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    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)
    来源:广州市声讯电子科技股份有限公司 作者:admin 发布时间:2020-05-13

    摘要:以我国森林状况为蓝本,我国每年森林火灾频发,给受灾地区和救援队伍造成巨大的损失。本文以凉山州森林火灾为例,分析森林火灾难以控制的原因及未来的防范措施,针对森林火灾中的预警和响应措施,探讨“声防”装备在森林火灾中的应用效果及对处置森林火灾带来的积极意义。

    关键词:森林火灾 预警 响应 声防装备 应用

    一、什么是“声防”

    当今安防产业中,存在人防、物防、技防、制防等多种防范方式,人防是利用人类自身身体警觉进行防范保护;物防在人防的基础上利用物体、工具等对探测到的危险信号进行反应,进一步加强人防的力度和作用性;技防是利用不断发展的科技成果,对人力防范和实体防范在技术层面上的补充和加强;制防,则是通过契约和制度的形式,对人类行为进行规范约束,从而达到规避危险行为的效果。

    广州声讯公司在国内率先提出“声防”这个概念,“声防”是通过利用人耳的警觉性,针对人耳对声音的感知能力和高声压对人体造成的影响,从声音的角度,利用扩声设备能达到的最高技术水平,充分发挥出听觉的警觉和刺激作用,使人体在最大程度上接收到警觉信息,并进一步对警觉信息做出反应。

    在人体中,耳朵可感知距离远于嗅觉和触觉,并且不同于视觉(会因睡眠或其他原因而进入弱感知的时段),是一种全天候都在工作的警觉方式。从生物进化上看,随着专司听觉的器官的产生,声音不仅成为动物攫取食物或逃避灾难的一种信号,也成为它们彼此相互联络的一种工具。

    在声学领域中,将特殊的声音作为介质达到干扰、攻击、探测等目的已经有较广泛和深入的研究。例如声呐技术,是利用超声波在水中传播速度大、衰减小的物理特性对水中目标进行搜索、定位、识别和跟踪,是利用上千兆赫兹的声音频率,在军事、医学、工农业中进行探测的重要手段。还有次声波武器,是利用频率与人体器官的固有频率相当的高强度次声波作用于人体,使人体产生共振,从而起到杀伤破坏作用。[1]

    “声防”利用了人体的听觉对声音的接收效果,利用声频的特点,不同于超声波、次声波等会对人体造成不可逆的损伤,使人的听觉系统能接收到这样的信息,并且对信息做出反应。

    “声防”使用的强声技术主要是强调声音的传播能力和共振频率:一方面是从技术层面提升“声防”设备的输出声压,使声音能够进一步拓展传声距离、扩大声音覆盖范围,使设备达到更远、更大的传声效果;另一方面使声音的频率达到与人体听觉系统实现同频率共振,增强人耳对声音的接受效果,能对人的行为进行一定程度的干扰同时不会对人体造成致命性的伤害。

    利用频率这种介质的独特性,如次声、低频、高频、超声等,可以在不同领域发挥不同的功能效果,从利用声音传播信息到使用声音作为探测和攻击的手段,声音在各行各业中都具备无限的开发潜力。在现代安防中,声音可作为一种进行安全防范的重要手段,实现提醒、警示以及对人体产生作用使人体做出反应的效果。利用技术手段使声音达到这些效果,就是声防的体现。

    因此,声防的定义,是以特定的具有一定强度的声音传播,从而达到对声音覆盖范围内进行宣导、指挥、管控以及声波打击的效果,使声音在关键时刻达到“非致命性武器”的级别,除了让声音发挥宣传工作的“喉舌”功能之外,还能以驱散、打击的方式发挥管控的“手脚”功能,用声音拉起一道安全防线。

    二、“声防”的作用

    “声防”的效果分为两种,一是使人接收到信息,二是迫使人接收信息后做出反应。

    传统的广播扩声设备,尤其以农村使用的为例,大多数存在传输距离较近,覆盖范围小的缺陷,只能达到300米左右的距离,无法在大范围区域中进行安全防范的作用。同时,传统的室外扩声设备音质不清晰,人声模糊,存在轰鸣声,导致了人们虽然听到了声音,但仍然听不清语音指示,无法遵从语音的要求作出正确的防范行为,这对安防来说是较大的隐患。

