摘要：本文針對特殊建筑內(nèi)部的通信難點問題，分析了特殊建筑的通信現(xiàn)狀，探討了如何開展通信測試，并結(jié)合測試數(shù)據(jù)，詳細闡述了如何為大型商業(yè)綜合體、超高層建筑、地下工程、軌道交通和公路隧道等特殊建筑制定有效的通信保障方案。

關(guān)鍵詞：特殊建筑；消防；通信；保障

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設也同步快速發(fā)展。大型商業(yè)綜合體、超高層建筑、地下工程、軌道交通、公路隧道等特殊建筑越來越多。這些特殊建筑相較于普通建筑，具有高度更高、面積更大、長度更長、室內(nèi)結(jié)構(gòu)更復雜等特點，導致電波在內(nèi)部傳輸困難，常規(guī)通信手段難以保障滅火救援行動的需要。

一、通信現(xiàn)狀

目前，消防隊伍在滅火救援行動中最常用的是集群對講機和常規(guī)對講機。集群對講機有通信網(wǎng)絡覆蓋，多用作消防一級網(wǎng)使用，但在建筑內(nèi)部，特別是一些大型建筑，除了通道入口和沿窗區(qū)域外，一般深入20米后就沒有了信號覆蓋。常規(guī)對講機脫網(wǎng)點對點使用，具有更強的繞射能力，多用作消防二、三級網(wǎng)使用。在無遮擋的情況下，常規(guī)對講機的通信半徑一般為3公里左右，但在大型建筑或結(jié)構(gòu)復雜的建筑內(nèi)部，由于信號被墻體等阻擋，通信距離會大幅縮減。隨著城市建設的發(fā)展，特殊建筑也越來越多。以重慶為例，截至2022年，大型商業(yè)綜合體超過5萬平方米的有140余個，其中包括62.5萬平方米的來福士廣場；超高層建筑720余幢，最高的嘉陵帆影達到了458米；地下工程超過4880處，軌道紅巖村站的埋深為116米；隧道有700余座，其中方斗山隧道長度達到了15.2公里。經(jīng)過測試，在上述這些特殊的建筑內(nèi)，常規(guī)通信設備的通信盲區(qū)很多，嚴重影響了滅火救援行動。

二、通信測試情況

（一）測試對象

為了掌握重慶全市范圍內(nèi)特殊建筑（如大型商業(yè)綜合體、超高層建筑、地下工程、軌道交通和公路隧道）的通信情況，分別選取了具有典型特點的50處大型商業(yè)綜合體、50棟超高層建筑、30處地下工程、20處軌道交通站點以及10處公路隧道開展了通信測試。

（二）測試設備

350兆PDT（警用數(shù)字集群系統(tǒng)）集群對講機2部、350兆常規(guī)對講機3部、350兆語音自組網(wǎng)基站10臺、圖像自組網(wǎng)基站10臺。

（三）測試方法及結(jié)果

1.350兆PDT集群網(wǎng)絡覆蓋測試

使用2部350兆PDT集群對講機，其中1部置于建筑外部，另1部從出入口和窗戶位置開始，沿著走道每前進5米進行一次測試，并記錄所有測試數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，350兆PDT集群網(wǎng)絡在一般情況只能覆蓋到建筑物的進出口和沿窗區(qū)域20米范圍內(nèi)。

2.350兆數(shù)字常規(guī)對講測試

使用3部350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行脫網(wǎng)點對點測試，其中1部置于建筑外部，分別在建筑外部的東、南、西、北四個方向上選取3個測試點進行測試；另1部置于建筑內(nèi)部的居中位置；最后1部在建筑內(nèi)部進行移動測試，從進（出）口開始，沿著走道、樓梯間逐層進行測試，每前進20米與室外對講機和置于建筑內(nèi)部居中位置的對講機分別進行測試，并記錄測試情況；最后，統(tǒng)計分析并列出通信盲點區(qū)域。

