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卫星通信在森林防火应急通信中的应用

时间:2016年02月24日 信息来源:卫星应用 点击: 【字体:

 

 森林火灾是一种时间和空间上随机的严重自然灾害和突发公共安全事件,对社会生态环境、森林资源和人民的生命财产造成了严重的破坏。全世界平均每年发生森林火灾22万次,受灾森林面积超过1000万公顷(1平方千米=100公顷),约占全球森林总面积的1‰;1950-2014年,我国累计发生森林火灾80.6万起(年均1.3万起);受害森林面积3809.3万公顷(年均60.5万公顷),相当于现有全国森林面积的1/5,也相当于云南省的国土总面积,森林受害率为0.7‰左右;因灾伤亡33718人(年均543.8人),其中死亡5507人(年均89人);1987年5月6日发生在黑龙江省大兴安岭特大森林火灾,受害森林面积超过100万公顷,受灾群众5万多人,死亡193人,受伤226人,直接经济损失5亿多元,间接损失高达69.13亿元。

 总结大兴安岭特大森林火灾的教训可以看出,除了森林防火管理上的缺失外,技术和装备上也存在着明显的不足,可将森林防火工作存在的问题归结为:“眼瞎、耳聋、腿瘸、手短”八个字,其中耳聋就是指:指森林防火的信息通信手段落后,火场没有任何可利用的通信、通讯设施,受地形和交通条件的限制,架设临时的通信链路也极为困难,使得火场火情实况不能及时反映到上级指挥决策部门,上级扑火指挥员不了解火情的,很难做出正确的扑火决断,其扑火指挥指令也无法及时下达到扑火一线,贻误了最初小火阶段最佳的扑火时机,使初发的小火发展蔓延酿成了巨灾,造成的重大损失。


一、卫星应急通信在森林防火的重要作用


 我国的重点林区大多位于偏远山区,人烟稀少、山高林密、交通不便,地面无有线通信链路,空中无公共移动通信信号覆盖,而且接通路网稀少,假设临时通信线路困难,只有卫星通信可以解决森林火灾现场与后方森林防火指挥机关的通信。

 现代卫星应急通信技术的发展,从根本上解决了森林火灾扑救中的“耳聋”的瓶颈,使得一旦发生火灾,可以快速方便的建立起前方扑火指挥部与后方指挥中心(国家和省、市级防火指挥中心)的视频、语音和网络连接,实现了前后方防火指挥系统的一体化,高效快速的传递火场实况信息和扑火指挥指令,及时快速地组织有效的扑救,实现“打早、打小、打了”,将火灾的损失降至最低。



二、森林防火卫星应急通信的技术要求


 森林防火的应急通信因火灾发生在时间和空间的随机性,以及使用环境、使用方式方法上的特殊性,对卫星应急通信系统有如下要求。

 对使用环境的适应性要求:能满足全国各地任意时间均可开通使用,能适应严寒、高温、震动、倾斜等恶劣环境,满足边远地区卫星信号弱、天线仰角低等扑火现场环境。由于森林火灾大都发生在天气晴好的的高温干旱时段,因此,选择波段时不考虑雨衰,而选择便携性较好的Ku波段。

 对卫星信号及网管系统的要求:森林防火应急卫星通信系统应选用能较好覆盖全国,特别是在东北、西南、西北偏远林区的信号强度,全国防火系统任意便携小站使用1.2米天线可建立1-2M带宽通信链路。同时要求卫星主站的网管系统为所有小站提供一个64K的语音带宽,满足便携站应急使用时,在地面无任何通信链路的情况下,开机完成对星即可自动开通语音信道,并即时开通满足网络和视频通信带宽的信道,如有特殊需要可将进一步增大带宽。

 对终端设备的要求:一是集成化,整个卫星通信系统和相关设备集成在1到2个定制箱内,只需接上电源、连接网线即可工作;二是便携性,全部卫星设备和相关通信设备能装入普通越野车或小轿车,便于作为行李随机托运,方便携带至野外扑火前置使用;三是快捷性,整个卫星通信系统从卸车、组装,能在3-5分钟内快速建立前方扑火指挥部与后方指挥中心的卫星通信链路;四是适应性,能适应全国各主要林区,具有抗风、防寒、防震特性,可在高原、坡地、低仰角强哥特殊环境工作;五是易操作,不需太多专业知识,一般工作人员稍经培训就能操作卫星通信系统设备完成应急通信任务;六是大带宽,能同时满足高速网络、高清视频、多路语音通信要求。