    因此,声防设备的研发重点就在于将扩声设备的传声距离延长,将扩声范围拓宽,将语音的清晰度提高,以最大的声强范围去引起覆盖区域内人们的警觉性,使人听得见、听得清。

    在现有的安防系统中,防空警报实际上也可作为声防系统中的一种方式,防空警报利用涡轮发声的原理,达到传播距离广,传输距离远的效果,同时,这种发声模式所产生的音效会令人体感受到不适,因而作出躲避、捂耳等连锁反应。

    本文除了论述的声防设备上述作用外,还论述了声防设备的另一个作用,就是要刺激人体的听觉系统,通过特有的音效,迫使人做出相应的反应。

    人耳对声音的接受程度,平均极限是120dB左右,超过这个标准之后,人就会感到身体不适,产生胸闷、心慌、耳朵痛、甚至刺激到神经的效果。人在这样的声音环境下,首先的第一反应就是捂住自己的耳朵,并且无法继续向音源方向前行。我们可以利用上述效果,对不法分子的违法行为进行拒止,或在特殊环境下对违规闯入的人员通过声音进行驱散驱离,迫使对方离开现场,以及在应急情况下,对周围人民群众进行警示、劝离。

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图一:人类对声音的感知范围示意图

    声防的作用,可以划分为两类,一是在各类自然灾害和突发事件的紧急救援中,通过声音进行寻呼和搜救,需要扩声设备的声音能够传的越远越好,清晰度越高越好,此时我们就需要有高清、远程的扩声设备来实现这个功能要求;二是应用在治安维稳处理暴乱事件时,公安警察及军队可通过声音先与对方进行沟通甚至发出警告,但在对方不听劝阻的情况下可通过声音进行驱散和打击。

    三、我国森林火灾情况与森林火灾成因

    森林火灾,是指失去人为控制,在林地内自由蔓延和扩展,对森林及其生态系统和人类带来一定危害和损失的林火行为。森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。

    森林火灾发生的原因,是森林中的可燃物遭遇火源引起。森林中的常见火源主要分为生产性火源和非生产性火源两种,生产性火源包含了农、林、牧业生产用火,林副业生产用火,工矿运输生产用火等火源;非生产性火源包含了野外吸烟、做饭、烧纸、取暖等火源。森林中的乔木、灌木、杂草、蕨类、地衣、枯立木、腐朽木、枯枝落叶以及地下层的腐殖质、泥炭等都属于森林中的可燃物[2]。

    根据《中国林业图鉴(2017)》统计,在2017年我国发生的森林火灾中,已查明火源的有2574次,未查明火源的有649次。其中在已查明火源的森林火灾中,农事用火618次,炼山造林用火60次,烧隔离带用火3次,施工作业用火25次,野外吸烟引火108次,野外生活用火51次,祭祀用火1205次,痴呆弄火60次,未成年人玩火30次,电线短路引火52次,纵火18次,外省(区)烧入39次,境外烧入8次,雷击火126次,其他起火原因171次。[3]

    根据《中国林业图鉴(2017-2018)》统计,2017年,我国共发生森林火灾3223次,其中一般火灾2258次,较大火灾958次,重大火灾4次,特大火灾3次;火场总面积444.28平方千米,受害森林总面积245.02 平方千米;造成人员伤亡共46人,其中死亡30人。2018年,我国共发生森林火灾2478次,其中一般火灾1579次,较大火灾894次,重大火灾3次,特大火灾2次;火场总面积285.95平方千米,受害森林总面积163.09平方千米;造成人员伤亡共39人。

    四、为何凉山森林火灾难以控制

    据研究文献统计,在1979-2008这30年中,凉山州、甘孜州、攀枝花市三地森林火灾占了四川省整体森林火灾中超过六成以上比例,其中凉山州更是火灾次数最多、过火面积最大的一处。[4]

    2019年3月,四川省凉山州木里县雅砻江镇立尔村境内发生森林火灾,在扑火过程中30名扑火队员牺牲。2020年3月,四川省凉山州西昌市发生森林火灾,19名扑火队员牺牲。这两场森林大火牵动着全国人民的心,消防英雄以生命为代价换来一方平安,令人悲痛不已。

    受环境影响,发现凉山州的地理位置,是导致森林火灾频发并且难以控制的主要原因。

    1.气候因素

    凉山州地处四川西南部,属于亚热带高原季风型气候,这种气候的特点不同于常见的亚热带季风气候,由于高原地势的影响,气候的干湿两季差别非常明显。每年的11月到次年的4月,属于该地区的干季,空气干燥,湿度低于20%,降水量通常仅占全年10%-15%左右。

