森林防火無線通信指揮系統(tǒng)及GPS技術(shù)

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摘要：指出了森林火災(zāi)是一種失去人為控制而在森林范圍內(nèi)自由快速蔓延的林火行為，具有較強(qiáng)的突發(fā)性，且破壞性極大，救助也存在較大的困難，給人類、森林及其生態(tài)系統(tǒng)都帶來一定程度的損失與危害?；诖?，探討了森林防火無線通信指揮系統(tǒng)與gps技術(shù)在森林防火工作的應(yīng)用，以期提供參考。

關(guān)鍵詞：森林火災(zāi)；防火工作；無線通信；GPS技術(shù)

1引言

當(dāng)前專業(yè)無線通信技術(shù)在迅猛發(fā)展，既包括常規(guī)的通信技術(shù)，也包括高端技術(shù)中的集群通信技術(shù)。其中以集群通信技術(shù)為支撐的集群系統(tǒng)具有調(diào)度功能，可滿足一定的通信調(diào)度指揮需求。而GPS技術(shù)也是一種高新技術(shù)，隨著森林火災(zāi)的頻繁發(fā)生，其在森林防火工作中同樣占據(jù)著重要地位。因此，以GPS技術(shù)為核心的森林防火無線通信指揮系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如今在森林防火領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。

2森林防火無線通信指揮系統(tǒng)

在森林防火無線通信指揮系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用中，要求其覆蓋面為省市區(qū)的全部林場(chǎng)。只是集群通信系統(tǒng)的建設(shè)成本非常高，且森林防火無線通信指揮系統(tǒng)通常使用單頻同播通信網(wǎng)，就是通過多個(gè)同播中轉(zhuǎn)基站來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、通信以及調(diào)度指揮，其中蘊(yùn)含著一些問題，受到了一定的關(guān)注。其問題在于：隨著覆蓋面的擴(kuò)大，中轉(zhuǎn)基站數(shù)量需要相應(yīng)增加，這就使得系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)重疊區(qū)，產(chǎn)生一種同頻干擾問題，直接影響著該系統(tǒng)在實(shí)踐過程中的通信質(zhì)量，進(jìn)而影響森林防火工作的順利開展。因此，對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)勢(shì)在必行，當(dāng)下比較理想的方法即是引入GPS技術(shù)，以消除同頻干擾問題，改良系統(tǒng)的功能，在更大程度上保障了森林防火無線通信與調(diào)度指揮工作，推動(dòng)森林防火工作的更有效開展［1］。

3GPS技術(shù)用于森林防火通信中的作用

3．1林區(qū)觀測(cè)基站之間不需要通視

在森林防火工作中，要求無線通信指揮系統(tǒng)可以快速獲取森林內(nèi)部信息。而為了達(dá)到這個(gè)目的，就要在林區(qū)建立森林火訊的觀測(cè)基站，以便快速地收集周圍林區(qū)的相關(guān)信息。在這個(gè)方面，觀測(cè)基站所獲取的信息需要保證真實(shí)性與準(zhǔn)確性，因此要求各觀測(cè)基站之間可以支持信息核對(duì)的功能。若沒有建立在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上，那么林區(qū)的觀測(cè)基站要通過線纜而實(shí)現(xiàn)有效的通信連接。但是這樣的情況下，線纜資源消耗量比較大，在一定程度上提高了森林防火成本。同時(shí)，森林內(nèi)部的地形比較復(fù)雜，而且交通也不便利，架設(shè)線纜的施工操作具有較大的難度。而在無線通信指揮系統(tǒng)中引入GPS技術(shù)，可以借助其衛(wèi)星定位功能，實(shí)時(shí)接收任何兩個(gè)或兩個(gè)以上觀測(cè)基站的信號(hào)。在這個(gè)情況下，意味著觀測(cè)基站之間并不需要通視功能，也不用進(jìn)行連接，具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)［2］。

3．2可有效提高觀測(cè)的精度

GPS是新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)，其導(dǎo)航服務(wù)具有實(shí)時(shí)性、全天候的特點(diǎn)，其情報(bào)搜集能力和應(yīng)急通訊功能都非常強(qiáng)。而在定位功能方面也具有短距離和高精度的特點(diǎn)。比如15km內(nèi)為短距離，其精度已經(jīng)達(dá)到了厘米級(jí)，而中距離或者遠(yuǎn)距離的精度不超過10m。比如國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，已經(jīng)將短距離的定位精度提高至厘米級(jí)。在林區(qū)內(nèi)采用GPS技術(shù)對(duì)森林防火無線通信指揮系統(tǒng)進(jìn)行改良，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林內(nèi)部現(xiàn)況的科學(xué)定位與觀測(cè)，可發(fā)揮出觀測(cè)精度高的優(yōu)勢(shì)，更好地滿足防火檢測(cè)工作的需求，也可提高森林防火的工作效率與工作質(zhì)量。