三、森林防火卫星应急通信的现状


  1993年原林业部森林防火办公室引进海事卫星A站,在1994年内蒙古呼伦贝尔盟红花尔基“4·23”特大森林火灾扑救中,建立了火场扑火指挥部与林业部防火办之间的语音和传真链路,在火灾扑救指挥中发挥了卫星通信的特殊功效;随后,全国森林防火系统陆续引进了Inmarsat M4、Inmarsat miniM、BGAN等海事卫星便携终端,并作为森林防火的储备物资,在各地火灾扑救指挥中发挥了重要作用。

 2003年国家林业局防火办,利用公安部在亚洲3号卫星的信道,建立了东北航空护林中心卫星通信指挥车与国家森林防火指挥中心的点对点应急卫星通信系统,实现了视频、语音、网络的同步通信,在黑龙江、内蒙等地的重特大森林火灾扑救指挥中发挥了重要作用;2004年国家林业局开始推广VSAT便携站的应用,先后两次发文规范火场应急卫星通信系统建设,建立起了依托上海广电网络通信公司的SVA卫星通信网的森林防火应急卫星通信网(见图1)。


图1 森林防火应急卫星通信网系统架构图


 目前全国各地森林防火部门已经建成投入使用的VSAT卫星通信系统共有187套。其中国家森林防火指挥部要求,统一使用LinkStar DVBSⅡ卫星终端,加入SVA卫星通信网的固定站、便携站、卫星通信车共139个卫星小站,通过国家防火办与SVA主站的10M数据专线直接接入国家林业局内网;北京、河北、山西、内蒙古、黑龙江等省区市已建其他制式或当地政府卫星网的小站(固定站、便携站、指挥车)48个。

 基于海事卫星(BGAN)和VSAT系统组建的“全国森林防火应急通信网”具有强大的多媒体通信功能,可在我国境内任何地域提供互联网接入、中国森林防火网连接,实时高清视频、语音通讯、数据传输,且整个系统具有体积小、重量轻操作简便的特点,从而全面提升了火场多媒体应急通信保障能力,为各级指挥中心第一时间全面了解火场情况打下了坚实的基础(见图2)。



图2 “全国森林防火应急通信网”示意图


四、森林防火应急卫星通信的未来布局


 “十三五”全国森林防火规划勾画了森林防火应急卫星通信的宏伟蓝图(见图3),指出将建设以VSAT卫星通信系统为主,北斗卫星、海事卫星和新一代移动通信卫星为辅的卫星通信系统,配套视频图传系统,实现重要火场音视频等信息传输功能。在国家森林防火指挥中心建立卫星固定站,结合国家与各省级森林防火指挥中心间的地面链路,形成星地结合、高效稳定的卫星通信网,在各省级、重点地级市建设卫星固定小站,在各省级、重点地市级及重点县级配备卫星便携站及视频图传系统;在县级以上森林防火机构配备BGAN系统、海事卫星手持机等卫星电话终端;在各级森林防火指挥中心、南北航空护林总站建立北斗指挥机系统,各级防火部门、专业队伍根据需要配备车载、机载北斗设备及北斗手持机。


图3 森林防火应急卫星通信规划图


 “十三五”期间,国家森防指拟在现有基础上,组建森林防火应急VSAT应急通信网,新建VSAT主站2套,位于省级和重点林区地市级防火办的VSAT固定站134套,有防火任务的省、地县三级防火办配备VSAT便携小站和视频图传系统3154套;地县两级防火办配置2696套BGAN通信系统、手持卫星电话3252部;配置北斗定位通信系统指挥机3255套、车(机)载台6778部、北斗手持机18090部;各省级防火办配置大型综合通信车29辆,地市级防火办配置中型综合通信车267辆,重点县级防火办小型综合通信车1502辆。

 森林防火应急卫星通信网将租用独立的卫星信道6-8M基础带宽,火情较多的春秋两个防火期,在原有基础上在增加带宽2-4M,以应对随时发生重大火灾扑救指挥的需求。


 上文选自《卫星应用》,如有需要请查阅该期刊。



 

(作者:蒋岳新)
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