    同时,由于凉山州的气候同时伴有干热河谷气候的特点,季风、山风、谷风交织在一起,乱流现象随时发生,有时阵风会达到七级、八级甚至更高的级别。[5]

    干燥的环境和强力的大风在当地形成了山火蔓延绝佳的空气环境,一旦有火源出现,大风就成为了山火的强力推动剂,加速火场的迅速扩张。山风乱流现象同时造成了在火场中时常发生风向突变情况,导致火势极难控制。

    2.地势因素

    凉山地处川西南横断山系东北缘,界于四川盆地和云南省中部高原之间,横跨多个地貌单元,山高坡陡,谷深林密,地势高差很大。海拔高度超过4000米以上的高峰有20多座,其中最高的贡嘎山系的木里夏俄多季峰,海拔达5958米,是州内的最高山峰。

    山多、山高的地势给凉山州森林火灾的处置带来了较大难度。局部小型山火难以被发现,容易迅速引起大规模扩散。同时在处理山火的过程中,车辆和大型灭火设备因受到地势限制,很难开进山中进行灭火,森林消防队员往往也要携带其他灭火设备徒步行进数小时才能到达火场。[5]

    另外,受高山峡谷地形和输水压力的影响,以水灭火的装备通常很难发挥作用。由于高原空气稀薄,直升机动力和升力下降,很难把水准确洒到火线上。远程灭火炮由于作业条件受限,作用也有限。

    3.森林植被

    凉山州森林资源丰富,多年累积的落叶、枯木等在森林中堆积,因当地气候及地势影响,有着湿度低、堆积多的特点,经过长时间累计,这些落叶、枯木等成为了森林火灾的天然燃料,加上气候的催动影响,无疑将凉山地区的森林变成一点即燃的大火炉。并且由于长年的凋落物堆积,腐殖层比较厚,林下可燃物比较多,火灾的扑救效果不理想。[5]火点在厚厚的凋落物内部缓慢侵燃,消耗大量氧气,使得火点附近含氧量减少,产生大量的一氧化碳和挥发分等可燃气。挥发分与氧气接触面增大,加速了凋落物质挥发分的析出,缩短了燃烧过程,使得物质燃烧更加剧烈。同时产生大量的热和气态物质,形成较高的温度和压力,达到爆炸浓度的下线,瞬间形成破坏性极大的爆燃。[6]

    综上所述,凉山州的森林火灾整体呈现易燃、易扩散、难控制、难扑灭的特点;另外,由于山高、林密也造成森林火灾时人员、装备到达,相互之间通信交流沟通的严重困难。

    五、未来针对凉山森林火灾防范的应对措施

    为建立健全森林火灾应对工作机制,依法有力有序有效实施森林火灾应急,最大程度减少森林火灾及其造成人员伤亡和财产损失,保护森林资源,维护生态安全。

    我国编制了《国家森林火灾应急预案》,对森林火灾的预防和响应等工作内容做了明确规定。[7]

    “3.1.3 预警响应

    当发布蓝色、黄色预警信息后,预警地区县级以上地方人民政府及其有关部门密切关注天气情况和森林火险预警变化,加强森林防火巡护、卫星林火监测和瞭望监测,做好预警信息发布和森林防火宣传工作,加强火源管理,落实防火装备、物资等各项扑火准备;当地各级森林消防队伍进入待命状态。

    当发布橙色、红色预警信息后,预警地区县级以上地方人民政府及其有关部门在蓝色、黄色预警响应措施的基础上,进一步加强野外火源管理,开展森林防火检查,加大预警信息播报频度,做好物资调拨准备;武警森林部队对兵力部署进行必要调整,当地森林消防队伍视情靠前驻防。

    国家森林防火指挥部视情对预警地区森林防火工作进行督促和指导。”

    针对已发生的森林火灾,各有关地方和部门根据工作需要,组织采取以下措施:

    “1.扑救火灾;2.转移安置人员;3.救治伤员;4.善后处理;5.保护重要目标;6.维护社会治安;7.发布信息;8.火场清理;9.应急结束。”

    《预案》对国家级的响应措施等也作了详细规定,此处不赘述。

    2020年4月9日,国务院新闻办公室举行新闻发布会,就国家森林防火工作状况等情况答记者问。面对加强针对凉山州森林火灾的防范和处置,国家森林草原防灭火指挥部办公室常务副主任、应急管理部火灾防治管理司司长彭小国提出以下几点应对措施:[5]

