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森林防火数字智能单兵系统
作者：李瑞琼
来源：《中国科技纵横》2013年第23期
【摘 要】 森林防火数字智能单兵系统是数字超短波通信网的功能扩充和提升，具有移动性、便携性好、现场指挥可视化使用率高的优点，对于森林防火扑救工作具有重要意义。 【关键词】 森林防火数字智能单兵系统 1 概述
森林防火数字智能单兵系统（以下简称智能单兵系统）是数字超短波通信网的功能扩充和提升，具有移动性、便携性好、现场指挥可视化使用率高的优点，对于森林防火扑救工作具有重要意义。
主要用于扑火现场，扑火队员（单兵）携带轻便的视频设备，在不影响本身扑火作战行为时，同时将视频图像发往前方指挥部，便于前指对火场的直接观察。解决扑火现场最后一公里的视频传输问题，并提供各种多媒体功能。前线指挥部可以同时观看在森林火场10个单兵传过来的现场视频。
数字智能视频单兵系统应在国家规定的专用视频传输频段内工作，国家工信无（2008）333号文的规定为336MHz-344MHz，应用于应急指挥和抢险救灾领域（公安部门优先），使用前各地森林防火指挥部应以林业公安部门名义向当地无线电管理部门报备审批。数字智能视频单兵系统包括基站系统（含主台、中继台、中心站）、智能单兵单元（含单兵主机、智能腕机等）等符合森林防火需要的系列设备，系统抗干扰能力强、自动避开带内干扰，在林区和山区传输性能好、占用频带窄、能在合法频段内实现自组网中继；可以具备高清视频、双向多路传输等特点。系统各项无线电技术指标符合国家规定。 2 智能单兵系统在森林防火工作的需求描述 2.1 森林防火中无线通信的不足之处
（1）无线电通信的智能化水平需进一步提高。在森林防火工作中，无线通信除了多路话音和地理定位、基本数据服务外，还需要其他各种通信功能：比如扑火现场异地之间的图文信息互传，不仅仅相互间要能发短信，还要能传现场拍摄的图片、地图、标注等信息，这些信息对扑火队员非常重要，比如，哪里还有明火、哪里火已经扑灭、哪里火势多大，若能实时图片和视频发给对方，将对迅速控制火情有极大的帮助。（2）现代的灭火作战中，对视频信息的需求很迫切。在扑火现场，指挥员不能分身多处，但又需要对火场的各个地点的动态有一个直观了解。（3）需要解决最后一公里的多路视频传输问题。以往的视频监控点都是固定在一个地方，既不能观察到火场现场情况，也不能实时转发，这些固定视频监控的任务是大范围地观
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察林区情况，提供远程视频资料给林业监控中心。但是，森林火场往往是在偏远地区，基站信号无法覆盖，视频信号更无法传输到指挥中心。火场的视频图像采集和实时传输实际上就是最后一公里难题。现场附近的指挥中心，比如指挥车，往往离开火场大概有几公里路，这就要求及时将多个地点的扑火队员面对的火场视频场景直接发给指挥中心（指挥车）。 2.2 对森林防火数字智能单兵系统具体需求描绘
（1）扑火单兵之间、单兵与指挥部之间，除了保证多路话音通信外，还需要有短信、图片、视频、地理信息相互标示，各种火场标示语言的传输等功能。（2）火场扑火单兵的实现相互间的实时视频传输、单兵与指挥部之间的视频传输，并且要求至少有10路视频同时传输。（3）配备在扑火队员的单兵智能系统必须是轻便的、单兵可穿戴、不影响扑火员的战术动作的。（4）单兵智能系统同时能保证相互的通话功能，并有数字集群功能，并能保证与现有的数字通信系统兼容，互连互通。（5）智能单兵系统除了能保证与现场的指挥中心（车）保持通信外，还要求能通过其它方法与远处的指挥中心（比如地市级指挥中心，省指挥中心）互联互通。
3 智能单兵系统的原理和设备概述 3.1 智能单兵系统的主要使用场所