根據(jù)測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，可以得出以下結(jié)論：在大型商業(yè)綜合體中，一般情況下，平街層、1層、2層、3層以上的沿窗區(qū)域（區(qū)域范圍越往上越小）以及-1層的疏散通道附近區(qū)域能正常通信，其他區(qū)域無信號。超高層建筑的-2層、-1層、1-12層能正常通信，其他區(qū)域無信號。在地下環(huán)道，距離出（入）口400米范圍內(nèi)能正常通信，其他區(qū)域無信號。在軌道站點，地面以上部分和地下至第三級梯臺區(qū)域能正常通信，其他區(qū)域無信號。在隧道中，入口至進入隧道內(nèi)部3公里范圍內(nèi)能正常通信，超出此范圍則無信號。

3.350兆語音自組網(wǎng)測試

根據(jù)350兆數(shù)字常規(guī)對講機測試的結(jié)果，架設350兆語音自組網(wǎng)基站進行測試，以解決室內(nèi)通信盲區(qū)的問題。測試步驟與350兆數(shù)字常規(guī)對講測試相同，并記錄測試數(shù)據(jù)。如果通信盲點仍然過多，將調(diào)整中繼基站的數(shù)量和放置位置，然后再次進行測試。這個過程需要反復調(diào)整，直至網(wǎng)絡覆蓋建筑內(nèi)絕大部分區(qū)域。在達到這個效果后，記錄所需的中繼基站的數(shù)量和放置位置。

4.圖像自組網(wǎng)測試

圖像自組網(wǎng)測試方法與350兆語音自組網(wǎng)測試相同，測試結(jié)果基本與350兆語音自組網(wǎng)測試結(jié)果相同。

三、通信保障行動指南

根據(jù)測試結(jié)果，通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，并結(jié)合大型商業(yè)綜合體、超高層建筑、地下工程、軌道交通和公路隧道的實際情況，可以制定如下的通信保障行動指南。

（一）大型商業(yè)綜合體

1.地上1至2層

不依托任何語音中繼設備，350兆單頻信號能覆蓋平街層、1層和2層除防煙樓梯間外的絕大部分區(qū)域，可按照消防三級組網(wǎng)原則，直接使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。

2.地上3層以上

僅依靠350兆單頻信號無法全部覆蓋，因此需要使用350兆語音自組網(wǎng)設備進行網(wǎng)絡拓展。根據(jù)地上部分的樓層數(shù)，視情況在合適位置架設語音中繼基站，并通過無線連接方式臨時組網(wǎng)覆蓋。設地上部分的樓層數(shù)為F，基站數(shù)量N=[（F-1）/2]+1（F≥3，得數(shù)取整數(shù)位）?；炯茉O位置：地面現(xiàn)場指揮部、2層、4層、……、F-1層（當F為奇數(shù)時）或F-2層（當F為偶數(shù)時）。除了部分防煙樓梯間外，地上樓層絕大部分區(qū)域都可以實現(xiàn)信號全覆蓋。

3.地下部分

設地下部分樓層數(shù)為F，基站數(shù)量N=[（F-1）/2]+2（得數(shù)取整數(shù)位）?；炯茉O位置：地面現(xiàn)場指揮部、-1層、-3層、……-F（當F為奇數(shù)時）或-（F-1）層（當F為偶數(shù)時）的電梯前室。若地下部分單層面積小于1000m2，除了部分防煙樓梯間外，信號基本能夠覆蓋絕大部分區(qū)域；若地下部分單層面積大于等于1000m2，可在對應樓層內(nèi)添加基站延伸網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域。

（二）超高層建筑

1. 1至12層

不依托任何中繼設備，除了少數(shù)防煙樓梯間外，350兆單頻信號能覆蓋1至12層所有區(qū)域，內(nèi)部和外部人員可以直接使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。