    一是加强监测,预警先行。强化卫星监测、雷电监测、远程视频监测、飞机巡护等运用,利用信息技术科学分析预测,及时发布预警信息,为早发现、早处置创造条件。

    二是备足力量,适量前置。总体上按照省内扑救为主、省外增援为辅和“一线精、二线强、三线快”的原则筹措力量,国家森林消防队伍、地方专业扑火队伍适度前置高火险区、火灾高发区,有火打火、没火练兵,提高快速处置能力。

    三是完善指挥机制,规范指挥。加强专业指挥,明确指挥职权,落实属地负责。在国家森林消防队伍内部实施垂直指挥,对容易失控的火灾应急管理部主动提前介入,调集重兵处置。

    四是强化保障,一体联动。加强装备手段建设,优化火场指挥通联,储备应急物资器材,抓好食宿卫勤保障,不断强化部门配合、军地协同和上下联动。

    五是科学施救,确保安全。强化风险研判应对,加强指挥协同,严格火场管控,以刚性的约束和科学的态度防控风险。

    六、森林火灾预警和处置存在的痛点

    1.森林区域预警系统覆盖不全面

    森林火灾的预警方式主要以瞭望塔监测结合值班人员巡护为主。

    我国森林区域面积广阔,瞭望塔之间通常距离较远,每个瞭望塔能监测和预警的范围都局限于自身附近的区域,两个瞭望塔之间通常存在着互相都无法覆盖的预警盲区,给森林火灾的监测留下隐患。

    人员巡护可对巡护区域进行较深入的检查,排除山火隐患。但森林地势崎岖、面积广阔,护林员的巡护范围极其有限,范围通常是以一些易发生山火及人类生产生活活动较多的地方,不能对整个森林区域进行较全面排查。以及巡护人员受设备限制,在发现问题后不一定能够及时通报进行预警。

    2.户外远程扩声设备传声距离受限

    我国现有用于森林火灾预警的扩声设备,大部分技术能力还停留在普通的户外号角层面,大部分仅能实现安装处附近几百米左右的传声,再受到地形、植被、风力等因素干扰,能达到清晰传声效果的范围继续削减。可以说,现有的扩声技术很难实现森林区域大范围、远距离的预警扩声。

    3.森林火灾预警系统运行不够稳定

    森林火灾预警系统设备通常都装载在瞭望塔或立式支架上,瞭望塔和支架设置在海拔较高、视野较开阔的位置,瞭望塔通常配备了红外、雷达、热感知等系统。但是由于瞭望塔大多都安置在森林中,属于供电、信号传输会有难度的地方,预警设备的日常使用容易受到电力中断、信号中断或者其他户外环境因素影响,并不能保证设备日常的稳定运行,同时由于安装的地方较偏远,日常维护也存在难度。

    4.森林周边居民区的紧急响应能力待提升

    部分森林周边居民区内部缺乏有效的安全管控装备,在火灾发生时还在使用传统的大锣、话筒、大喇叭等设备进行紧急指挥,但由于这类设备传声距离短、传声范围小等缺陷,实际的扩声效果不如人意,以及及时使用大喇叭进行喊话指挥,但由于人声清晰度不高的原因,居民也不容易听清具体的语音指挥内容。现场的人员疏导工作依然存在着较大问题。

    5.森林消防现场与控制中心通讯易受干扰

    森林消防队伍在山区进行扑火工作,与指挥中心的联动使用的是无线设备,受山区地形和现场火势影响,信号极其容易受到干扰,导致与指挥中心失去联系,消防队伍在山区中无法全面了解火势情况,这就会对消防队伍的扑火工作乃至人身安全造成严重影响。2019年和2020年凉山火灾中消防队员牺牲的一个因素,是由于风向突然改变导致火灾现场火势变化,消防队员深处火灾现场未能及时进行撤离,导致在突如其来的火势中罹难。

    6.森林扑火工作现场指挥存在难题

    森林消防队伍在森林扑火现场的现场指挥装备依靠对讲机,对讲机的声音很小,森林火灾现场声音嘈杂、地势复杂,对讲机的声音无法很好满足在这样的噪声环境下队员也能听清对讲机中的指挥语音的需要,给森林消防队伍的扑火行动也造成一些困难。