如图1，在森林火灾现场，装备有单兵装置的扑火队员，一边扑火，一边把视频图像发给指挥车或其他扑火队员。同时，可以进行各种智能信号的交换。 3.2 智能单兵视频系统组成
由基站系统、智能单兵单元、室外（云台）监控系统组成。 3.3 基站系统（主台及中心台）概述
基站系统是主系统的中心设备，由中心台、主台（中继台）等组成，可根据不同场景部署，主要部署场景有：
（1）指挥车模式：指挥车模式是将中心台、主台、监控电脑等安装在指挥车内，由车内220VUPS供电，使用车载天线。（2）野外模式（扑火现场等）：野外模式是将中心台、主台、便携指挥箱（含监控电脑）置于机动场所，由手提电源或电池（逆变器）供电，使用一体化支架式天线。（3）远程模式：在上述模式中，中心台所有视频、音频和指挥控制信号均可以通过IP网实现远程控制。只要采用通过光缆、卫星等链路，就能与远处的指挥中心（如地市省指挥中心等）互联互通。（4）主台、中继台概述：主台主要是个视频音频数据等信息的收发中心，所有的单兵信息均通过主台转到中心台，中心台显示所有的单兵视频、音频和其他各种数据。
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中继台主要是主台的补充，当主台的通信距离不够时，增加中继台可有效地加强通信距离。可由单兵便携到现场快速架设，即开即用。并可以有效快速地填补现场通信盲区。单兵在中心站和中继站的范围内漫游，信号自动切换。 3.4 智能单兵单元
单兵单元是指装备在扑火队员身上的全套装置。由单兵主机、单兵电池、智能腕机、护目镜（含摄像头）、马夹背心等部分组成。马夹穿在扑火队员身上，不影响其战术动作。 一套单兵单元的设备如图2：
（1）轻便的个人无线视频装置，重量不超过3公斤。放置在马甲背心的口袋中，不影响灭火队员进行战术动作（比如手持风力灭火机灭火等）。（2）一套系统现场可以支持10个单兵同时进行视频传输。指挥部通过大屏幕监视器观看多路或其中一路。（3）10路单兵视频也可以相互传送视频及其他信息。（4）单兵视频可以分发到其他单兵的腕部显示器中观看。（5）主台内置视频服务器，可存储、调用、管理视频图像。（6）视频图片标绘分发：视频可以截图加以标绘，例如在林区火场可以在现场标绘森林火点后上传（含GIS信息），由指挥中心分发到各扑火队，现场可迅速、准确、直观地掌握火场态势。（7）地图标注功能：在腕部显示器上，可以显示现场地图。腕部显示器为智能触摸屏。在地图上某一点用手指放置一个图标，比如三角型（代表有明火）、五角星（代表火已扑灭）等。然后发送至指定人，对方就可以在自己的腕部显示器中，在相同地图位置上看见同样标注。此功能可以告诉战友哪些地方有火，哪些地方火已扑灭的，灭火队员和领导们都需要清晰明了的知道火情和地理情况。（8）实时显示每个队员位置：在腕部显示器上，可以显示现场地图。同时可以显示各队员的实时位置。这为在火场中掌握各队员的动态位置，提供了非常重要的帮助。（9）短信功能：在没有公网的情况下，提供了队员们相互间或与指挥部间的短信功能。特别是灭火现场声音嘈杂，当对讲机听不到声音时，短信可以可靠沟通。（10）数字语音功能：本智能单兵系统内的单兵终端都能相互通话。能与远程其他智能系统的单兵通话。能与一期工程的数字对讲机（车载台）互联互通。（11）图片上传：一键式图片上传至中心站的功能（含定位信息），图片自动粘贴到地图上（在有GIS信息的情况下）。（12）强大的智能腕带机功能：智能触摸屏、GPS、GIS、短信、双模、视频、文件处理、话音、地图标注等等 3.5 云台（室外）监控终端
由室外监控云台、云台三脚支架、电池和天线组成。可以由调度台进行远程遥控监视。智能单兵系统是美国海军陆战队在伊拉克战争中最早使用的。美国智能单兵系统名为“陆地勇士”，包括计算机、GPS接收器、步话机、摄像机和其他设备，陆地勇士中最受欢迎的功能是数字标记系统。 4 结语