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本文作者:張琦作者單位:太原市公安消防支隊信息通信科
新《消防法》頒布之后,消防部隊除了擔負滅火救援的工作之外,還要擔負救災搶險、處置突發事件、反恐等重大事件的任務。近幾年來,自然災害頻繁發生,當地震、洪水、冰災等這些具有突發性、不可預見性、毀滅性的重大災害事故猝然發生時,會引起無線電通信、有線電通信、電視廣播信號中斷。而災難發生后最迫切需要的就是通信聯絡,沒有通信聯絡就難以實施有效地指揮,如何在突發災害情況下,利用何種手段保持災害事故現場以及與各級指揮中心的應急通信聯絡,成為目前消防部隊一項重要研究的課題。
1短波通信的概念和特點
短波通信時,利用波長為100~10m(頻率為3~30MHz)的無線電波進行通信。短波通信有天波傳播和地波傳播兩種方式。短波通信的優點是能用較小的發信功率實現遠距離通信。短波通信之所以在應急通信中占有優勢,最基本的原因是由于實現幾千甚至上萬千米距離的信息傳送時,僅需要很小的發射功率和適中的設備費用,它具有永固的中繼系統──電離層。實踐證明,采用現代技術改造過的短波通信能為用戶提供高質量、高可通率和價格適中的通信線路。特別是跳頻短波通信的出現,大大增強了通信的安全性,可以說,跳頻短波通信比衛星通信更為可靠,短波通信的地位無可取代,并且短波通信的經濟性造成了衛星通信不可比擬的優勢。此外,新技術還使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便,進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優點。短波通信還廣泛應用于抗災通信、應急通信等特殊的重要場合,事實證明了短波通信的可靠性和機動性。在汶川地震中,許多通信基站被毀,最先進入災區的部隊就是利用短波通信與外界來取得聯系的。
2短波電臺在消防應急通信中的作用
作為跨區域協同作戰時的應急通信,短波電臺作為一種可靠的聯絡手段,有不可替代的優勢,尤其在破壞性災難來臨時,短波電臺本身無需傳輸媒介,不依賴于任何基站和線路、光纜等基礎設施,操作簡便,靈活性高,成本低廉。以太原消防支隊為例,支隊于2011年構建安裝了短波電臺,建立了固定臺站和短波移動臺站,同時還配備了便于行動的背負式短波電臺,基本上建立了一個獨立完整的短波通信網。這個短波網不但能和上級網聯通,也能和下屬網聯通。通過建立的這套短波通信網,配合支隊已經安裝的有超短波網和衛星通信設備,完成了應急通信的無縫網絡連接。在突發事件發生的時候,基礎通信中斷、電力設施損毀,指揮中心可以利用短波電臺與到達出事現場的移動指揮車保持通信聯絡,尤其在較遠距離跨區域的情況下,超短電臺已經無法進行通信,此時,短波電臺可以發揮其中長遠距離通信的優勢,建立起短波通信的網絡,隨時保持和總部的聯絡。
當災情出現時,需要大型的指揮車輛到達災情、事故現場時,通信車隨時可以和總部通過短波電臺進行通信聯絡。當交通和道路的情況不允許車輛繼續前行而無法到達事故現場時,車上攜帶的單兵背負的短波電臺就發揮了其靈活機動性,可由單兵攜帶背負式短波電臺繼續前行,并且可以在行動中使用背負臺邊行動邊通話,以保障指揮車隨時了解到前方發生的各種情況。當消防隊員背負著電臺到達災害現場時,即可將現場第一手情況向指揮車報告,方便指揮車隨時了解災情現場情況和救援情況,并及時通報總部,再把上級的指令準確下達給現場救援人員。解決了消防通信指揮部、消防現場指揮部、消防現場救援小隊之間,指揮車與指揮中心之間,指揮車與單兵之間,單兵與單兵之間,指揮中心與單兵之間的短波通信。構成了利用短波進行通信的獨立的、上下貫通的指揮調度通信網絡。
隨著短波技術二次延伸的不斷開發和改進,目前,短波電臺可以通過相應的配套設備,使通信方式擴展了很多,例如通過電話轉接器。目前使用的短波電臺可以直接撥打市話,通過異頻轉接器短波電臺可以和超短波電臺進行互聯互通,起到了短波、超短波、有線電話之間的互聯互通。方便了火災現場各路通信的相互配合、協調,指揮部領導可以直接使用常規的電話和手機就可以下達各項指令。
3短波通信目前存在的問題和改進的方法
3.1便攜電臺通信距離較短