    七、“声防”装备在森林火灾中的作用

    “声防”装备是以声音作为媒介的应急指挥工具,区别于传统的扩声器设备,声音传播更远、覆盖范围更大、人声更加清晰,可在大范围区域清晰传声,实现嘈杂现场的预警和指挥。部分“声防”装备具备便携移动的特点,适用于各类车辆、固定系统等无法达到的偏僻区域,进行现场大范围的指挥管控,为军警部队等现场作战指挥提供扩声助力。

    在应对森林火灾的工作中,“声防”装备可从三个方面发挥作用。一是通过在大范围区域构建整体的公共安全应急强声智慧广播系统,覆盖整个防护区域,进行火灾刚发生时的紧急预警,并在火灾蔓延后进行现场的指挥管控。二是在森林火灾中应用的灭火飞机,可搭载机载式的强声指挥系统,通过飞机在空中较全面的现场侦查和观测,并通过强声指挥系统对消防队伍发出行动指令。三是森林消防队在扑火行动中可使用便携式的强声指挥系统,在扑火现场作为指挥调度工具,保持现场指挥命令的清晰准确,消防队员能精准接收到指令,提高工作效率,同时保障消防队员的人身安全。

    八、“声防”系统的建设方式

    8.1公共安全应急强声智慧广播系统的建设要求

    新型公共安全应急智慧强声广播系统主要用于区域性灾前预警与灾后的现场指挥救援,以保证能全面、及时、准确的对受灾区域或可能受影响的区域传播正确的预警和指挥信息,将灾害损失降到最低,在功能上与传统广播系统有所区别,更加突出应急效果与大区域整体控制效果。

    要达到应急管控效果,应达到以下几点要求:

    1.覆盖范围广。需实现从市、区/县、镇/街道、行政村、自然村自上而下的地区全面覆盖,保证可以市为单位,能够控制整个单位区域内的应急信息发布。

    2.控制能力强。单位区域内各级政府部门可通过本级别的控制系统对下一级别的全部区域进行使用控制,并可接受上一级别的统一控制,从理论上以市级为总控制级别,若有必要则可设立省级控制中心,带动整个省份的安全应急指挥工作。

    3.联动能力强。该系统除发布自身系统的预警、指挥信息之外,应做到能与各级应急部门、气象局、消防部门等相关部门进行信号联动,第一时间接入来自相关部门的紧急预警信号,对管辖片区进行灾害告警。

    4.传输方式多样化。目前的大范围广播系统多是采用网络信号传输的方式进行布局,但由于各地经济发展不平衡,有些地方仍不具备进行远距离网线施工的条件,给系统的延伸造成较大影响。因此,系统在安装过程中,除有线网络信号外,更应实现无线信号的传输功能,使各地根据自身的环境和经济情况,选择有线或者无线的传输模式,保障系统能全面覆盖所需区域,不留死角。

    5.应急灵活性高。各类自然灾害通常会造成受灾区域弱电和强电系统的瘫痪,在这种情况下,各类应急系统的使用稳定性将受到极大挑战。因此,作为专为安全应急设立的新型公共安全应急智慧强声广播系统需能灵活处理这类情况,如:对终端信号接收与功放设备可进行临时供电、终端扩声设备可进行移动使用等效果,以保障在灾害发生后依然能够稳定运行。

    6.终端扩声设备传声效果好。我国大部分农村一直以来使用的农村广播系统,在一定程度上发挥着公共安全的功能效果,但是使用的终端扩声设备良莠不齐,大部分存在着声音不够清晰、传声距离不够远、覆盖范围不够广的问题,最终的传声效果并不能达到对村内区域进行准确、全面传输预警信息的效果。因此,在系统构建中,我们对终端扩声设备需提出更高的要求,解决以上存在的问题,达到人声清晰、语音准确、传声距离远、覆盖范围广的效果。

    新型公共安全应急智慧强声广播系统,适用于疫情防控、灾害预警、灾害救援、突发事件应急管控、人防安全管理等情况,在日常也可作为市级到村级的宣传管理平台,定时发布政策方针、科学文化、防灾减灾信息,做好日常宣传工作,更有效保障了上级精神的有效传达,搭建起完善、高效的信息传输平台。

    8.2公共安全应急强声智慧广播系统的特点

    对于常有森林火灾发生的地区,建议可通过本系统的建设进行对当地的火情预警,可作为一个区域的整体预警系统,并与森林防火的雷达、红外、热感知等系统联动,完成监测+预警+指挥管控的完善火灾预警系统。广州声讯公司针对森林火灾预警与管控,研发一套适用于各地森林防火的公共安全应急强声智慧广播系统,以下为系统建设构架图,供参考:

