破壞性地震應急通信需求及應用范文

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破壞性地震是指發生地震級別較大，一般震級大于5級，造成一定的人員傷亡和建筑物破壞或造成重大的人員傷亡和建筑物破壞的地震災害。破壞性地震會對地面通信帶來不同程度的影響，不同地震等級和烈度對應急通信的需求也存在較大差別。破壞性地震對通信的影響主要有通信設備遭到破壞、震后通信信道堵塞、地震產生的電磁波可能嚴重影響無線通信信號等。這些現象都會造成災區通訊中斷，嚴重影響救災工作效率。因此，有針對性地應用現代通信技術是震后快速恢復災區應急通信鏈路，及時響應應急救援、有效互通災情信息，避免“信息孤島”出現的重要前提。

1破壞性地震中通信系統震害現象

在歷次破壞性地震中，通信系統的震害現象主要有：

1.1通信設備遭到破壞

破壞性地震發生后對光纖、電話線和移動通信基站的破壞，會導致無線和有線網絡無法連接，實時通信出現硬件性的障礙。即使敷設臨時光纜后搶通的通信服務，也相當脆弱，一次余震就可能造成光纜的再次中斷。

1.2.信道擁堵

破壞性地震發生后，話務量急劇增大，通信信息量猛增，常規的通信硬件難以滿足震時的通信需求，核心通信系統承載量瞬間超過承載量，引發信道擁堵。通信負荷過大會造成信號不穩定、通話困難等，影響關鍵信息的傳遞，最終造成營救行動的延遲或阻礙。

1.3.電磁干擾

破壞性地震發生時，地球磁場引發震動，地震本身及其余震可能會產生強大的電磁波，發出的波段和某些信號的波段相近，會導致電磁信號受到干擾，嚴重影響無線通信信號，通信所傳遞的信息將會出現缺失或不完整。因此，當震后出現上述情況時，災區與外界難以有效互通，災情信息無法及時獲取，容易出現“信息孤島”，導致救援相對滯后、缺乏針對性等問題。此時，建立有效的應急通信渠道，以便保障救災工作所急需的信息得以及時傳遞，最大限度地減輕地震災害所造成的人員傷亡和經濟損失。

2不同破壞程度的受災地區對應急通信的技術需求

地震發生后，因受災程度不同，不同地區對應急通信的需求也有所不同。本文從以下兩個層級分析破壞性地震對災區應急通信的需求：

2.1地震烈度Ⅶ度及以下的通信需求

在破壞性地震中，地震烈度Ⅶ度及以下地震主要是指地震烈度Ⅴ-Ⅶ度地區。在烈度Ⅴ度地區，通信設施一般都不會遭到破壞，語音通信處于較為正常的狀態[1]，移動通信業務依然可以正常使用。但考慮到災區人文地理環境的復雜性，在烈度為Ⅴ度的地區，也會因某些意外事件而出現局部的通信盲區[2][3]。在烈度Ⅵ-Ⅶ度地區，破壞特征主要為房屋少數中等和/或輕微破壞，多數基本完好[4]。在通信方面，對地面通信設施會有一定程度的破壞。一般情況下，Ⅴ度地區的移動通信網絡仍可以正常使用。但是在Ⅵ-Ⅶ度地區，部分地面基站出現不同程度受損，可能會影響該地區地面通信業務的正常運作；語音通信也受到影響，不能夠正常使用[5]。通信量的暴增擁堵信號通道，也是該烈度區常見的通信故障。綜上所述，在地震烈度Ⅴ-Ⅶ度的地區，其應急通信的主要需求是利用當地現有的網絡搭建現場辦公環境，并結合移動通信車實現與后方應急指揮部的信道互通。