應急通信時,一般便攜電臺使用的鞭狀天線較短,一副3m長的鞭狀天線配合25~50W電臺,最遠只能通20km。如果要求通得更遠,必須換用野外快速型長天線,可選用20m斜天線,架設非常方便,以最簡潔的方法沿地面斜拉架設,與地面夾角大約30°,最大通信距離可達1000km以上,能夠明顯改善盲區內通信效果,增加通信距離。
3.2車載電臺通信困難
車載短波電臺溝通是應急通信中的一個難題,因為受車輛體積所限,不能夠按照理想長度安裝天線,電臺發射功率又不能與固定臺相同。因此,必需從合理設計天線形態和合理選擇架設位置等方面來彌補,盡量利用車體的反射效應,最大限度增加天線的“電長度”。
3.3山林地帶短波電臺開設困難
山地森林地帶,地形復雜、交通不便,架設天線困難。在山谷、密林或高山阻隔地段,電波傳播受到限制;遇到金屬礦山還會大量吸收電磁波,使通信距離縮短,甚至聯絡不通。在山林地開設電臺,應根據聯絡對象的方位、距離,正確選擇臺址和天線種類。在森林地開設電臺,臺址要選擇在林稀的地方、林間空地或面向通信對象的森林邊緣,天線盡量架高,并注意不使天線與樹枝、樹葉相接觸。另外,凡在山林架設電臺,均應注意防洪、防火等。
3.4短波電臺存在通信盲區
一般來說,短波通信中,地波傳播距離可達20~30km,而天波從電離層第一次反射落地(第一跳)的最短距離約為80~100km,可見,20~100km之間這一段,地波和天波都夠不到,形成了短波通信的盲區。便攜電臺和車載電臺都會出現通信盲區,盲區內通信比較困難。這在短波應急通信中,必須加以解決。解決短波通信盲區的常見方法有:(1)加大電臺功率以延長地波傳播距離。(2)選用高仰角天線,縮短天波第一跳落地的距離。仰角是指天線輻射波瓣與地面之間的夾角。仰角越高,電波第一跳落地的距離越短,盲區越小,當仰角接近90°時,盲區基本上就不存在了。應急通信時,可采用低架雙極天線來解決近距離通信盲區問題,經實驗,效果不錯。
3.5無線電干擾強烈,通信不穩定
在突發事件現場,電臺所處的位置可能條件惡劣、周邊電磁環境復雜,甚至可能有多部大功率電臺同時工作,相互之間干擾強烈,很難正常通信,消除電臺受到的干擾就成了保證應急通信順利進行的重要任務。采取的主要方法有:
3.5.1正確更換工作頻率
短波電臺選用不同頻率,通信效果可能差異很大。在應急通信時,短波電臺可能溝通不暢,適時更換通信頻率,可在一定程度上消除干擾,取得較好的通信效果。選擇頻率時,一般來說,日頻高于夜頻(相差約一半);遠距離頻率高于近距離;夏季頻率高于冬季;南方地區使用頻率高于北方等。
3.5.2正確選擇和架設地線
應急通信,由于時間緊、任務重,臺站的地線成為容易草率處理的問題。其實,地線至關重要,是整個天饋系統的重要組成部分。我們所說的地線,不是交流供電系統中的電源地或保安地,而是信號地,也稱高頻地。信號地一般不能接到電源地或保安地上,必需單獨埋設。埋設接地體時,必需按有關標準進行,接地電阻不應大于4Ω。
4短波通信的發展趨勢
當今所使用的短波電臺,比起20世紀80年代前使用的電臺,已經有了很大的變化。現代通信技術及微電子技術等的快速發展,使短波通信產生了質的飛躍,從單一話音及模擬報的傳輸通信方式來看,目前發展成為既能傳輸模擬信號又能傳輸數字數據信號,有了一定的抗干擾能力。有組網能力的新型短波通信系統,在短波通信設備中采用了多種新技術,如高頻自適應技術、跳頻技術,傳輸數據時采用抗干擾性能強的調制解調制式和糾錯控制技術等。隨著短波電臺技術的不斷發展,相配套的使用設備也在不斷產生,例如,異頻轉接設備(將短波與超短波進行互聯互通),綜合調度設備(短波電臺可與衛星電話、CDMA、有線電話等進行互聯互通)等,使得短波的應用手段有了很大的擴展,不再像以前的電臺僅限于簡單的語音和摩爾報的傳送,它已經和其他的通信聯絡方法有機地聯合了起來。
今后,隨著應急通信的不斷加強和完善,短波電臺這一重要的應急通信手段也會隨著應急通信的需要,不斷進行功能性的提高和擴展,在消防應急通信中得到了更好的應用。目前,消防短波通信建設的應用還不成熟,而且任何通信手段都不是萬能的,都必須相輔相補。因此,短波通信只是在消防部隊應急條件下的一種通信手段,不能作為基層部隊的常規無線作戰通信網絡,只有立足現有的通信手段,進一步補充發展消防部隊實際所需的無線通信網絡,才能提供消防部隊強力的通信保障。