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图二:公共安全应急智慧广播系统

    本系统针对森林火灾预警,可达到以下特点:

    1.系统具备有线/无线传输方式,可与雷达、红外、热感知等系统进行集成,接收监测系统发送过来的预警信号,再对指定的管理平台、防护林区等进行强声预警。

    2.系统可实现多级式管理,上一级对下一级可进行控制,受控制平台也可进行本地的管理控制,实现分级化统一—独立的操作模式,并可根据使用需要继续向上下延伸。

    3.系统提供各类信号源接口,联动应急办、消防局等其他单位的预警信号,可根据信号源来源设置信号优先级别。每级控制平台上级信号源或应急信号源因故障中断,不影响本级系统使用,本级控制平台依然可正常向所属下级别平台发布信息。

    4.系统可联动通过有线/无线网络/无线微波信号进行传输,可搭载电信、移动、联通等运营商网络平台,不受距离、范围等限制,可最大范围覆盖森林防护区域与周边居民区。并可通过系统将防护区域分为多个分区,进行独立的管控和监测。

    5.条件允许的防护区域可安装一键报警终端,当值班人员发现火情隐患后,可直接通过报警终端与控制中心联动,报告现场状况,方便安排进行防护工作,清除火灾隐患。

    6.森林瞭望塔处安装雷达、红外、热感知等监测系统,同时安装高清远程强声器,当监测到周围区域火情时,可通过强声器向周边发出远程、大范围强声预警。

    7.系统扬声器终端皆采用第三代高清号角或高清远程强声器,解决传统广播号角传输距离近、人声不清晰等问题,单只强声器可在最远到1000米的距离进行清晰的远程预警,多只拼阵可实现5-10公里的传声效果。

    8.系统具备有线网络/无线网络两种信号传输方式,有线网络安装不方便的地区,或容易受自然灾害影响导致断电断网的地区,可使用45/5G传输方式,4G/5G信号接收终端具备太阳能充电接口,在现场断电的情况下依然可以通过太阳能板进行充电,在任何情况下都能保障系统的正常运行。

    8.3机载应急强声喊话、预警系统的特点

    机载应急强声喊话、预警系统作为公共安全应急强声智慧广播系统的一个分支,主要是用于森林火灾现场飞机搭载安装使用,通过飞机在高空对地面消防队员进行指挥调度和对周边区域进行预警,利用飞机在空中的地理优势,对下方的救援队伍进行宏观指挥调度。以下为系统构建图,供参考:

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图三:机载应急强声喊话、预警系统

    本系统针对森林火灾的空中预警指挥,可达到以下特点:

    1.设备轻便、安装方便,可适用于直升机、侦察机等多种小型飞机以及消防车辆的机载、车载安装。

    2.多种音源播放,可定制预警音源,可播放MP3音源,也可通过手持麦进行喊话指挥。

    3.多种取电方式,具备DC12V、DC24V、110V、220V等多种取电方式,适用于不同的飞机类型现场取电,也可适用于消防车辆安装。

    4.扩声器传声距离远,从空中传声,可在1000米高空对地面进行清晰传声,保证现场指令能得到准确传达。

    8.4应急便携强声指挥系统的特点

    应急便携强声指挥系统同样属于公共安全应急强声智慧广播系统的一个配套系统,也是一种可以移动便携使用的独立强声系统,区别于上文两套系统进行区域性的搭建和在飞机或特种车辆上进行安装,本套系统主要是作为移动便携式的手提或背包使用。

    适用于森林火灾的现场扑火、指挥、救援等工作,保证火灾现场的森林消防队伍在灭火工作中在300-1000米的范围内能进行有效的指挥安排,避免森林消防队伍因无法得到有效调度而导致出现人身危险。

    同样适用于配置给防护区域附近村庄,替代传统的话筒、大喇叭、大锣等扩声设备,用于紧急情况下村内进行预警通知和指挥撤退。

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图四:应急便携强声指挥系统

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图五:应急便携强声指挥系统携带示意图

    本系统针对森林火灾的人群疏散和扑火现场的作战指挥,具备以下特点:

