引言
第五代移动通信技术(简称5G)是最新的蜂窝移动通信技术。最大的优点是数据传输速度远高于以前的蜂窝网络,高达10Gbit/s,比现在的有线网络快得多,比以前4G LTE的蜂窝网络快100倍。同时网络等候时间变短,不到1ms,4G仅为30-70ms。并且5G网络支持更大规模的设备访问,每平方公里的存取设备数量可以达到100万以上,实现理论上的“Internet of Everything”[1]。5G网络即将在全球全面铺开,提供更快速的网络连接与信息传输,它带给人们的会是一种全新“万物皆智能”的畅享生活及工作方式。正是高速率、低延迟、多连接,这三大特点成为其相较于之前几代移动通信技术的突出进步,这些优势对于解决消防救援领域的通信痛点和瓶颈,具备很好的针对性[1]。
一、5G时代的新技术模式
5G具有高速、高频、高宽带传播特点,为保证更快、更有效率的传播,5G使用了多数的微基站布局,彻底消除信号了盲区。在通信方面,5G不仅改变了人们使用网络的方式,更创造了新的经济机遇和产业,带动了互联网经济的高速发展,5G基础设施一旦全面布控到位,一场新的技术革命也将开始。目前5G通信技术正处于研究前沿,与通信科技相关的技术分支有以下几种。
(一)大数据分析技术
大数据分析技术主要分为可视化分析,数据挖掘算法,预测性分析能力,语义引擎,数据质量和数据管理,数据存储及数据仓库风方面运用。数据可视化是数据分析工具最基本的要求。可视化可以直观的展示数据,让数据自己说话,让观众听到结果。数据挖掘可以让系统更好的理解数据,而预测性分析可以让系统根据可视化分析和数据挖掘的结果做出一些预测性的判断。数据质量和数据管理主要承担对业务系统数据整合的任务,为智能系统提供数据抽取、转换和加载(ETL),并按主题对数据进行查询和访问,为联机数据分析和数据挖掘提供数据平台。
(二)虚拟现实技术
虚拟现实VR (Virtual Reality)是将立体显示技术和模拟技术等多种科学技术综合在一起的计算机领域的新技术,创造出可以让用户听到和看到的真实的虚拟环境。触觉投入与虚拟世界的相互作用来达到使用者的投入体验。在5G移动互联网时代,结合VR技术,可提供虚拟图书检索及视觉信息检索服务等移动信息服务,实现虚拟咨询空间,虚拟教育,用户交换虚拟画面及移动设备的其他服务[2]。
(三)ML技术与人工智能
ML技术(Machine Learning)或机器学习是人工智能的核心,也是机器掌握智能的基本方法。机器学习主要是使用神经网络算法分析大量数据,机器通过学习进行预测或推论后,机器就可以实现人类的行动或模拟完成工作。未来的应用软件,机器学习是指利用智能终端算法,分析庞大的用户数据,预测用户信息需求,提供主动的移动信息服务。机器学习还可以在统计上更好地概括移动用户数据库资源,并针对用户自定义个性化的移动服务内容。
(四)SI技术
“SI (Somatosensory interaction)”,也就是我们不需要控制身体与环境直接互动,体感觉技术主要分为三种类型:光学感知,惯性感知和光学关节感知。在5G环境下,对移动服务器采用体感交互技术时,一般有手势识别、动作捕捉、表情识别、眼睛跟踪等服务,比如系统终端,可以根据移动用户探索信息的时间动态浏览信息;表情状态可以是动态的,在掌握了用户的心理行为特性后,用户可以自定义动态标签,以达到针对手机用户的可订做的标签服务。
(五)新事物互联网技术及传感技术
“物网(Internet of Things)已经达到了5G时代。5G技术具有超高速传送率、超低的反应时间和超大的连接的特性,所以5G技术可以将社会生活中的一切用ID集团化,全面形成网络,构建新的物网。”传感网络是在诸多空间上分布的自动装置,使用传感器对不同空间地域的物理和环境状况进行监控,无线传感网络技术通过对传感器技术、无线通信技术、嵌入式计算机技术以及现代网络等方面的综合,实现了采集、传输并处理分布式 信息的一体化,利用微型传感器对各个空间环境及监测对象进行实时感知和监测。