3．3具有比較高的自動(dòng)化水平

在森林防火無線通信指揮系統(tǒng)中引入GPS技術(shù)，可改進(jìn)系統(tǒng)的功能，其中的模塊化控制系統(tǒng)具有非常高的自動(dòng)化水平。基于GPS技術(shù)的森林防火無線通信指揮系統(tǒng)能夠減輕林業(yè)管理人員的工作壓力，其掌握好儀器操作技能，就可以操控系統(tǒng)自動(dòng)地對(duì)林區(qū)情況進(jìn)行檢測(cè)，這是森林防火監(jiān)測(cè)自動(dòng)化與智能化的體現(xiàn)。另外，該系統(tǒng)增設(shè)了自動(dòng)化的報(bào)警系統(tǒng)，能夠在監(jiān)測(cè)到火災(zāi)信號(hào)的同時(shí)立馬給予警報(bào)，利于有關(guān)人員及時(shí)快速地采取森林防火措施，降低損失。

3．4消除同頻干擾問題

兩部發(fā)射頻率一致的中繼設(shè)備在運(yùn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)通信覆蓋的重疊區(qū)域，進(jìn)而導(dǎo)致同頻干擾現(xiàn)象的發(fā)生，直接影響著通信質(zhì)量。要消除其中的同頻干擾問題，就需要對(duì)同頻的中繼設(shè)備之間存在的頻率偏差進(jìn)行有效調(diào)整，盡可能降至最小。但是音頻帶寬例外。在確保中繼設(shè)備的頻率穩(wěn)定度滿足了0．05×10－6的條件下，可以讓中繼設(shè)備之間存在的差頻在音頻通道之外。同時(shí)，將該差頻維持一致性，就可以有效提高同頻覆蓋交界區(qū)的通信質(zhì)量。而GPS基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)源可以達(dá)到上述要求，消除同頻干擾問題。因此，在森林防火無線通信指揮系統(tǒng)引入GPS技術(shù)，在許多方面都可以推動(dòng)森林防火工作的有效開展。

4森林防火無線通信指揮系統(tǒng)與GPS技術(shù)的具體應(yīng)用

4．1在林火預(yù)防中的具體應(yīng)用

首先，借助GPS技術(shù)，能夠?qū)扇嘉镱愋偷氖疽鈭D進(jìn)行繪制。這種先進(jìn)的功能取代了傳統(tǒng)多人徒步行進(jìn)而對(duì)林區(qū)各種可燃物分布區(qū)域進(jìn)行區(qū)別的方法，節(jié)省了大量的人力、物力以及時(shí)間。同時(shí)，GPS定位技術(shù)能夠?qū)Ω黝惪扇嘉飬^(qū)域的經(jīng)緯度進(jìn)行讀取與記錄，并在地圖上進(jìn)行標(biāo)記，最后可將各記錄點(diǎn)進(jìn)行連線，繪制成為相應(yīng)的示意圖。而這一示意圖可以為森林防火無線通信指揮系統(tǒng)提供有效的參考依據(jù)，利于相關(guān)人員科學(xué)制定林火的預(yù)防措施，進(jìn)而快速組織滅火隊(duì)伍，準(zhǔn)備好滅火設(shè)備，采用合理的滅火戰(zhàn)術(shù)，在最短的時(shí)間內(nèi)應(yīng)對(duì)林火災(zāi)情。其次，可以通過地形圖進(jìn)行防火隔離帶的總體規(guī)劃。在這個(gè)過程中，可借助GPS技術(shù)標(biāo)明防火隔離帶的起終點(diǎn)以及中間的各節(jié)點(diǎn)相關(guān)地理坐標(biāo)。若是在設(shè)置了防火隔離帶之后，出現(xiàn)了意外跑火的狀況，則可借助GPS對(duì)其進(jìn)行迅速定位，并上傳報(bào)告，便于系統(tǒng)及時(shí)發(fā)揮通信指揮作用，及時(shí)組織撲救措施，增強(qiáng)其安全保障度［3］。