    1.声压强,传声距离远,声音穿透力强。采用独特的发声技术,可在嘈杂的环境中依然保持远距离大范围的扩声效果。

    2.人声清晰度高。人声清晰度区别于普通的广播喇叭、手持喊话器等,能保证语音内容的清晰准确。

    3.多种携带方式。具备手提、背包、拉杆箱、支架等多种携带方式,轻便易用,可随工作人员深入各类使用环境。

    4.超长待机,持久续航。经测试,在常温环境中待机时间达9000小时(约1年),全天候保证随时可使用,充电后使用时间达8小时以上,可进行长时间的作战指挥工作。

    九、用“声防”装备建设未来新型森林火灾防控平台

    1.“声防”系统与监测系统的配合搭建

    “声防”系统作为一种强声预警与指挥的系统,解决的核心问题在于声音的传输问题,是作为火灾防控系统的一部分,发挥“喉舌”和“手脚”作用,在火灾的前期监测部分,仍需与其他监测系统结合。

    搭建新型森林火灾防控平台的“声防”系统主控部分提供丰富的信号对接方式,能够接受雷达、红外、热感知等其他系统的紧急新号,并通过“声防”系统将预警信息传输出去。

    在系统的使用终端上,同样能提供信号接口,在瞭望塔、重点区域控制室等平台上,可以接收本地监测设备提供的紧急信号,实现本地区域的独立预警。

    2.多种信号传输方式保障系统运行稳定

    “声防”系统用于森林区域的新型森林火灾防控平台,森林区域面积广大,地势多样,能使用有线信号传输的地方极少,大多数地区的控制信号传输都是通过无线信号来进行。

    “声防”系统可内置4G/5G信号接收模块,通过无线信号来进行相互的信号传输,同时也可内置无线微波信号收发模块,在部分地方偏远没有4G/5G信号覆盖的区域,依然可以通过无线微波信号保证系统的稳定运行。

    在各瞭望塔装载无线信号接收终端,搭配太阳能充电板,可通过太阳能蓄电保持设备在异常情况下正常使用。

    3.构建空中、地面、火灾现场立体管控体系

    “声防”装备除与其他系统配套搭建更加完整、高效的火灾预警系统外,还可以以“声防”装备作为主要核心装备搭建为一套森林火灾防控新平台,充分发挥声音的安防功能,在火灾发生前和发生初期通过声音达到全面、多层次的的预警、指挥效果。

    未来森林火灾防控新平台,将不仅只满足固定重点区域的预警防控,而是在防护区整个区域通过地面-空中的“声防”装备布防和为现场作战配置“声防”装备,在林区搭建起立体式、全方位的防控空间,区别于现有系统装备只能对部分区域进行预警的使用状态,在整个防护区域实现火灾前的预警和火灾发生后的紧急指挥。

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图六:强声覆盖示意图

    3.1地面全区域覆盖

    新型森林火灾防控平台所选用扩声器区别于传统的号角、音柱等扩声设备,单个瞭望塔安装的扩声器单只传输距离最大可达1公里,并可通过扩声器的拼接实现3-5公里更远距离的扩声传输。同时,在视野较开阔的瞭望塔上,声音的传输可能会有超出预期距离的优秀表现。

    在林区周边每个瞭望塔上安装配置超远距离传输的强声器,可以以瞭望塔为基点,林区边缘区域通过声音连接起来,实现整个林区边缘区域的全覆盖。有效解决现有系统中瞭望塔距离远、声音传播距离覆盖范围小的问题,将现阶段声音覆盖不到的盲区填满。

    在部分瞭望塔较少或瞭望塔之间距离太远的地方,可在瞭望塔之间的高处安装立式支架来搭载强声设备和其他监测设备,实现瞭望塔的功能。

    在辐射面积较大的森林区域,中间部分区域可能也超出瞭望塔强声器的声音覆盖距离,同样,在这部分区域也可选择高点或重要地方安装简易工作台,搭载强声设备和其他监测设备。最终和周边瞭望塔一起达成对森林防控区域的全区域强声覆盖。

    森林附近村庄可安装火灾预警接收终端,通过有线或无线传输模式,实现预警信号在村庄中的及时播报,部分受环境条件限制的村庄可替换为无线接收终端。

    同时可在村庄中配置1-2只应急便携强声指挥系统,替代传统的大锣、音箱等设备作为现场预警疏散的管指挥设备。

    “声防”装备在森林火灾中的应用(组图)

