火場應(yīng)急指揮平臺的研究與設(shè)計

張景強，李崇雋，武文凱，魏龍，李維，樂明

（1.武警警種學(xué)院，北京100000；2.江西華宇軟件股份有限公司，江西南昌330000）

火場應(yīng)急指揮平臺的研究與設(shè)計

張景強1，李崇雋2，武文凱1，魏龍2，李維2，樂明2

（1.武警警種學(xué)院，北京100000；2.江西華宇軟件股份有限公司，江西南昌330000）

平臺突出“一體化”建設(shè)思路，從數(shù)據(jù)一體化、技術(shù)一體化、業(yè)務(wù)一體化、應(yīng)用一體化等多個方面逐步完善，實現(xiàn)“一張圖”的概念。實現(xiàn)了國家、省、市、縣平臺間的互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)共享、地圖同步；實現(xiàn)了林業(yè)信息資源的全面整合、綜合利用、可視化管理；在“一張圖”上即可進(jìn)行所有的操作，實現(xiàn)了智能調(diào)度與地理信息的高度整合?；饒鰬?yīng)急指揮平臺是跨區(qū)域統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)的重要載體，極大提升了國家相關(guān)部門應(yīng)對處理森林火災(zāi)的能力。

異構(gòu)通信；輔助決策；智能調(diào)度；一張圖

1 國內(nèi)現(xiàn)狀

目前，我國應(yīng)急指揮平臺的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在硬件方面，指揮會議室裝修很好，采用進(jìn)口大屏幕等，但是平臺軟件還處于一個較低的水準(zhǔn)，沒有跟上硬件的發(fā)展，無法很好地為決策者提供快捷高效的支持。系統(tǒng)往往只有簡單的信息查詢和語音對講功能，而且大部分的地理信息系統(tǒng)和指揮調(diào)度系統(tǒng)是兩個系統(tǒng)，是分開使用的，這樣加大了使用人員的操作難度，增加了業(yè)務(wù)流程，使得救援工作整體不夠順暢，這對分秒必爭的火災(zāi)救援工作是十分不利的。

火場應(yīng)急指揮平臺的研究與設(shè)計方向就是解決這些問題，讓操作人員可以簡單高效的使用系統(tǒng)，解決發(fā)生火災(zāi)時遇到的疑難問題。

2 需求分析

火場應(yīng)急指揮平臺主要用于各級森林防火指揮中心對森林火災(zāi)的日常調(diào)度、應(yīng)急處置的指揮決策，該系統(tǒng)的具體需求如下：

1）網(wǎng)絡(luò)與通信需求。各級森林防火機構(gòu)建立的火場應(yīng)急指揮平臺要能夠搭建與國家森林防火指揮部應(yīng)急通信系統(tǒng)兼容的通信系統(tǒng)，保證網(wǎng)絡(luò)和通信暢通，實現(xiàn)音視頻通信；通過網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，結(jié)合視頻會議系統(tǒng)和程控語音系統(tǒng)，建立視頻、語音指揮調(diào)度平臺，實現(xiàn)管理區(qū)域內(nèi)森林防撲火視頻、語音指揮調(diào)度，并可利用該系統(tǒng)組織召開電視、電話會議，滿足撲火調(diào)度中對災(zāi)情實時監(jiān)控。多媒體指揮中心，可以同時顯示火災(zāi)現(xiàn)場采集到的各類火場信息。

2）系統(tǒng)功能需求。為滿足輔助決策需求，系統(tǒng)需要集成基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、森林資源數(shù)據(jù)和森林防火信息數(shù)據(jù)，能夠發(fā)布規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)森林防火信息專題圖的生成與顯示、火場定位、態(tài)勢標(biāo)繪、智能輔助與決策分析、二維與三維同步顯示、三維場景漫游、空間信息測量以及林火撲救指揮標(biāo)繪等等功能。需要提供標(biāo)準(zhǔn)化接口，能夠與森林防火預(yù)警系統(tǒng)、衛(wèi)星林火監(jiān)測系統(tǒng)，以及林業(yè)、氣象、天地圖等相關(guān)公共服務(wù)系統(tǒng)連接。系統(tǒng)要能夠?qū)崿F(xiàn)多方數(shù)據(jù)和信息的采集、傳輸、匯聚、分析和顯示，來實現(xiàn)森林火險天氣與林火行為預(yù)測。

3）“一張圖”應(yīng)用需求。除滿足網(wǎng)絡(luò)、功能需求外，火場應(yīng)急平臺最大的需求就是操作簡單、使用方便，在分秒必爭的救援工作中節(jié)省寶貴的時間?；馂?zāi)應(yīng)急指揮中所有的問題都需要通過“一張圖”來得到答案。這包括：

所有的數(shù)據(jù)共享在這“一張圖”上進(jìn)行瀏覽查詢；

輔助決策結(jié)果直接顯示在“一張圖”上；

前線所有的可調(diào)度人員以圖標(biāo)方式顯示在“一張圖”上；

查看監(jiān)控點視頻，撲救隊員視頻可以直接在“一張圖”上操作；

指揮中心的林火標(biāo)繪可以直接展示在“一張圖”上；

智能調(diào)度模塊集成到“一張圖”界面中，直接點擊即可語音呼叫、組建會議，查看某個會議室時，可以在“一張圖”上看到各個人的位置信息；

調(diào)度坐席對終端進(jìn)行調(diào)度以后，可以在“一張圖”上查看行進(jìn)軌跡。

3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在發(fā)生森林火災(zāi)的地方，往往是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲區(qū)。而沒有網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)則運行困難，或者無法發(fā)揮全部作用。應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)后方由多級指揮中心組成，前線設(shè)備放衛(wèi)星通訊車上。如圖1所示，整個平臺都運行在互聯(lián)網(wǎng)上，前線的網(wǎng)絡(luò)由臨時搭建的4G專網(wǎng)通過電信上網(wǎng)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，如果無電信信號，則通過衛(wèi)星信號，保證網(wǎng)絡(luò)的通暢。