2.2地震烈度Ⅷ度及以上地區的通信需求

地震烈度Ⅷ度地區房屋少數毀壞，少數嚴重破壞，多數中等和/或輕微破壞，Ⅸ及以上地區房屋多數嚴重破壞或/和毀壞[4]，人員傷亡多集中于此，是生命救援工作的重點地區。在通信方面，其破壞主要為對移動基站的破壞、對陸地基站有線網絡的破壞、對交換設備的破壞、對數據中心的破壞、對供電系統的破壞等。通信設施的破壞程度巨大，且范圍很廣，會造成區域性的通信癱瘓，語音通信完全不能夠進行[6]。綜上所述，在地震烈度Ⅷ度及以上的地區，其應急通信的主要需求是迅速構建全新的通信方式和渠道，滿足抗震救災工作的迫切需要。

3破壞性地震現場應急通信解決方案

破壞性地震現場應急通信解決方案以四川省地震局現有系統進行介紹。四川省地震局根據多次地震現場實際應用與日常綜合演練，結合四川境內特殊的地理、自然環境，建立了以衛星通信系統為主體的地震現場應急通信體系（見圖2）。其地震現場衛星通信系統，主要包括：“靜中通”VSAT衛星通信系統、“動中通”衛星通信系統、海事衛星BGAN便攜終端、便攜式衛星通信站、前方指揮子系統等。該系統有主要有三種工作模式：一是省內發生破壞性地震后，“動中通”立即開赴地震現場，建立與國家抗震救災指揮部.四川省抗震救災指揮部三點之間的通信連接；二是省內發生重大地震后，“動中通”、“靜中通”均開赴地震現場，同時建立與四川省抗震救災指揮部、國家抗震救災指揮部四點之間的通信連接；三是省邊界發生地震，建立與鄰省抗震救災指揮部、國家抗震救災指揮部等多點之間的通信連接，實現相互通信。

3.1地震烈度Ⅶ度及以下的應急通信解決方案

地震烈度Ⅴ度通信環境受損普遍較輕，Ⅵ-Ⅶ度地區通信環境受損具有區域性特征。總體而言，地震烈度Ⅷ度以下區域地面網絡（互聯網）的信道一般較寬，可以較好地滿足震后突然暴增的通信需求。緊迫性不強的數據傳輸、語音業務和視頻業務，可采取依托地面網絡的辦法來解決，衛星通信一般作為備用手段[7]。具體可采取如下幾種應急通信方案：

3.1.1數據傳輸業務地震對地面網絡或通信基站的破壞一般發生在高烈度區，地震烈度Ⅶ度及以下區域大部分地面網絡、移動網絡一般正常。應急通信應采用衛星傳輸信道、地面寬帶網絡(電信、網通等)、移動網絡通信等。該方式穩定高效帶寬較寬,傳輸速率較高可滿足地震災區海量信息的數據傳輸業務。從汶川地震、蘆山地震的經驗表明，基于互聯網（移動端）、地面寬帶網絡的通信方式能夠較好地滿足震后突然暴增的通信需求。業務流程參見圖3。

3.1.2語音通信業務地震烈度Ⅴ度及以下地區蜂窩移動電話的地面基站基本正常，偶有中斷現象,或發生通信量劇增導致通信成功率低的情況；Ⅵ-Ⅶ度區蜂窩移動通信基站受損具有區域性特征。汶川地震時在拓展信道方面的一種解決辦法是：棄用用戶量較大的移動公司的信道，而啟用用戶量較小的“小靈通”（當時使用）。因此，地震烈度Ⅶ度及以下區域主要以基于地面基站的蜂窩移動電話通信(通用手機)為主，海事衛星電話、VSAT衛星電話可在該區域作緊急備用，業務流程參見圖4。

3.1.3視頻業務地震烈度Ⅶ度及以下地區一般可依托地面寬帶網絡或移動網絡作為信道開展視頻會議業務，極端條件下使用VSAT衛星網絡，業務流程參見圖5。

3.2地震烈度Ⅷ度及以上地區的應急通信解決方案

地震烈度Ⅷ度及以上地區是救災任務最緊迫的地區。該區域通信設施通常都有較大的損壞。由于蜂窩移動電話連接帶寬的緣故，其不能很好地適應震后突然暴增的通信需求，為保證救災重要信息的傳輸，在地震烈度Ⅷ度及其以上區域應采取衛星通信方式全面支撐應急通信主體業務的開展衛星通信覆蓋范圍廣、受地理環境制約小、通信距離遠，是地面通信網絡的重要補充。具體可采取如下幾種應急通信方案：