    图七:远距离拼阵效果示意图

    3.2重点区域“声防”管控

    在常有人员进行作业和周边各个重要卡口的位置,重点加强“声防”系统的建设,户外部分使用户外立式支架搭载强声设备,有控制室的重点卡口位置在建筑或门口搭载强声设备,用于对于紧急情况下对于林区作业人员和卡口通行人员的紧急指挥疏散。

    同时,在常有珍稀动物聚集的位置,也可作为重点防范区域在户外安装强声设备,在紧急情况时,播放特殊音频对动物进行定向性驱散,保障珍稀动物的安全。

    3.3空中强声调度指挥

    地面“声防”装备的保证了可以通过“声防”装备对防护林区建立完整、全覆盖的防护区域,空中“声防”装备的使用则是重点在于增强“声防”装备在日常工作指挥中的灵活性和及时性。

    目前,多地森林地区开始增多使用无人机、侦察机、直升机等轻量级飞机进行区域巡护,但也仅限于进行巡护监测,并通过机载通讯系统将信息传输给控制中心或上级部门,但对于现场发现的违规作业、违规用火等情况,不能很好的进行现场处置。

    因此,可在此类飞机上搭载“声防”装备,机载的强声器可在空中1000米处对地面进行清晰扩声,对地面人员进行警告和劝离,利于工作人员在飞行巡护中发现问题后立即解决问题,不留隐患。

    同样,在发生森林火灾后,可通过飞机在空中的大视野对现场情况进行监测,及时对地面的消防队伍发布调度指令,有助于更好的迅速调整扑火措施,同时保证消防人员的人身安全。

    3.4特种车辆强声指挥

    与机载强声设备同理,消防车、巡逻车等各种特种车辆,同样可搭载车载的强声装备,实现巡逻时候的现场喊话告警和发生火灾时候的指挥救援。此处不多赘述。

    3.5便携“声防”装备强化现场指挥

    各森林消防队可配置多个应急便携强声指挥系统,作为在灭火行动中的现场指挥管控设备,弥补传统的通信装备信号易受感染和对讲设备在嘈杂现场听不清楚的问题,可在扑火现场对几百米内的队员进行强声指挥调度。

    系统充电后可持续使用8小时以上,单个传声距离最远可达1公里,有效保障灭火救援行动的有效开展及队员的人身安全。

    十、对于森林资源和工作者保护的积极意义

    1.“声防”布防定向驱散珍稀动物

    林区现场在珍稀动物常聚集的地方通过瞭望塔和支架进行重点区域强声布防,组成强声远程阵列,在火灾发生时,阵列中的强声设备依次向珍稀动物发出特殊音效进行定向驱散,驱使动物向安全方向迁移,防止动物在森林火灾中丧生。

    2.定点定向预警指挥人员安全疏散

    同样通过强声装备的地面布防,重点防范常有人员进行作业的区域和重点关卡区域,在火灾发生时通过强声设备喊话指挥人员向安全的地方疏散,并在关卡处发布紧急预警,防止不明情况的人员继续进入林区,保障工作人员的安全。

    3.及时制止违规行为消除火灾隐患

    在人群聚集地区和活动区域,在发现有人违禁用火的情况下,可以通过巡护员使用便携强声驱散器或通过侦查机配套的机载强声系统对违规人员进行警告劝离,若仍不停止违规用火则可进行强声驱离驱散,及时阻止违规用火行为,消除森林火灾隐患。

    十一、总结

    火灾,需防范于未“燃”,预警和处置同样重要。森林火灾若未及时得到控制,造成的人员伤亡和经济损失是无法估量的。现有的防控系统已经能做到早发现、早处置,但在具体工作中仍存在能继续提升预警和控制能力的空间。

    “声防”装备借助声音作用于人耳,是现代安防体系中一种全新的防范模式,极大填补在信息传输和人类反应中的技术空白。将“声防”装备列入防控系统中,可对火灾的提前预警能力以及现场处置能力进行进一步提高,加大力度保障人民和消防队员的人身和财产安全,减小森林火灾带来的损失。

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    [4]中国天气网.独家解析!四川凉山为何林火频发,这里扑火危险性为何如此大?[Z/OL].(2020-03-31)[2020-04-30].https://new.qq.com/omn/20200331/20200331A0K1LO00

    [5]国务院新闻办公室.实录丨国新办举行春夏森林草原火灾防控新闻发布会[C/OL].(2020-04-09)[2020-04-30].https://www.mem.gov.cn/xw/bndt/202004/t20200409_349736.shtml

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