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老兵戴辉:从河南水灾无人机应用,看防汛通信科技30年进步

来源:爱集微

#老兵戴辉#

2021-08-05

疫情绵绵不休,LOCK DOWN成为常事。一南京哥们经禄口机场来深圳开会,与会的50个人一起都在深圳居家隔离了。学习、购物、娱乐、交流都可以通过通信网络来干。

全世界人民从来没有这么依赖过通信网络基础设施,价值丝毫不弱于高速公路或高铁。

祸不单行,大自然的灾害又突然到来。

一向干燥的河南迎来史无前例的暴雨,内涝、外洪,失去的生命令人扼腕痛惜。

自然灾害偶有发生。今年塔克拉玛干沙漠遭遇洪水、去年美国南部德克萨斯州的暴雪、08年的湖南雪灾等。

一、无人机通信登上抗洪救灾舞台

无人机可以快速建立无线通信网络,有两类无人机可以使用:1、系留无人机;2、固定翼无人机。

大型固定翼无人机搭载专用移动基站,能在断电、断网、断路的情况下快速实现灾害区域的通信恢复,对于应急通信保障来说无疑是一个高效而又稳定的手段。

《红海行动》中,054A导弹护卫舰临沂舰上起飞了一架大型固定翼的查打一体无人机,为前方作战的突击队员提供了通讯中继,并顺便干掉了一辆坦克。

图注:《红海行动》剧照中无人机飞行在沙尘暴里

现实中,“翼龙”无人机空中通信平台登上了舞台。

水灾中,河南巩义市米河镇是重灾区,通信中断。这里是乡镇,以前就叫米河公社。

安装了中国移动的无线基站的翼龙无人机于2021年7月21日14时22分在贵州安顺起飞,穿越贵州省、重庆市、湖北省、河南省(三省一市),飞行近1200公里,于18时21分抵达任务区,有效保障了米河镇灾区5个小时的通信信号,到22日早6时许返回贵州。由于大量的燃油用在了遥远的路途,如果本省就有无人机,或者可本地加油,就可以滞空服务更长的时间。

无人机空中通信平台通过融合空中组网、高点中继等技术,实现图像、语音、数据上下贯通横向互联。在5个小时的滞空时间里,定向恢复了50平方公里范围内的移动公网通信。如果作为通信中继(类似《红海行动》中场景),更可以建立覆盖15000平方公里的音视频通信网络。

7月21日晚上7点左右,洪水重灾区的巩义市米河镇,该无人机基站覆盖范围内的所有用户在“失联”多时收不到信号的手机上,收到了一条GSM广播短消息:

该无人机不知疲倦,返回贵州7个小时之后继续行动。7月22日下午的13:36,搭载中国移动无线通信基站的翼龙大型长航时无人机从贵州安顺机场再次起飞,飞行4个半小时后,抵达了此次飞行目的地郑州市中牟县阜外华中心血管病医院,为医院的救援工作提供网络保障。

对了,大家都想到了:如果汶川地震时有这样的系统就好了!!

正是因为有汶川地震后通信一度中断的遗憾,成都一直在发力。中国移动的无人机应急通信就是由中国移动(成都)产业研究院在负责。

他们写了一本书,里面就提到了无人机和移动通信的结合,人民邮电出版社出版,我还有幸为之写了推荐词。

去年,四川乐山市遭遇“百年一遇”特大洪水灾害,面对来势汹汹的极端天气,中国移动(成都)产业研究院利用5G网联无人机为此次防汛救灾保驾护航。除了满足灾区应急救援通信需求之外,还可实时回传全景照片和视频,并可以进行紧急光缆架设、夜间照明等任务。

下面再来介绍系留无人机,都是多旋翼的无人机,外形类似大家常见的大疆无人机,但是大很多。

7月24日,山东联通官方微博播发视频显示,其无人机基站利用复合系留缆,为无人机提供不间断电源和数据传输。系留式无人机基站可滞空100米超过48小时,实现大面积移动网络信号的覆盖。最先恢复的是郑州客运南站的信号覆盖。

中国电信的系留无人机于7月24日12时20分到达郑州阜外华中心血管医院。因医院涉水严重,无法正常保障电力,支援队员第一时间通知指挥部派遣发电车保障电力通畅。13点30分,支援队伍通过系留式无人机、KA便携小站接通通信信号,完成基站开通。

系留无人机通过地面发电机进行供电,可以实现24小时不间断滞空。

值得指出的是,大型固定翼无人机是空中盘旋,通过卫星作为回传通道,自己解决供电问题(烧汽油);系留无人机则有一根长缆和地面连接,基站回传是采用光纤从地面走的,供电也需要由地面(如发电车)供应。

