地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)框架設(shè)計與應(yīng)用

譚德明

摘 要：地震應(yīng)急救災(zāi)指揮系統(tǒng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，工程內(nèi)容包括計算機軟硬件平臺、應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用軟件（災(zāi)害評估、應(yīng)急對策）開發(fā)、數(shù)據(jù)庫（專家知識系統(tǒng)）、3S（GIS、GPS、RS）技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、通訊、投影、聲像、監(jiān)控、系統(tǒng)總體集成和有關(guān)理論研究，以及基建、場地布局、消防、供電、環(huán)境（新風(fēng)、溫、濕度）控制、裝飾裝修等。一個功能完善且實用的地震應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，有利于在大震應(yīng)急時在時間和空間上掌握震情和災(zāi)情，便于有效地抗震救災(zāi)，最低限度地減少損失。文中對該技術(shù)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了論述，提出了初步設(shè)計方案和技術(shù)框架，并就今后發(fā)展進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：地震現(xiàn)場； 應(yīng)急指揮技術(shù)； 體系；設(shè)計；應(yīng)用

1.引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國人民的生活水平逐步提高，地震災(zāi)害可能造成的危害更加嚴(yán)重。我國地震活動具有頻度高、強度大、分布廣及震源淺等特點，是世界上地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。迄今為止，幾乎所有的省、自治區(qū)、直轄市在歷史上都曾遭受過6級以上地震的襲擊。大地震突襲城市，往往會使房屋建筑和工程設(shè)施嚴(yán)重破壞和倒塌，城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施、生命線工程大量毀壞或功能失效，造成社會混亂，使火災(zāi)、爆炸、溢毒、滑坡、泥石流、海嘯等次生災(zāi)害頻頻發(fā)生，導(dǎo)致大量人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失。由此可見，地震已成為危害我國社會穩(wěn)定和阻礙可持續(xù)發(fā)展的一個不可忽視因素[1]。

地震現(xiàn)場工作特點是：時效性強、協(xié)調(diào)性強、專業(yè)性強和社會化要求高。地震現(xiàn)場工作開展的好壞與否，直接關(guān)系到地震災(zāi)區(qū)人民的生命和財產(chǎn)安全，直接關(guān)系到災(zāi)民的安置和災(zāi)區(qū)社會的穩(wěn)定，直接制約著抗震救災(zāi)的成效。

根據(jù)地震現(xiàn)場工作的特點，建立地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，可以大大提高政府及有關(guān)部門對破壞性地震的應(yīng)急反應(yīng)能力，高效地調(diào)度和運用一切可能的救災(zāi)力量，是應(yīng)對破壞性地震發(fā)生、綜合防御地震災(zāi)害的行之有效的手段，必將極大地提高地震現(xiàn)場工作的效率，使我國地震現(xiàn)場工作的整體水平得到進(jìn)一步提升，并取得顯著的減災(zāi)效果。

2.地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)框架設(shè)計

2.1 地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)功能

地震現(xiàn)場應(yīng)急系統(tǒng)是在地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)在地震現(xiàn)場應(yīng)急工作的基礎(chǔ)通用平臺。它是地震現(xiàn)場的通信與傳輸、地震現(xiàn)場信息獲取與加工、現(xiàn)場各類信息的綜合處理與指揮、地震現(xiàn)場的后勤保障等多系統(tǒng)的集成。

破壞性地震發(fā)生后，現(xiàn)場指揮系統(tǒng) 2 小時內(nèi)出發(fā)，到達(dá)現(xiàn)場后立即開展工作，加強現(xiàn)場震情、災(zāi)情信息的收集與處理能力，提供現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)支撐，并向后方提供所收集到的地震現(xiàn)場的災(zāi)害信息和圖像?；谏鲜瞿繕?biāo)，研究設(shè)計地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)[2]。

2.2 地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)的構(gòu)成

從結(jié)構(gòu)上分，地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)由幾個子系統(tǒng)構(gòu)成，包括地震現(xiàn)場通訊子系統(tǒng)、地震現(xiàn)場局域網(wǎng)子系統(tǒng)、地震現(xiàn)場視頻圖像快速獲取與傳輸子系統(tǒng)、地震現(xiàn)場災(zāi)害損失評估子系統(tǒng)、地震現(xiàn)場科學(xué)考察信息子系統(tǒng)、地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮信息管理子系統(tǒng)以及后勤保障系統(tǒng)。

通過對各系統(tǒng)功能的研究設(shè)計，將地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)劃分9個功能模塊。

2.2.1 地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮命令技術(shù)系統(tǒng)

