消防作战指挥、队伍管理、防火监督等方面的工作效率，逐步推动我国消防队伍向专业化、智能化的方向走深走强。关键词：5G；通信技术；消防通信doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.08.022中图分类号：TN 929.5，TU 998.1 文献标志码：A 文章编码：1672-7274（2023）08-0067-04Research on the Application of 5G Communication Technology in Fire Communication SystemZHANG Long(Baoji City Fire Rescue Detachment,Baoji 721000,China)Abstract:With the rapid development of Chinas society,emergency rescue tasks have become increasingly complex,and the requirements for fire emergency communication networks are also increasing.Therefore,we must attach great importance to the development of fire communication systems and apply advanced 5G communication technology to them.This new technology can significantly enhance the ability of emergency rescue and rapid response,while also comprehensively improving the efficiency of firefighting command,team management,fire supervision,and other aspects,gradually promoting the deepening and strengthening of Chinas firefighting team towards specialization and intelligence.Key words:5G;communications technology;fire communication68DIGITCW2023.08DIGITCW技术 分析Technology Analysis2 5G技术在消防通信体系中的应用（1）救援管理更加高效。数字传感器与人工智能技术能在消防调度指挥、现场通信、应急值守等方面发挥重要作用4。比如在火灾救援现场，经常有受伤人员，通过数字传感器与人工智能技术便能迅速采集伤者的生命体征，为救援现场的健康监测提供有效支持。在执行消防救援任务时，各级指挥中心需要通过指挥系统进行指挥调度和现场实时通信，高清和低时延图像的传输起着至关重要的作用。通过这种方式，指挥中心才能全面地掌握现场情况，为科学正确的决策提供更准确、更及时的信息支持，以应对日益复杂的消防救援任务。除了在应急救援中的运用，应用数字传感器与人工智能技术还能让消防队伍的管理人员负担得到有效减轻，且管理的效率也将得到全面提升。更重要的是，应用上述技术还能帮助消防救援队伍实现对内部各项成本的有效控制，在提高消防队伍管理的智能化正规化水平的同时，促进消防队伍管理逐步往智慧化的方向发展。（2）火灾报警更加智能。传统的烟感探测器由于通信功能有限，设备容易出现通信问题而导致火灾报警不及时。然而，采用5G探针传感器，可第一时间向消防救援队伍发送火灾报警信息，救援人员可以利用移动指挥终端及时获取人员信息和导航地图，有助于快速到达现场疏散被困人员，防止火势进一步扩大。5G传感器通常安装在易燃易爆区和企业的关键场所，可完成及时检测并联动自动消防设施控制火灾范围，能有效降低火灾危害并最大限度地减少人员伤亡。通过5G探针传感器，还可以实时采集环境数据和火灾信息，第一时间提供给消防指挥中心，避免产生信息延误或信息不对称的问题，为消防救援工作提供更为科学和精准的依据。（3）科技赋能更加完善。5G技术的信息传输具有低延迟的特点，同时结合外部传感器采集的数据，可以实现智能化救援。通过在现场传回的文字、音频和视频等信息，指挥人员能够迅速分析灾害现场情况，确保指挥的科学性和准确性。此外，在智能设备的支持下，现场救援人员可以实时传回自身的生命体征。指挥员可以随时了解救援人员所处的位置和身体状况，并在必要时下达撤退指令，避免现场救援人员再次受伤。同时，5G技术可以增强救援人员在现场持续工作的能力，也很符合消防救援工作的现实需求。因此，应用5G技术进行信息传输和智能化救援工作成为消防救援领域未来的发展方向。