二、5G通信技术在消防领域的应用展望
(一)灭火救援实战智能化方面
5G时代的消防应急通信视频传输方式将更加多变、灵活,可操作性更高,各级应急通信保障力量不在满足传统的单一的通过图传上传视频,通过5G时代更为强大的人工智能及云计算能力,在最短时间内将各种视频、图像、数据、文档信息整合完毕,完成数据挖掘、统计、分析等工作,把数据结论及辅助决策双向传输至现场指挥部及各参战指战员,直接为现场指挥长提供定向指挥决策,战训工作作为消防工作中的重中之重,值得探索之处有如下几点:
1.构建全方位防控与指挥作战平台
建设基于5G公网、专网以及本地组网的多网融合的全方位防控与指挥作战平台,整合各类传感器、红外拍摄、有毒气体监测、火灾蔓延趋势监测、建筑物结构监测、疏散人员的感知等[1],实现立体化同步整合数据传递信息,对各类数据数字化处理可大大提升灾情研判、态势分析等方面的打赢能力。推动大数据在应急救援领域、全方面、全过程的深度融入运用,实现情报信息与指挥、勤务、行动融合一体的应急救援警务运行机制,敏锐感知各类风险隐患,主动预测、预防。
2.开发单兵智能化综合数据处理系统
顺应“大整合、高共享、深应用”信息化发展趋势,建设统一的个人大数据分析平台。通过类似智能手环等穿戴设备事项生命体征数据实时采集和低延时的高清视频传输,实现健康监测、伤病员跟踪和远程医疗等功能模块;火场中的单兵通过智能穿戴设备实现防护装备数字化,采集现场作战人员的血压、脉搏、心跳等生命体征信息,周围温度、烟雾等环境信息,移动速度、所在位置等运动信息,通过高速网络传输到现场指挥部,以便后方指挥员实时掌握火场一线的情况,同时,现场分析出的数据也可以同步传输给战斗员,使战斗员时刻掌握周围情况及撤退路线。平时通过个人穿戴设备反馈的体征信息,综合队站全体指战员各类生命体征值数据变化,通过大数据平台整合对比,得出队伍整体健康状况并提出辅助决策。
3.完善“大兵团”侦查、调度、作业一体化系统
随着无人机技术的不断成熟,无人机作为新式的侦查手段正越来越广泛应用于消防应急通信中,现有的无人机侦查模式存在着三个缺点:一是续航问题。二是人机不可分离,一人一机,驾驶员每次只能操作一架无人机。三是飞行极限过低。随着5G网络覆盖不断完善,构建新一代消防救援的信息化系统,通信连接高度可靠,实现人员与装备的高度可靠连接,进而掌握机器人、无人车、无人机、无人船等远程装备的实时操控权,基于5G融合组网的应急管理空地一体无人系统,实现多设备全方位接力侦查,一个设备电量即将使用完毕或故障,另一个设备及时到位弥补盲区,保证了作业的持续性。合理调派设备进行事先定时巡查、事中依据实时采集的数据和视频信息等作出合理的指挥和调配,便于各级指挥部及时掌握动态灾害情况,从而作出快速、准确的对策,最大限度的减少损失。
4.升级多维度辅助决策平台
GIS、GPS、北斗等辅助衍生系统的升级,地理信息系统(Geographic Information System)是融合计算机图形和数据库于一体,用来存储和处理空间信息的高新技术,GPS、北斗等导航系统的衍生品已经成为当今世界上最实用,也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统,并在车辆管理系统中得到了广泛应用。车辆联网系统全面升级后,所有道路上的车辆都具有5G互联网车辆和无人驾驶功能,通过协调、指派全市车辆在特定范围内优化交通流量,实现零拥堵,便于出警时交通快速畅通,无人驾驶技术也有效避免了人为车辆事故。5G技术的到来使此类辅助系统更直观、便捷地集成分析各种属性数据,使辅助决策更加精准、果断。