建立指揮部成員發(fā)布應(yīng)急指揮命令的工作平臺，同時，建立地震現(xiàn)場震情、災(zāi)情跟蹤系統(tǒng)，及時了解地震現(xiàn)場震情、災(zāi)情變化；建立現(xiàn)場地震應(yīng)急數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為應(yīng)急指揮提供初步的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息；建立強余震應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)、現(xiàn)場信息通告系統(tǒng)，及時將各種指揮命令及相關(guān)信息向各級傳達(dá)。

2.2.2 地震現(xiàn)場災(zāi)情獲取及傳輸系統(tǒng)

建立通過圖像采集系統(tǒng)、移動計算機和海事衛(wèi)星便攜站建立 64 k帶寬的現(xiàn)場活動圖像傳送系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以和現(xiàn)場指揮部以及國家地震指揮中心聯(lián)絡(luò)，傳送現(xiàn)場活動圖像。此外，利用海事衛(wèi)星與后方指揮中心構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)連接，作為現(xiàn)場通訊系統(tǒng)中衛(wèi)星通訊的備份信道。

2.2.3 地震現(xiàn)場調(diào)查、科學(xué)考察系統(tǒng)

利用各種移動通訊終端器材（GSM手機、衛(wèi)星手機、無線對講機系統(tǒng)）構(gòu)成地震現(xiàn)場的語音及窄帶數(shù)據(jù)通訊，通過圖片采集設(shè)備、計算機終端設(shè)備（移動計算機、掌上電腦） 、GPS，建設(shè)現(xiàn)場圖片和文字信息傳送系統(tǒng)，及時將地震現(xiàn)場的情況傳送到現(xiàn)場指揮中心。通過視頻設(shè)備，采集現(xiàn)場圖像信息。建立現(xiàn)場視頻處理系統(tǒng)。建立地震現(xiàn)場科學(xué)考察數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)。為地震現(xiàn)場的指揮決策提供相關(guān)信息支持。

2.2.4 地震現(xiàn)場建筑物安全鑒定系統(tǒng)

根據(jù)震后強余震的預(yù)測意見和地震現(xiàn)場建筑物安全鑒定國家標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)地震現(xiàn)場建筑物安全鑒定裝備與信息處理系統(tǒng)。

2.2.5 現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及GIS地理信息處理系統(tǒng)

建立國家級地理數(shù)據(jù)、人口、經(jīng)濟數(shù)據(jù)、重點目標(biāo)數(shù)據(jù)、生命線、現(xiàn)場災(zāi)害評估數(shù)據(jù)，科學(xué)考察數(shù)據(jù)等的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。提供地震現(xiàn)場指揮決策的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)支持。建立GIS地理信息處理系統(tǒng)，為地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮提供所需的各類數(shù)據(jù)。配備現(xiàn)場數(shù)據(jù)服務(wù)器 。

2.2.6 震害動態(tài)評估系統(tǒng)

該系統(tǒng)根據(jù)地震現(xiàn)場不斷反饋回來的信息，動態(tài)修正評估結(jié)果。在地震參數(shù)修正后或收到地震現(xiàn)場調(diào)查的反饋數(shù)據(jù)后，選擇不同的修正模型，重新評估地震災(zāi)害損失，從而得到更接近真實的地震災(zāi)害損失結(jié)果。主要內(nèi)容如下：①宏觀震中確定：快速獲取和顯示實際的破壞性地震宏觀震中位置；②現(xiàn)場烈度信息獲?。嚎焖佾@取和顯示地震現(xiàn)場宏觀烈度考察確定的地震烈度的等震線和極震區(qū)；③人員傷亡速報：按照地震災(zāi)情上報的規(guī)定，及時獲取地震現(xiàn)場調(diào)查得到的人員傷亡情況，并將核實后的數(shù)據(jù)及時顯示；④現(xiàn)場災(zāi)情信息速報與處理：不斷跟蹤地震現(xiàn)場上報的災(zāi)情信息，及時整理、校核和入庫，并提供顯示與查詢功能；⑤快速評估結(jié)果修正：根據(jù)地震震源參數(shù)校正，修正各類建筑物破壞比，動態(tài)修正災(zāi)情快速評估結(jié)果，為指揮部人員提供更加準(zhǔn)確的地震災(zāi)害損失結(jié)果。

2.2.7 后勤保障系統(tǒng)

為保證地震現(xiàn)場指揮系統(tǒng)的建立和運轉(zhuǎn)，建立一系列的后勤保障系統(tǒng)。主要有經(jīng)過必要改裝的交通工具、移動電源系統(tǒng)、環(huán)境保障支持系統(tǒng)（帳篷、應(yīng)急食品、生活用品等）。

2.2.8 應(yīng)急衛(wèi)星網(wǎng)管中心

利用衛(wèi)星通信無縫覆蓋，快速部署，直接廣播等技術(shù)優(yōu)勢，將國家、省市指揮部、地震現(xiàn)場以及現(xiàn)場通信車組成一個網(wǎng)狀直接連通的衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。這個衛(wèi)星通信平臺采用寬帶 TDMA控制協(xié)議，實現(xiàn)用戶帶寬的動態(tài)分配。用戶設(shè)備的通信能力大于2Mbps。

