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云南省地震应急短波通信系统建设及应用

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  摘要:介绍了云南省地震应急短波通信系统的建设情况、实际工作频率的选择依据,并以景谷6.6级地震为例详细说明了该系统的应用模式。地震应急短波通信系统经历了多次地震应急的考验,在震区通信中断时确实能够提供最后的通信保障,达到了预期的设计目标。
中国论文网 /4/view-11879562.htm
  关键词:地震应急通信;短波通信;频率选择;景谷6.6级地震
  中图分类号:P315-39 文献标识码:A 文章编号:1000-0666(2015)02-0320-06
  0 引言
  短波通信是无线电通信的一种,它利用波长在10~100 m、频率范围3~30 MHz的电波作为载体。短波通信主要依靠火气电离层反射电波,是一种远程通信手段。尽管当前新型无线电通信技术不断涌现,短波仍然受到全世界普遍重视。相对于其他通信技术,短波通信有3个重要特点:(1)抗毁能力强,短波通信是唯一不受网络枢纽和有源中继制约的远程通信手段,尤其是在发生自然灾害和战争时,能够发挥无可替代的作用;(2)受地形等因素影响小,在山区、戈壁、海洋等地区不可或缺(张毓丰,邓民宪,2005);(3)运行成本低,除需购置短波设备外,无其他费用支出(李立凤等,2002)。
  云南省是我国地震灾害多发省份,仅2014年就发生6级以上地震3次、5~6级地震5次。同时,云南省90%的国土面积为高海拔山区,高山峡谷相问分布,交通和通信设施基础薄弱。地震发生后,震区现有通信系统极易中断,如2012年9月7日彝良5.7级地震、2014年8月3日鲁甸6.5级地震中极震区通信全部中断。基于这种情况,为落实云南省人民政府《全面加强预防和处置地震灾害能力建设十项重大措施》,云南省地震局规划建设了地震应急短波通信系统(段锋,2010;赵恒等,2012)。
  1 短波通信原理
  短波通信系统依靠无线电波作为载体来传输信息(图1)。常见的电波传播方式有两种,一种是地波传播,一种是天波传播(陈丽慧,2009)。地波,又称地表面波,指沿人地表面传播的电波。地波不受气候影响,主要取决于地面电特性。地波在传播过程中,能量会逐渐被大地吸收,因而传播距离短。短波近距离通信主要利用地波,通信距离在20 km左右。
  天波是指在高空中传播,经过大气电离层反射返回地面的电波。天波易受天气、电子浓度等因素影响。短波远距离通信利用天波,通信距离可达几千千米。在实际地震应急时,应急短波通信系统主要使用天波进行通信。
  2 地震应急短波通信系统建设
  云南省地震应急短波通信系统由云南省地震局统一规划建设并管理运维,主要功能是在震区通信系统巾断时提供通信保障。根据应用需求,云南省地震应急短波通信系统分成两个子系统建设:固定短波和车载短波通信系统(宋立军等,2009)。通过设置相同的通信频率,两个短波通信子系统组成一个短波通信网发挥作用。
  2.1 固定短波通信系统
  目前,固定短波通信系统已建设同定短波电台116个。其中,省地震局电台基站1个,州(市)地震局电台16个,直属地震台电台11个,县地震局电台88个(表1)。云南省共有各级地震局及直属地震台等地震部门151个,其中省级地震局1个,州(市)级地震局16个,县级地震局129个,直属地震台15个。同定短波通信系统建设工作将继续推进,计划覆盖云南省所有地震部门。
  所有已建设完成的固定电台中,以省局基站为中心台,负责管理州(市)地震局和直属地震台电台;州(市)地震局电台管理所属县地震局电台(图2)。为确保通信效果,所有电台均采用高增益三线基站天线,并采用水平方式架设(牛峰等,2000)。每套短波基站都配置了大容量蓄电池,以确保地震发生时系统的供电保障。
  固定短波通信系统共有两种工作模式。一种是日常模式。无地震发生时,系统处于日常模式。所有短波电台每周都将启动进行联通测试,检测设备和信道工作状况,积累使用经验。另一种是应急模式。地震发生后,震区及附近区域电台迅速启动进入应急模式,第一时间与省局基站联通启动灾情速报,主动汇报地震有感范围、灾害损失情况等。省局基站获取震情信息后,及时报告相关部门,开展应急指挥和部署抗震救灾工作。
  2.2 车载短波通信系统
  车载短波通信系统又称为地震现场灾害调查短波通信保障系统。
  根据云南省地震局应急工作要求,地震发生后现场工作队要立即赶赴灾区开展应急工作。考虑到震区通信情况无法确定,云南省地震局设计并建设了车载短波通信系统。该通信系统由现场指挥基站、车载短波电台、单人背负短波电台和超短波手持台组成,通过短波和超短波信道组网,用于实现现场指挥部与后方指挥部之间、现场工作队与现场指挥部之间、工作队各车载电台之间以及工作人员与车载电台之问的通信联络(图3)。
  目前,车载短波和超短波通信系统共建设有各类短波和超短波电台140个,其中,现场指挥短波基站1个,超短波基站1个,车载短波电台36套,单人背负短波电台2套,超短波手持台100个(表2)。组成的短波通信网能够覆盖地震现场应急工作区域,提供通信保障。
  现场指挥基站由现场工作队到达地震灾区后选址架设。基站选用澳大利亚柯顿NGT-SR短波电台和28M高增益三线基站天线。现场基站支持最远通信距离大于1000 km,在完全覆盖地震灾区的同时,能够与省内多数固定和车载短波通信系统进行通信。
  车载短波电台(图4)选用柯顿NGT-SR电台和9350自动调谐鞭状车载天线,安装在越野性能较好的汽车上,电台由汽车自带12 V蓄电池供电。地震发生后,36套车载电台由现场指挥基站统一协调管理,第一时间赶赴震区不同地点分散分布,组成现场车载短波通信网。
  为了克服鞭状天线的短波盲区,系统还配置了多套无盲区半环车载短波天线。
  背负电台和手持台作为车载电台的延伸,主要用于道路中断时由工作人员携带步行进入指定区域的保障通信。背负电台重量轻、功率大、便于携带,通信距离约20 km。超短波手持台适用视距通话,通信距离1~3 km,在灾区携带和使用方便,除了对讲功能,手持台通过车载的短波/超短波异频转接设备,可以方便地实现远程通信。

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