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

依靠應(yīng)急通信系統(tǒng)，多種異構(gòu)設(shè)備終端可以無縫的接入到應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)中，這些設(shè)備終端都可以顯示在系統(tǒng)中。應(yīng)急指揮平臺可以無差別的識別各種設(shè)備終端、接入到我們的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)中后，指揮人員可以不用關(guān)心是何種設(shè)備、如何調(diào)試、只需看到終端在指揮平臺的地圖上有顯示，就可以和它點對點通訊或把多個相同、異構(gòu)通信終端拉入會議室，召開音視頻會議。

4 功能設(shè)計

平臺支持高清衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、能夠統(tǒng)一對森林防火專題數(shù)據(jù)、物資儲備庫、森林防火指揮中心、撲救力量、水源、道路、行政區(qū)界等基礎(chǔ)信息，屬性數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)，以及森林資源數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，能夠構(gòu)建森林防火主題研究相關(guān)知識庫、撲火分析模型庫和損失評估、績效評估研究方法庫，能夠為決策主題提供全方位、多層次的決策支持和知識服務(wù)。平臺功能包含如下幾個方面：

1）信息查詢。系統(tǒng)包含豐富的查詢功能，這些功能都是輔助決策的前提，依托這些準(zhǔn)確的信息結(jié)果，決策者才能有效地進(jìn)行下一步工作。功能包括：周邊地名信息，查詢火場周邊水源分布，森林資源分布情況、撲救力量部署分析及重要目標(biāo)、危險設(shè)備設(shè)施分析。

2）戰(zhàn)術(shù)計算。戰(zhàn)術(shù)計算主要是根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場實時回傳的氣象信息（風(fēng)向、風(fēng)力等），再結(jié)合地勢、地貌，對火勢蔓延進(jìn)行科學(xué)的模擬（圖2），對林火的撲救起到指導(dǎo)作用。系統(tǒng)還可以進(jìn)行火線長度測量、過火面積計算、自動分析最佳撲救路徑、撲救路線下發(fā)到指揮終端。

3）決策部署。綜合前期信息查詢與戰(zhàn)術(shù)計算的分析結(jié)果、建立可視化的指揮撲救部署方案，并將其傳送到各撲救力量的單兵終端。決策部署的方案文件包括專業(yè)的作戰(zhàn)文書、作戰(zhàn)日志和戰(zhàn)斗要報。根據(jù)火災(zāi)情況、撲救情況、撲火前指工作情況等快速生成作戰(zhàn)文書?；貍鹘o指揮中心、方便領(lǐng)導(dǎo)及時掌握火場動態(tài)、兵力分布情況等。

圖2 林火蔓延模擬

4）智能調(diào)度。智能調(diào)度是系統(tǒng)的核心模塊之一，而這個模塊并不是孤立工作的，在整合平臺中，智能調(diào)度與信息查詢、輔助決策等高度融合，共同處理火災(zāi)撲救時遇到的問題（圖3）。這主要是歸功于“一張圖”模式，它將所有的應(yīng)急通信、輔助決策、智能調(diào)度、視頻監(jiān)控、預(yù)警資源整合到一張地圖中，一個界面下，所有的瀏覽、顯示、操作高度一體化，互為不可分割的整體。

圖3 智能調(diào)度一張圖

智能調(diào)度功能包括：語音呼叫、視頻呼叫、集群會議等。省級調(diào)度平臺與市、縣級調(diào)度平臺緊密連接，可以直接對縣級調(diào)度平臺進(jìn)行管理操作?？梢耘c森林火險預(yù)警監(jiān)測、視頻會議/監(jiān)控、3G前指無線視頻會商等系統(tǒng)的對接?，F(xiàn)場火情態(tài)勢標(biāo)繪可以同步到其他調(diào)度平臺。與各類基礎(chǔ)信息平臺無縫連接，可以調(diào)取其他單位各類資源信息。

5）系統(tǒng)評估?；馂?zāi)的評估工作主要包括：火災(zāi)損失評估和撲火績效評估，這都是平臺功能的組成部分。評估的功能包括：利用火區(qū)邊界獲取林班信息、評估林木損失情況。讀取專家資料庫、評估林木經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)損失模型、計算火災(zāi)損失、計算各撲救力量績效評估因子。根據(jù)績效評估模型，計算撲救績效。

5 結(jié)語

國務(wù)院辦公廳于2014年發(fā)布了關(guān)于加快應(yīng)急產(chǎn)業(yè)的意見，目前我國應(yīng)急產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還在初期階段，市場前景巨大，該產(chǎn)品具有很大的市場空間。各級森林防火指揮中心可以根據(jù)需求來定制本產(chǎn)品，在跨區(qū)域的撲救火災(zāi)、應(yīng)急指揮等重要業(yè)務(wù)工作中，通過省廳與各縣之間的空間數(shù)據(jù)交換與信息共享，真正實現(xiàn)了統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)。

（責(zé)任編輯：韓煥金）

S762.3+3

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2015-07-06