3 消防信息化存在的问题（1）信息整合能力不足。为了科学高效地将消防救援队伍实战指挥平台的数据信息进行整合，需要安全、稳定的传输通道来确保消防救援相关的各类音视频信息能够清晰、准确的传输到消防实战指挥平台。5G技术可以满足这一需求，而应用了5G技术的消防通信体系也能让平台的功能得到完善。然而，目前各地消防部门在5G技术的应用方面还存在不足，而受常规通信技术的限制，已经出现了因延迟过大、网络容量过小而产生数据传输过程中的信息丢失和不对称等问题，导致现阶段的平台整合信息已经无法满足当前消防救援的实际需求。（2）通信装备功能薄弱。各地消防队伍虽然配备了通信装备，但由于装备本身的功能限制无法实现数据的有效兼容与共享。在执行复杂的救援任务时，消防人员需要准确接收上级指令，并且对火情处置做出科学的判断，以确保救援的可靠性。然而，当前消防救援人员所使用的通信设备之间还存在一定的兼容性问题，图像和音频数据收集功能还不完善，无法灵活、快速、安全地传输现场信息，导致救援人员不能第一时间了解灾害现场的准确情况，从而影响灭火指挥的科学快速决策，对指挥作战造成了一定困扰，严重时甚至会影响上级决策的正确性，导致现场救援人员遭受人身伤害。（3）通信技术模式落后。目前消防救援工作主要使用基于短波无线电的350 MHz无线通信，其中最典型的设备是对讲机。然而，这种通信模式理论上的传输范围为3.510.5千米，但在地形复杂、环境温度较高或存在电磁波辐射等情况下，通信范围和质量都会受到巨大影响，对讲机的使用范围限制较大。为了解决这一问题，消防救援队伍积极采取了一些措施，如采用Qchat通信技术模式。然而，Qchat通信技术虽然在一定程度上能够提高通信距离和质量，但也存在一定限制，必须借助运营商网络才能进行传输，在地下场所或偏远山区的救援现场使用时会受到很大的影响。4 5G技术在消防通信中的具体运用途径（1）在实战指挥中提升“高效指挥”战斗力。当前，消防救援工作变得更加复杂，救援规模也有了显著提升。如果消防救援队伍遭遇断网、断路、断电等极端恶劣情况，将会导致救援延误，从而导致社会遭受巨大损失。因此，消防部门需要对自身的应急通信保障能力提出硬性要求，以确保在遭遇断网、断路、断69数字通信世界2023.08DCWTechnology Analysis技术分析电等极端恶劣情况时仍能确保救援工作的有序展开。现场指挥部作为指挥前线开展救援任务的重要指挥所，要确保指挥部的指令能够及时、准确地送达救援现场，是保证消防救援有效开展的关键。因此，对消防救援队伍的通信能力提出了较高的要求。使用5G技术可以最大限度地满足上述需求。首先，基于5G技术的辅助，能够及时建立高效的现场指挥部，指挥员能够更加及时地与现场救援人员沟通，了解灾害现场状况，确保所拟定的救援方案更具针对性；其次，应用5G技术搭建的5G专网设备能够为应急通信提供可靠保障；最后，5G技术还能通过指挥平台关联多个移动设备，构建出多维度的救援指挥体系，从而使救援行动更加迅速高效。（2）在应急救援中提升“灭火打赢”战斗力。随着我国现代化建设的不断推进，城市人口和高层建筑的密集程度都有了明显提升，大大增加了火灾隐患，并使城市的消防安全任务更加繁重。将5G技术应用于消防救援中，有助于进一步提高消防队伍的灭火救援战斗力。5G技术的应用在多个方面都能为消防救援带来优势。首先，在5G技术的支撑下，消防救援人员在评判火灾等级时将变得更加高效。当前，我国在划分火灾事故等级时采用了四级制，分别是特别重大、重大、较大及一般火灾，而划分的标准则是死亡人员数量，对应上述的等级划分，死亡人数分别为30人以上、1030人、310人以及3人。此外，在分辨火灾类型时也主要分6种，分别是固体物质火灾、液体或可熔化的固体物质火灾、气体火灾、金属火灾、带电火灾、烹饪器具内的烹饪物（如动植物油脂）火灾。不同的火灾类型需要运用相应的救援战术方以达到最佳的救援效果。因此，应用5G技术可以在最短时间内正确地判断火灾等级和类型，以制定最佳的救援方案。其次，运用5G技术还可将救援现场的实时音视频信息快速、低延迟地传输至各级指挥中心，指挥员便可有针对性地拟定救援措施，从而降低救援人员在执行救援任务时遭遇危险的概率。例如，当救援队伍执行大型火灾、自然灾害以及危险化学品爆炸等对生命有着巨大威胁的救援任务时，指挥中心和现场指挥部可根据时传回的现场影像信息，制定安全可靠的救援方案、发送作战安全提示预警信息，保障消防人员快速安全地处理灾情。此外，救援现场的实时影像信息还能帮助研究人员在后续开发更为安全的消防救援设备，如无人化、智能化消防设备，以提高救援效率并保证救援人员的安全。最后，5G技术还能帮助收集、分析并处理事故现场的相关信息，作为完成作战任务后案例复盘的参考数据，进行总结提升，不断提高消防救援队伍的作战能力，为广大民众的生命和财产安全提供更好的保障。（3）在队伍管理中提升“精准管控”战斗力。运用5G技术可以提升消防队伍的管理水平。