2.13層以上

僅依靠350兆單頻信號無法全部覆蓋，因此需要使用350兆語音自組網(wǎng)設備進行網(wǎng)絡拓展。為了解決絕大多數(shù)超高層建筑的室內(nèi)通信問題，通常需要使用3臺語音自組網(wǎng)中繼基站。若著火建筑附近有高層建筑，且建筑物之間無阻擋，可在鄰近的高層建筑樓頂和中部（與現(xiàn)場指揮部同側(cè)）各架設1臺語音中繼基站，同時另1臺語音中繼基站架設在現(xiàn)場指揮部。若著火建筑附近無高層建筑，則需在現(xiàn)場指揮部、12層和著火層下2層或3層靠外墻窗戶處（與現(xiàn)場指揮部同側(cè)）分別架設1臺語音中繼基站。通過以上兩種方式，除了部分防煙樓梯間和電梯前室外，信號基本能夠覆蓋超高層建筑地上絕大部分區(qū)域。

3.地下部分

語音通信保障方案與大型商業(yè)綜合體地下部分相同。

（三）地下工程

1.地下商業(yè)建筑

語音通信保障方案與大型商業(yè)綜合體地下部分相同。

2.地下環(huán)道

在環(huán)道出（入）口進入400米范圍內(nèi)，350兆單頻信號能實現(xiàn)有效覆蓋，內(nèi)部與外部人員可直接使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。然而，超出400米范圍的環(huán)道內(nèi)圈，350兆單頻信號無法覆蓋，此時需要使用350兆語音自組網(wǎng)設備進行網(wǎng)絡拓展。為了解決這一問題，可在環(huán)道外現(xiàn)場指揮部、環(huán)道出（入）口與環(huán)道內(nèi)圈的6個交匯點各架設1臺語音中繼基站，通過無線連接方式臨時組網(wǎng)，然后使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。

3.與環(huán)道連接的地下車庫

僅依靠350兆單頻信號無法實現(xiàn)全覆蓋，因此需要使用350兆語音自組網(wǎng)設備進行網(wǎng)絡拓展。根據(jù)地下車庫的樓層數(shù)，視情況在合適位置架設語音中繼基站，并通過無線連接方式臨時組網(wǎng)。設地下車庫樓層數(shù)為F，中繼臺數(shù)量N=[（F-1）/2]+5。中繼臺架設位置：地面現(xiàn)場指揮部、-1層、-3層、……-F層（當F為基數(shù)時）或-（F-1）層（當F為偶數(shù)時）的電梯間前室、地下車庫與環(huán)道交匯點以及相鄰2個環(huán)道出（入）口與環(huán)道內(nèi)圈交匯點。

（四）軌道交通

1.軌道交通地上部分

350兆PDT數(shù)字集群網(wǎng)和單頻信號能有效覆蓋軌道交通地面部分，可直接使用現(xiàn)有350兆PDT對講機和數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。

2.軌道交通地下部分（站廳、站臺和軌道區(qū)間）

對于已經(jīng)覆蓋350兆PDT數(shù)字集群網(wǎng)的軌道交通線路，可直接使用現(xiàn)有的350兆PDT對講機進行語音通信。其余軌道交通線路可利用軌道交通已有固定通信設施或使用350兆語音自組網(wǎng)設備進行語音通信，其保障方式如下：①利用軌道交通固定通信設施組網(wǎng)。使用消防隊伍常用的350兆單頻差轉(zhuǎn)設備，通過耦合器連接軌道交通800兆數(shù)字集群系統(tǒng)中的泄漏電纜和吸頂天線，從而實現(xiàn)350兆單頻信號有效覆蓋軌道交通地下部分，并使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。②利用語音自組網(wǎng)設備臨時組網(wǎng)。當軌道交通中的固定通信設施如泄漏電纜和吸頂天線因火災無法使用時，可利用350兆語音自組網(wǎng)設備進行臨時組網(wǎng)通信。在地面現(xiàn)場指揮部、各個軌道交通站地面出入口、第三級梯臺處、站廳、站臺和軌道區(qū)間等位置分別架設語音中繼基站，可實現(xiàn)對該軌道站點地下部分的全覆蓋。所需的中繼臺數(shù)量取決于軌道站點的埋深和規(guī)模。經(jīng)過測試，目前重慶市埋深最深的紅巖村站需要9臺中繼基站可實現(xiàn)全覆蓋。