4．2在偵查火情中的具體應(yīng)用

若是林火災(zāi)情比較嚴(yán)重，基于GPS技術(shù)的森林防火無線通信指揮系統(tǒng)可以發(fā)揮定位與通信指揮的優(yōu)化組合作用。通過GPS技術(shù)，可對(duì)各個(gè)火頭進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，收集火線長(zhǎng)度、火頭數(shù)、火災(zāi)區(qū)域的面積以及火災(zāi)的發(fā)展方向等等各種重要的一系列信息傳輸至系統(tǒng)控制中心，便于指揮人員參考上述火場(chǎng)要素針對(duì)林火災(zāi)情進(jìn)行有效的撲救指導(dǎo)，作出最合理的撲救隊(duì)伍人力部署，并制定撲火效率最高的林火撲救措施。若是遇到需進(jìn)一步對(duì)林火或者熱點(diǎn)進(jìn)行核實(shí)的情況，比如無法辨析是林火還是其他類型的火災(zāi)，或者出現(xiàn)大面積水面反光的情況而被視為熱點(diǎn)的情況，就需要GPS導(dǎo)航技術(shù)對(duì)熱點(diǎn)位置進(jìn)行重新的準(zhǔn)確定位，有效提高火災(zāi)類型的識(shí)別性，收集準(zhǔn)確的信息，傳輸至系統(tǒng)中，為指揮部提供有效且準(zhǔn)確的參考信息［4］。

4．3在林火撲救中的具體應(yīng)用

首先，林區(qū)的地形比較復(fù)雜，撲火人員前往火場(chǎng)時(shí)的行進(jìn)路線并非直線，而借助GPS技術(shù)，能夠?qū)π羞M(jìn)路線的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行明確，然后根據(jù)其地理坐標(biāo)而發(fā)揮導(dǎo)航功能，指揮部可以向撲火人員提供最佳的行進(jìn)路線，甚至是可以為其提供最佳的撤離火場(chǎng)路線?？捎行Ч?jié)省時(shí)間，也可以減少人員的體能消耗，進(jìn)而保障撲火人員的安全。其次，在撲救林火方面，機(jī)降火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)是非?？旖莸姆椒?。但是實(shí)際上火場(chǎng)的能見度非常差，又要在安全飛行高度基礎(chǔ)上降落火場(chǎng)，這具有極大的難度。而GPS技術(shù)的定位與導(dǎo)航功能可收集火場(chǎng)的經(jīng)緯度信息，讓飛機(jī)可以在GPS技術(shù)的引導(dǎo)下快速抵達(dá)火場(chǎng)，也可以在參考火場(chǎng)實(shí)際地形情況之后，再?zèng)Q定是否進(jìn)行機(jī)降滅火。然后，在各種條件都具備的前提下，可采用飛機(jī)灑液的方式對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行滅火。在撲火之前，可在GPS技術(shù)的指導(dǎo)下進(jìn)行撲火，提高飛機(jī)灑液的撲火效率，同時(shí)也保障飛行安全。再者，若是林火災(zāi)情過于嚴(yán)重，或者火場(chǎng)地段撲救工作困難，撲火人員可借助GPS技術(shù)輸送所在位置的經(jīng)緯度信息，傳至指揮部，讓指揮部可以及時(shí)采取增援措施。最后，撲火結(jié)束后，也需要借助GPS技術(shù)確定火場(chǎng)可復(fù)燃區(qū)域的相關(guān)地理坐標(biāo)，指揮部需要部署人力對(duì)相應(yīng)的復(fù)燃地區(qū)采取最終滅火措施，真正達(dá)到滅火目的。

5結(jié)語

林火在當(dāng)前和未來一段時(shí)間內(nèi)都是會(huì)影響國(guó)內(nèi)林業(yè)發(fā)展的重要問題，而森林防火無線通信指揮系統(tǒng)與GPS技術(shù)在森林火災(zāi)的預(yù)防、檢測(cè)、撲救的過程中的應(yīng)用價(jià)值非常高，可加大其在林火預(yù)防實(shí)際工作中的應(yīng)用力度，借助GPS技術(shù)與無線通信指揮系統(tǒng)的功能滿足林火預(yù)防工作各方面的需求，實(shí)時(shí)保障林區(qū)安全。

參考文獻(xiàn)：

［1］李建明．試論GPS技術(shù)在森林防火無線通信指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］．科學(xué)與財(cái)富，2016（9）：337～337．

［2］張潤(rùn)嘉．宋娟，費(fèi)海強(qiáng)．森林防火移動(dòng)助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)［J］．內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（24）：126～127．

［3］宋娟，費(fèi)海強(qiáng)．森林防火移動(dòng)助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)［J］．內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（24）：126～127．

［4］梁濤，張麗麗．基于GPS的異地考勤管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（2）：111～115．

作者:黃福華 單位:梧州市蒙山縣林業(yè)科學(xué)研究所