(二)全方位基础建设现代化方面
在车辆装备、营区库室等地方,大量应用数字传感器和对高清图像进行人工智能识别的技术手段,最大化减少人为管理工作量、提高工作效率、降低队站内控成本,对于分化各岗位管理压力、增加业务训练时间,实现消防队伍智能化、正规化具有重要的助力作用[1]。
1.营门及重点库室战备物资规范化管理
结合5G大带宽、低时延、高可靠的移动通信技术,统一规范化管理车辆,利用车载传感器采集车辆自身状态信息,利用集成北斗系统采集动态定位信息与图像数据,通过 5G网络接入公网指挥管理平台的车辆管理系统,实现执勤车辆的全方位管理;将哨位上的全方位监控、酒精测试、ck报警器、手持电台、值班电话、防爆装备、医用急救设备、智能开门设备等功能模块通过无线传感器统一接入管理平台,并利用高清的图像锁定功能和快速的人脸识别技术及体温感知设备授权出入营门、营区,实现内外部人员出入自动化管理[1]。对重点库室出入库设备物资进行跟踪,以基层队站战备仓库为例,使用二维码或者芯片记录水带等器材的出厂时间,使用时间、次数,最近一次保养试压时间,通过特定扫描仪分析每次入库时的磨损程度,通过系统算法及时得出还能使用的次数、最佳使用位置及最佳报废时间,其他重点物资油、电、气及损耗程度类似动态管理。
2.全方位提升机关信息获取渠道及监管力度
基于5G特性大幅提升各单位的移动化和智能化水平,提高机关应急指挥、快速反应、高效服务的能力。各级机关可以通过营区视频进行一键拉动战备抽查,全方位、高清、高精度锁定对比每一名指战员的着装及出动情况,放大每一个细节动作,实时双向传输音视频数据,及时纠正存在的问题,全面对基层队站进行训练指导、督导检查,有效的解决基层队站形式主义,训练、战备作风萎靡等现象。同时,与辖区公安、交通、城管、媒体等重点单位友邻机构建立共享数据池,确保一但发生事故,能第一时间提取现场有用信息。
3.智能化服务战备资源,全面提升战略效能
物联网技术还可以在消火栓、消防水池等重要位置安装无线或有线通信设备,通过水流触发传感器将水源信息发送到中心服务器,实时查询消防水源的状态、压力等情况,实现对消防水源的实时联网监控。借助于GPS、GIS等通信设备的定位信息,及时、动态地掌握各类消防水源的位置信息。一旦出现灾害,消防水源就可通过物联网技术将实时信息传递给指挥中心及作战车辆,为灭火救援行动的展开提供水源信息[3]。同时,通过将车辆、器材与传感器数字化连接监测,实现对器材使用状态全方位掌控,保障灭火剂及其他战备药剂充足供应,同步检测记录各类器材的使用频次、故障率等数据,及时淘汰劣质器材,优化装备配备;记录装备器材使用过程中的参数变化等数据,不断改进升级装备性能,提高消防装备信息化和智能化水平。
三、小结
综合以上技术优势,5G通信技术将全面助力消防救援队伍向着信息化、智能化的方向飞速迈进,极大地提升国家社会防范应对各类重大灾害事故等安全风险的能力,未来信息科技必将呈跨越式发展。消防信通部门更需要主动拥抱变革,积极对新科技、新事物进行探索,利用各种消防通信器材装备,解决出现的新问题和新情况,完成各类灾害现场消防通信联络的任务,达到黄明书记对消防通信保障人员提出的“组成网、随人走、不中断、联得上、听得见、看得清、能分析”任务要求,才能更有效提高应急救援的战斗力,更好的为消防事业服务。
参考文献
[1]王文勇.5G通信技术在消防救援工作中的应用展望[J].今日消防,2019.
[2]胡天宇.张权福,沈永捷,董惠媛.增强现实技术综述[J].电脑知识与技术,2017.
[3]王卫俊.浅谈物联网技术在消防部队工作中的应用[C].开展消防科技创新 促进社会公共安全.:浙江省科学技术协会,2017:36-39