在危急状态下,无人机通信平台应该会允许所有运营商的手机用户,甚至欠费用户接入。

二、经典防汛报警方式敲竹杠

我的老家是湖南省南县的荷花公社(乡),是清朝年间,长江泥沙在八百里洞庭中淤积而成。这里地处荆江流域,一直是中国抗击水灾最为严苛的地方,几乎年年发大水。曾经的山寨手机图像传感器王者格科微电子创始人赵立新也是这个地方出来的。

每次汛期,消息满天飞。少年的我,心里都打鼓,在恐惧中长大。1954年新中国遭遇首次特大洪水,湖南湖北靠长江一带都是一片汪洋,我的父母都经历了好些日子的水上生活。1969年宁乡黄材水库溃坝,水性好的父亲戴国良老师受命到山区通知村民转移,不知道掀了多少人家的饭桌。送信的6个人中,只有他1人生还。1996年洞庭湖平原的沅江特大洪灾(俗称“倒垸子”)波及到了我老家南县,我遇到一位出租车司机,当时是生产队长,兴奋地告诉我,大水退后,到处都能捉到很大的鱼!

三峡大坝修通之后,情况好了不少,但依然要防汛,比如去年7月,长江九江站和鄱阳湖湖口站水位均突破了22米的大关。

吃“皇粮”的工作人员也要上一线,父亲和弟弟戴斌都曾参加巡查。80年代初,少年的我也参加了一次防汛,跟着大人走,一路看有没有“管涌”。大堤上每隔一段就有防洪棚,有结实的“冷板凳”。休息时,大家聚精会神地听领队讲述他参与越南战争的经历。

图注:岳阳君山的“女汉子”防汛巡逻队,梆子声里护长堤

“通信基本靠吼,治安基本靠狗”。有一种原始通信方式一直使用到今天,那就是敲竹杠(敲竹梆子)。

竹梆子全称叫竹梆筒子,不同于豫剧梆子戏曲中的枣木梆子,它选用直径为8至10厘米的青楠竹三节,竹筒中央开一道宽1厘米、长15至25厘米的纵向口(发音缝),两头封闭。敲击发出的声音能传到1公里开外。先敲一下,两秒钟后再连敲两下,表示安然无恙;梆声紧促密集,则表示出现了险情,周边的抢险队员们听到声音就会火速赶来。

有诗曰:“梆子梆一梆,人们睡得香;梆子梆梆梆,人人心里慌。”对于河道沿线的人家而言,汛情险情出现,梆子声是警报器;一切安然无恙,梆子声是安眠曲。

三、无线通信进入防汛战场

华为第一个成功的无线产品是本地无线环路ETS450,采用模拟制式,基于传播性能良好的450MHz通信网络,不用拉电话线就可以紧急放号,俗称“农村大哥大”,在抗洪救灾的时候很实用。

为了砸开水泼不进的湖北市场,谭劲秋送了一套ETS给荆州辖下的石首,用于抗洪救灾,这是刚需。石首在长江南岸,我和高中同学骑自行车30公里去那里看长江,坐轮渡过江再返回,感受“滚滚长江东逝水”的豪迈。

1998年长江流域特大洪水,江总书记在长江边现场指挥,打电话用的就是这套系统,在CCTV新闻联播中播出。话机上的LOGO有点不太清楚,华为广告部就P了一个LOGO上去,江总书记打电话的照片印在了宣传册子上。

有这样好的示范应用,长江中下游流域都采用了这套系统用于沿线的防汛通信。

1998年水灾之后,朱镕基总理当年专程来我老家南县视察慰问。当年没有决堤,防汛工作做得扎实。

图注:将ETS卖到大江南北的许立勇、黄灿、谭劲秋,与作者戴辉

二十多年过去的今天,三大运营商的公网覆盖很广了。专网则大量采用集群对讲系统(如海能达、科立讯等公司)。对讲机在窄带语音基于集群系统(PDT),宽带数据则基于公网4G/5G。对讲手机还可在没有基站覆盖的时候自组网,很方便。

四、水文水利监测系统

这是物联网的一个典型场景,目前已经广泛使用。决策机构可以实时动态了解各地的水文情况。

水文监测系统适用于水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道和地下水等水文参数进行实时监测,监测内容包括:水位、流量、流速、降雨(雪)、蒸发、泥沙、冰凌、墒情、水质等。水文监测系统采用无线通讯方式实时传送监测数据,可以大大提高水文部门的工作效率。

通信网络采用移动网络、北斗卫星的短报文、Internet公网/专线等等。

(校对/范蓉)

责编: 爱集微

戴辉Steve

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