3.2.1數據傳輸業務VSAT衛星網絡作為數據傳輸主要手段，在Ⅷ度以下區域可使用地面寬帶網絡或移動網絡通信技術，在Ⅷ度及其以上區域則需VSAT衛星通信提供支持，業務流程參見圖8。汶川大地震中，“靜中通”VSAT衛星應急指揮車第一時間趕赴地震現場，順利完成了數據多媒體資料回傳、視頻實時傳輸、應急工作指揮調度等應急通信任務。其雖然在汶川地震應急救援中發揮了重要作用，但也暴露出了一些問題和不足，如機動性不足，對環境要求較高，因此通信系統亟待整合、改造和擴建。在汶川地震災后恢復重建項目“接收處理中心和信息節點升級改造”中針對原有地震現場應急指揮技術系統，提出了地震現場信息節點升級改造方案。其中，“動中通”衛星通信系統（圖6）和便攜式衛星通信站（圖7）作為原有地震應急衛星網絡的補充和延伸，其功能更加強大，與原有應急衛星網絡系統實現了互聯互通，并在以后的蘆山7.0級、康定6.3級、九寨溝7.0級地震中發揮了重要作用。

3.2.2音視頻業務地震烈度Ⅷ度及其以上地區蜂窩移動基站大比例損壞，語音通信涵蓋地震所有災區，在該區域應以海事衛星電話、VSAT衛星電話為主；視頻業務方式以VSAT衛星網絡為主要，業務流程參見圖9。

3.2.3其他業務破壞性地震發生后，地震烈度Ⅷ度及其以上的高烈度區會出現通信基站破壞嚴重，有線、無線通信全部中斷的情況，此時，除通信衛星以外，還應重視北斗導航定位系統在地震現場應急通信中的應用。我國自主研發的北斗導航定位系統除了有導航、定位、授時功能，也兼具位置報告和短信服務功能。在汶川大地震應急救援中，北斗導航定位系統發揮了巨大的作用，即充分利用北斗特有短報文功能第一時間實現了地震災區一線和指揮部信息互通，在指揮決策、搜救等方面發揮了至關重要的作用。

4結語

綜上所述，破壞性地震發生后，由于地理位置、地貌特征、人文環境等的不同，不同烈度區通信的破壞程度也不同，為保證震后災區內部之間、災區與外部之間實現有效互聯互通，認真分析不同烈度區對現代應急通信技術的需求，有效結合地面網絡系統、移動衛星系統、北斗衛星導航系統等技術的優勢，有針對性地從數據傳輸、語音、視頻、信息等方面進行具體應用，能有效提高地震現場應急通信工作效率。但目前，移動通信網、地面網、衛星網等缺乏同一平臺互聯，視頻數據等尚未實現共享，因此，在今后的工作中，應考慮采用融合通信技術，融合地面通信、衛星通信、移動通信、北斗通信等多通信手段，實現多通信平臺與獨立平臺相互融合，以保障破壞性地震發生后，能及時進行緊急通信，互通信息，準確研判災情，實現高效應急救援。

參考文獻

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[2]肖術連,程奕,楊陽,鄭逸.山地救援訓練場的概念設計[J].消防科學與技術,2018,37(08):1124-1126.

[3]肖術連,魯長江,楊璐遙.山地救援與城市救援的對比研究[J].城市與減災,2017,(1):42-45.

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[5]吳楠楠，馬瑩，王啟東，等.2007年度華東區地震應急協作聯動演練現場通信環境的組建[J].華南地震，2013（1）.

[6]李鉑，季愛東，苗慶杰，等.衛星通信在地震觀測臺站的應用[J].防災減災學報，2011（01）.

[7]張寬.淺談通信技術的發展及應用[J].信息與電腦（理論版），2012（01）.

作者：楊璐遙 宴金旭 葉肇恒 劉楊 單位：四川省地震局