随着科技的不断发展，信息化构建已经成为了各个领域提高效率和质量的必要手段。首先，通过5G技术的应用，消防队伍的管理信息可以全面记录，包括日常训练、作息情况、身体状况以及任务出勤等，为消防队的管理提供数据支持和指导。有了这些数据，指挥员可通过5G云计算技术，根据消防人员的不同特征制定更加科学的训练计划，从而提升日常训练任务的效果，增强队伍的应急处置能力和反应速度5。其次，利用5G技术对消防装备进行管理，可以提供设备维护的指导，并及时掌握设备的使用情况和性能，获得更多的维修和更新设备的信息，不断完善自身的装备和技术保障，从而为救援任务的高效执行提供保障。通过实时监控各类设备的运行情况，5G技术可以及时发送预警信息，为装备管理提供更为科学、精准的管控。最后，5G技术还能对消防营区进行全方位管理，通过覆盖监控和无线传感器，任何人员和车辆出入营区都能在第一时间得到相关信息，增加消防队伍的安全保障，确保救援及时性的同时缩小火灾事故的影响范围。（4）在消防监督中提升“创新管理”战斗力。传统的消防监督存在着分散化问题，导致消防监督信息的共享存在滞后性。但是，通过运用5G技术，可以解决这些问题，提高消防监督执法工作的效率和质量。5G技术可以让消防监督人员随时随地调取监督信息，及时共享相关内容，使消防监督工作更加高效开展。随着我国消防管理体系的不断创新，对消防工作的要求也越来越高。利用5G技术将有助于提升消防安全管理的效果和效率，并帮助各地消防部门创新管理模式，以逐步实现消防监督智能化、智慧化发展。通过5G技术的应用，在提高消防灭火效率的同时，让消防工作更好地服务于社会经济发展大局。5 结束语总之，在消防工作中应用5G技术，不仅能够全面提升改进消防通信体系，还能提升消防管理和监督的水平。积极运用5G技术来优化消防救援体系，不仅是我国消防未来的主要发展方向，也是当今社会的一个必然趋势。所有消防救援人员乃至普通民众都应该通过学习最新的消防技术并积极应用于防灭火工作中，（下转第73页）73数字通信世界2023.08DCWTechnology Analysis技术分析4 系统实现4.1 环境部署系统平台基于大数据分析的系统性研究方法，完成了各核心组件以及分布式计算组件的部署与安装，部署完成了分布式文件系统、分布式存储系统等。4.2 功能展示系统平台提供诊断分析结果显示的功能，各控制子系统设备故障诊断结果实时展示、状态判识结果实时展示、设备健康态势分析结果展示，如图4所示。图3 平台大数据管理体系结构针对矿山各生产控制子系统的设备关键部件，平台提供设备画像分析功能。对相关关键部件的结构状态进行分析诊断，提供可靠的维保建议与评分明细等参考数据，从而保障设备运行的安全和效率。5 结束语本文为实现针对矿山设备在安全开采环境下进行数据监控与智能分析，基于大数据分析的矿山设备智能分析与实时诊断应用系统，分类采集并存储分析了多源信息数据，针对不同类型的数据采取了数据挖掘与管理分析处理，从而为矿山设备相关服务功能的决策分析提供了依据，支持矿山设备系统状态的精准感知与预测分析服务。参考文献1 黄迅迪，庞雄文基于深度学习的智能设备故障诊断研究综述J计算机科学，2023(04):1-12.2 李伟，程晓涵，汪爱明，张海涛大型矿山机电设备远程健康诊断系统的研究进展J煤炭工程，2014,46(05):139-142.3 亓晋，王微，陈孟玺，许斌，董振江，孙雁飞工业互联网的概念、体系架构及关键技术J物联网学报，2022,6(02):38-49.4 于嘉成，王刚，刘卫东，宁永杰，蒋晗晗矿山设备全生命周期信息集成与工况判别算法研究J煤炭科学技术，2019,47(04):38-43.5 侯一鸣，徐泉，李亚杰，王良勇，刘长鑫，柴天佑基于物联网和工业云的选矿设备状态监控系统J计算机集成制造系统，2017,23(09):1972-1982.6 冉茂虎基于物联网和数据融合的煤矿带式输送机的故障诊断研究J煤矿机械，2013,34(12):249-251.7 王峰，路小琪，何凤有，谭国俊基于物联网的矿井提升机感知系统设计J煤炭科学技术，2012,40(03):83-86.图4 实时数据显示与在线诊断预警这样才能最大限度地降低火灾事故的发生概率，大幅提升应急救援的快速处置能力，共同推动我国消防事业的快速发展。参考文献1 叶进荣5G通信技术在数据中心消防系统中的运用研究J长江信息通信，2022,35(01):180-182+185.2 林之光浅析5G技术在通信运营商消防安全管理工作中的应用J今日消防，2021,6(07):37-38.3 韩雷研究5G通信技术在消防救援工作中的应用难点及对策J中国新通信，2020,22(19):5-6.4 蔡剑锋，林丽梅，林鹏程如何利用5G通信手段推进消防信息化建设再上新台阶J电子世界，2020(18):72-73.5 赵雨昕，孙鹏举浅谈5G技术在消防救援队伍信息化建设中的应用J数字通信世界，2019(04):37+49.（上接第69页）