（五）公路隧道

1.隧道長度小于3公里

350兆單頻信號能覆蓋該范圍內(nèi)所有區(qū)域，按照消防三級組網(wǎng)原則，可以直接使用350兆數(shù)字常規(guī)對講機進行語音通信。

2.隧道長度大于3公里

當超出3公里范圍時，350兆單頻信號無法有效覆蓋，因此需要使用語音自組網(wǎng)設備進行網(wǎng)絡拓展。根據(jù)隧道的長度，視情況在合適位置架設語音中繼基站，并通過無線連接方式臨時組網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡覆蓋。假設隧道長度為L，中繼臺數(shù)量N=L/3（L＞3公里，得數(shù)取整數(shù)）。中繼臺架設位置：距隧道入口（3公里、……、３N公里）。按照上述方案進行操作，即可實現(xiàn)信號全覆蓋。

（六）特殊建筑內(nèi)部大面積燃燒無法架設基站設備的情況

若建筑地面以上部分火勢較大，內(nèi)部無法架設基站設備時，可在鄰近高層建筑樓頂或云梯消防車工作斗中架設350兆語音自組網(wǎng)中繼基站，并通過無線連接方式進行臨時組網(wǎng)通信。若建筑地下部分火勢較大，內(nèi)部無法架設通信設備時，應根據(jù)作戰(zhàn)命令，視情況跟隨攻堅組，在水槍的保護下進入內(nèi)部，架設350兆語音自組網(wǎng)中繼基站，并與地面現(xiàn)場指揮部中繼基站建立無線連接以實現(xiàn)臨時組網(wǎng)通信。

（七）圖像保障

在特殊建筑室內(nèi)，圖像傳輸主要依靠5G公網(wǎng)進行。如果火災導致電力癱瘓，室內(nèi)無5G公網(wǎng)信號時，可以使用圖像自組網(wǎng)設備進行臨時組網(wǎng)通信，通過網(wǎng)絡攝像機傳輸現(xiàn)場圖像。圖像自組網(wǎng)設備所需的數(shù)量和放置位置應與語音自組網(wǎng)設備方案相同。

四、建立和完善保障機制

總隊結(jié)合多組測試數(shù)據(jù)進行分析研判，制定出各類特殊建筑的通信保障行動指南，并實時對支隊、大隊的通信保障工作進行檢查和考核。在出警時，總隊會統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各級通信保障力量，確保圓滿完成災害事故現(xiàn)場的通信保障任務。各支隊、大隊針對轄區(qū)特殊建筑逐一開展通信測試，并結(jié)合總隊制定的通信保障行動指南，為每處特殊建筑制定具體的通信保障方案。根據(jù)通信保障方案，各支隊、大隊對每處特殊建筑進行熟悉演練，并按戰(zhàn)區(qū)開展合成演練。根據(jù)實戰(zhàn)和演練的實際情況，及時對通信保障方案進行修正和完善。此外，各支隊、大隊還需加強對通信設備的日常檢查和維護保養(yǎng)。在出警時，確保攜帶齊全的通信裝備，并嚴格按照指令完成各項通信保障任務。

作者單位：羅晉斌 重慶市消防救援總隊

參考文獻

[1]豐國炳.應急指揮技術(shù)研究與應用[M].北京：河海大學出版社，2014：29-34.

羅晉斌（1975.03-），男，漢族，重慶北碚，本科，重慶市消防救援總隊信息通信處高級專業(yè)技術(shù)職務，研究方向：消防通信。