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数字超短波通信系统在森林防火中的应用

2016-10-28    曹轩

近日,国家林业局发布了2016年第17号公告,批准发布了109项林业行业标准,自2016121日起实施。在109项标准中有7项是森林消防行业标准,关于森林防火通信的LY/T 2664-2016《森林防火数字超短波通信系统技术规范》亦在其中。

林业森林火灾是林业的重大灾害,会给森林资源造成巨大的危害,给人民生命财产带来不可估量的损失,对陆地生态系统造成破坏。而森林防火的工作就是保护森林资源、维护生态安全、保障林业可持续发展、促进社会和谐稳定的一项重要性公益事业和基础事业,因此,森林防火在林业可持续发展中尤为重要。

由于林区内地广人稀,有线通信、移动电话等通信方式有局限性,为了保障林区防火工作的需要,需要建设森林防火的专业通信系统。无线通信系统是保障森林防火指挥部门组织指挥和管理的基本手段,也是确保森林防火指挥部门完成防火扑火任务的重要条件。

林业数字无线通信网主要包括超短波通信网、短波通信网、卫星通信系统和应急通信保障车几个方面,为森林防火提供了多种通信手段。超短波通信网为日常预防工作提供可靠的通信保障;在扑火应急方面超短波通信网结合便携通信设备、卫星设备和应急通信保障车可迅速在火场组建起以火场前指为中心的应急通信网络。

因此,在国家森林防火指挥部、国家林业局印发的《全国森林防火通信组织管理工作规范(试行)》中明确规定:“重点林区(III级县级森林火险单位)应建立固定超短波网,林区内的超短波信号覆盖率应达到95%以上;与下一级森林防火指挥机构固定超短波基地台的通信应达到100%。不需要组建超短波网的地区,县级以上森林防火指挥部办公室应配备一部以上超短波移动通信基站及部分超短波车载台和手持机,确保火场超短波通信信号覆盖率达到90%以上。各级组建超短波通信系统时,应使用全国统一的森林防火专用频率作为指挥和协同频率。”

一 超短波通信网建设

(一)数字同播系统

1、数字同播系统介绍

随着无线通信专网技术的不断发展,为解决日益增长的着专业无线通信用户的需求和日益枯竭的频谱资源之间的矛盾,新一代数字标准应运而生。基于数字技术标准的同播系统实现了模拟向数字的平滑过渡,从根本上解决互联互通及数字加密的困扰问题;尽可能保持了模拟系统原有的特色及使用习惯,发挥数字产品的优势,更能满足用户的需求。

1)数字同播系统采用12.5 kHz TDMA双时隙,相对模拟大大提高了频谱利用率,缓解了频率资源紧张的局面;

2)数字同播系统采用大区制,建网成本低;

3)数字话音,抗干扰能力强,语音质量更好;

4GPS功能,终端有GPS定位功能,数字同播系统可实现GPS调度管理功能,对林业用户特别是扑火队员在紧急情况下更能保障其重大生命财产安全。

数字同播系统是为满足森林防火对专网通信的需要,解决用户从模拟向数字过渡的一种很好的专网通信解决方案。为了更好的切合林区应用,数字同播系统将充分利用并沿着集中式系统和分布式系统的混合组网,有线链路和无线链路的混合组网以及模拟模式和数字模式的混合组网方向发展。

2、林业数字同播系统解决方案

林区日常预防工作是林区为单位开展工作,需独立运行的通信网络;火场应急无线通信强调统一指挥、步调一致,要求具有调度指挥功能的多级通信网络。所以适合森林防火的应急无线通信网应该是在日常预防工作以县(林场)级为单位能独立通信,在有扑火任务时能立刻根据实际需要组建从火场到火场分前指、火场总前指的多级通信网络。

我们设计了以县(林场)为单位组建数字同播系统网络,并在县林业局设置调度指挥中心的方案,这是森林防火应急无线通信系统的骨干网络;在省、地市到县分别组建省-地市级、地市-县级的数字同播网络。省-地市级数字同播网通过调度管理平台分别同各地市-县级数字同播网络互联;各地市-县级数字同播网同样通过调度管理平台同各县(林场级)数字同播网络互联,实现了省、地市到县(林场)的行政级调度指挥网络。根据省、地市、县(林场)等地的自然条件不同,在省-地市、地市-县级的数字同播网络采用有线链路(比如E1、光纤等);在县(林场)级的数字同播网络采用无线链路(比如网络电台、网桥、微波等)。

在火场应急通信保障上以县(林场)级数字同播网络为骨干构建火场分级调度指挥无线通信网络。一般分为三级通信网络,一级通信网为以背负式中转台、背负式电台和对讲机等组成的扑火队专用通信网络;二级通信网为以火场分前指便携基站与临时中继站、应急通信保障车和背负式中转台组成的火场前指同扑火队进行联络组成的火场通信网;三级通信网是火场总前指通过县(林场)级数字同播网络与各火场分前指便携基站组成的调度指挥网。一、二级通信网络通过背负式中转台与前指便携基站与临时中继站、应急通信保障车等实现组网联通;二、三级网络通过便携基站同数字同播基站实现组网联通;三级网络通过数字同播网可实现与后方指挥中心的组网互联。

二 无线链路系统

(一)无线链路种类

数字同播系统基站互联可通过有线IP(专线、E1、光纤等)和无线IP链路解决,满足数字超短波数字同播系统需要的无线IP链路包括网络电台、网桥、微波和卫星。

(二)无线链路比较

无线链路比较见下表:

上述表格仅列举一般情况下的技术参数,不完全概括所有设备和情况。

(三)数字超短波便携通信设备

背负式中转台主要应用于应急火场组建火场一级通信网络,可快速方便地在火场以扑火队为单位组建临时通信网。

1)支持数字和模拟两种模式,能兼容现有常规模拟系统,保证模拟产品向数字产品平滑过渡;

2)支持多种呼叫方式,包括个呼、组呼、全呼、紧急呼叫;

3)具备北斗/GPS定位功能;

4)灵活组网,支持数字与模拟系统互联互通,能与固定基站组网中继,也能单独组网中继;

5)适应野外作业,防尘、防潮、防震、防雨淋等特性;

6)具备良好的便携性。

便携基站主要应用于应急火场组建火场二级通信网络。在火场分前指非常适用此设备,可围绕各火场分前指组成应急通信网,即可方便地实现一、二级网的联通,也可实现与火场三级通信网(火场总前指)的接入。

支持数字和模拟两种模式,能兼容现有常规模拟系统,保证模拟产品向数字产品平滑过渡;支持多种呼叫方式,包括个呼、组呼、全呼、紧急呼叫;具备CPS定位功能;灵活组网,支持数字与模拟常规互联互通,能与固定基站组网中继,也能单独组网中继;适应野外作业,防尘、防潮、防震、防雨淋等特性;具备良好的便携性。(作者单位:贵州省林业厅。本文刊出时有改动)

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