2.2.9 后方指揮部現(xiàn)場動態(tài)跟蹤管理系統(tǒng)

后方指揮部要實時地震現(xiàn)場傳輸?shù)降男畔?，現(xiàn)場地震信息的收集、傳輸是一個動態(tài)過程，因此指揮中心要不斷跟蹤這些信息（人員傷亡、建筑物破壞、生命線及重大工程破壞、烈度異常區(qū)等），同時根據(jù)應(yīng)急指揮的需求分門別類整理、入庫，供在指揮決策時提供可視化的統(tǒng)計、查詢圖表[3]。

地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)技術(shù)系統(tǒng)運至地震現(xiàn)場，接收存儲來自地震現(xiàn)場的視頻信息，并通過視頻廣播服務(wù)器向指揮中心點播服務(wù)器廣播視頻信息，指揮中心的點播服務(wù)器可以實時向指揮中心大屏顯示系統(tǒng)提供視頻信號源，使指揮部能獲得地震現(xiàn)場情況的實時動態(tài)圖像，也可以存儲成視頻文件，以便于現(xiàn)場視頻資料的歸檔、保存和管理。配置針對視頻文件的相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，可將經(jīng)存儲轉(zhuǎn)發(fā)的視頻文件轉(zhuǎn)存為公用視頻格式文件，以便能隨時回放有關(guān)圖像。

3.地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)在消防中的應(yīng)用

3.1 汶川地震中應(yīng)急指揮技術(shù)的應(yīng)用

消防部隊作為“滅火救援的戰(zhàn)斗隊、搶險救援的突擊隊、處置突發(fā)事件的機動隊”的專業(yè)隊伍，在汶川地震搶險救援工作中發(fā)揮了尖刀作用。2008年5月12日14時28分，汶川發(fā)生8.0級強烈地震，地震波及16個省、市、自治區(qū)，這是新中國成立以來我國遭受最嚴(yán)重的地震災(zāi)害。成都消防迅速、準(zhǔn)確、有序、科學(xué)、高效地開展救災(zāi)工作，在一線成功疏散群眾13252人，營救高樓圍困和被埋壓人員2766人，生還者981名，運送救援物資3167噸，送水15453噸。其中，應(yīng)急指揮技術(shù)在搶險救災(zāi)中發(fā)揮了巨大的作用。

3.1.1 迅速啟動處突預(yù)案，成立抗震救災(zāi)指揮部

地震發(fā)生后，立即調(diào)用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫啟動《抗震救災(zāi)預(yù)案》，并成立抗震救災(zāi)指揮部，由支隊長、政委任總指揮，下設(shè)作戰(zhàn)指揮組、通信保障組、戰(zhàn)勤保障組、宣傳鼓動組和機動組，各部門在指揮部的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)指揮下，為救援工作的快速展開奠定了基礎(chǔ)。

3.1.2 采取各種技術(shù)，保障通信暢通

地震發(fā)生后，所有通信瞬間中斷，固定電話中斷半個小時左右，市應(yīng)急聯(lián)動中心接警系統(tǒng)癱瘓，手機、小靈通等移動通信無法撥通，沒有通信就掌握不了災(zāi)情，就無法實施力量調(diào)度和組織指揮，在抗震救災(zāi)現(xiàn)場，采取了以下技術(shù)措施以保障現(xiàn)場通信通暢：

3.1.2.1 利用通訊指揮車在前沿指揮部架設(shè)350MHz無線應(yīng)急通信網(wǎng)，使無線應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋了震區(qū)現(xiàn)場，話音質(zhì)量清晰，有效、可靠地保障了現(xiàn)場指揮部與各救援點之間的通信聯(lián)絡(luò)場通。

3.1.2.2 與電信協(xié)調(diào)3部固定電話和2部電信無繩電話解決前線指揮部與支隊指揮部、支隊指揮中心的通信聯(lián)絡(luò)。

3.1.2.3 為現(xiàn)場指揮部提供1部車載衛(wèi)星電話，以解決同成都市外的通信聯(lián)絡(luò)暢通。

3.1.2.3 24小時輪流值班，對各車載通信設(shè)備進(jìn)行巡檢，同時擔(dān)負(fù)起接聽報警電話、協(xié)調(diào)救援現(xiàn)場所需車輛、收發(fā)傳真、值守電臺、為手機和手持臺電池提供不間斷充電及更換電池的工作，通信指揮車同時還為現(xiàn)場指揮部提供外接電源，在抗震救災(zāi)期間，提供了穩(wěn)定可靠不間斷的通信和電力保障。

3.2 地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)在消防中的探討

3.2.1 地震現(xiàn)場應(yīng)急指揮技術(shù)要求

地震發(fā)生后，僅具備完善的后方應(yīng)急指揮中心是不夠的，現(xiàn)場指揮仍然需要強大并可獨立指揮的臨時指揮中心。消防部隊可依托應(yīng)急指揮車作為應(yīng)急指揮中心派駐現(xiàn)場應(yīng)急救援的最高指揮場所。根據(jù)地震現(xiàn)場情況，應(yīng)使消防應(yīng)急指揮技術(shù)達(dá)到以下要求：

（1）發(fā)射信號繞射能力強，可采用300--800MHz頻段，具有更強的繞射能力，用于在非視距環(huán)境下工作。適應(yīng)地震學(xué)愛海下應(yīng)急通信的各種復(fù)雜環(huán)境要求。

（2）輻射范圍廣，采用高性能的糾錯編碼和高性能的抗多徑技術(shù)，在移動環(huán)境下具有較高高的靈敏度。這意味著有更大的覆蓋范圍。

（3）抗干擾能力強，保障在復(fù)雜的電磁環(huán)境下仍然保持優(yōu)良的通信質(zhì)量。

（4）發(fā)射機輻射小，可在比較小的發(fā)射功率下就可以達(dá)到相當(dāng)理想的覆蓋性能。

（5）圖像聲音清晰，靈活可調(diào)，分辨率較高，可得到高清晰視頻圖像。

（6）移動性能良好，使得指揮車在高速移動下應(yīng)急指揮系統(tǒng)仍能正常工作。

（7）支持多點會議和點對點通訊，利用衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)可支持點對點通訊，又可以支持多個移動終端的多點通訊。

（8）衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)可結(jié)合衛(wèi)星視頻會議系統(tǒng)實現(xiàn)指揮車現(xiàn)場指揮，且具有強大的會議控制能力。

（9）裝置GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，便于跟蹤可以車輛，使指揮中心實時掌握車輛行駛位置。

3.2.2 消防指揮車系統(tǒng)組成

根據(jù)以上要求，消防應(yīng)急指揮車應(yīng)配備以下技術(shù)系統(tǒng)：超短波通信系統(tǒng)、多通道圖像傳輸系統(tǒng)、無線會議系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻會議系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、信號存儲系統(tǒng)、衛(wèi)星控制終端、單兵發(fā)射前端、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、衛(wèi)星主席控制端、及其他車載輔助系統(tǒng)（車載衛(wèi)星通信子系統(tǒng)，供電、照明等）。

3.2.3 注意事項

3.2.3.1 提高整體反應(yīng)能力

地震事件的突發(fā)性決定了指揮技術(shù)的要求有較高的快速反應(yīng)能力。應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)系統(tǒng)在處理信息時的整體反應(yīng)速度、準(zhǔn)確率和失敗頻率。

3.2.3.2 加強可靠性技術(shù)

對于應(yīng)急指揮技術(shù)系統(tǒng)，可靠性是非常重要的指標(biāo)。MTBF（平均故障間隔時間）、MTBM（平均維修間隔時間） 是系統(tǒng)可靠性的主要參數(shù)。在初始設(shè)計時，應(yīng)對軟硬件和通訊鏈路，考慮適當(dāng)?shù)娜哂?，以滿足系統(tǒng)的要求，保證指揮系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)在任何時間都處在正常運行狀態(tài)。

3.2.3.3 提高安全性

為保證系統(tǒng)正常運行和國家基本地理信息等有關(guān)數(shù)據(jù)的保密，必須充分考慮系統(tǒng)的安全性（防泄密、防惡意入侵），設(shè)備本身的易損程度以及對操作、維護(hù)人員造成傷害的可能性。

3.2.3.4 系統(tǒng)有效性

系統(tǒng)的有效性是指，可運行時間與規(guī)定時間之比，系統(tǒng)是否處于可觸發(fā)、可運行狀態(tài)。有效性對于不間斷運行系統(tǒng)同樣是一個重要的指標(biāo)。

3.2.3.5 設(shè)備可維修性

可維護(hù)性是指系統(tǒng)發(fā)生故障時恢復(fù)運行的能力。一個好的系統(tǒng)在故障發(fā)生時，工作人員能夠通過設(shè)備自檢、利用適當(dāng)?shù)膬x器、個人經(jīng)驗的判斷、熟練的操作，對故障部位進(jìn)行定位，損壞的部件能夠快速得到更換，在盡可能短的時間內(nèi)迅速恢復(fù)正常運行。

參考文獻(xiàn)

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[3] 姜立新、帥向華、張建福等.地震應(yīng)急指揮管理信息系統(tǒng)的探討[J].地震，2003.23 （2）： 115-120