信息化條件下的損管指揮模式

吳濤,黃河濤2,劉國杰2,李玥

(1.中國海警局直屬第三局，廣州 510320；2.中國人民解放軍第91889部隊，廣東 湛江 524064)

艦船事故和戰(zhàn)斗損害案例表明，傾覆、火災(zāi)會不受控制地蔓延至全船，危險品(彈藥、油料)殉爆和船體折斷是艦船損失的主要原因。但也有案例表明，如果處置得當(dāng)，艦船能夠挽救。損管行動失敗的原因可以歸納為三點：首先，船員未能及時組織起來處置初始災(zāi)害，致使災(zāi)害迅速擴大；其次，未能第一時間判明艦船已經(jīng)處于危險狀態(tài)，因而沒有及時采取有效措施，或者采取了錯誤的措施；第三，船員不具備應(yīng)有的損管技能。損管技能的訓(xùn)練已得到較大發(fā)展[1]，針對損管指揮中存在的問題，設(shè)計一種基于信息化技術(shù)的損管指揮系統(tǒng)，意在解決損管指揮面臨的困難。

1 損管指揮面臨的難點問題

1.1 獲取災(zāi)情信息

災(zāi)害發(fā)生時，指揮員難以在第一時間掌握災(zāi)害的位置并判斷其嚴(yán)重程度和發(fā)展趨勢。

1.2 損管力量調(diào)度

指揮員需要統(tǒng)計人員傷亡情況，有針對性地調(diào)整部署，促進損管行動快速展開。

1.3 損管指揮決策

損管指揮需要查閱大量技術(shù)資料，進行復(fù)雜的損管計算，指揮員要快速做出正確決策。

2 新型損管指揮系統(tǒng)組成

新型損管指揮系統(tǒng)由6個部分組成見圖1。

圖1 新型損管指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1 全船生命力狀態(tài)監(jiān)測模塊

全船生命力狀態(tài)監(jiān)測模塊由部署在全船各處的各種傳感器及其信號采集設(shè)備組成,可以實時顯示全船受災(zāi)信息，包括：①各液艙液位高度；②提供浸水艙室的四角吃水；③起火艙室及附近艙室內(nèi)空氣和艙壁的溫度；④煙氣所覆蓋的艙室及其煙氣濃度和有毒氣體成分；⑤各艙室及通道中的油氣濃度；⑥固定消防設(shè)備的工作狀態(tài)。

2.2 人員定位、生命監(jiān)測與通訊一體化模塊

人員定位、生命監(jiān)測與通訊一體化模塊包括：部署在各個通道的定位基站和每個船員佩戴的個人終端。

具體的功能：實時提供每個船員的位置；根據(jù)體溫和心率等參數(shù)判斷船員的健康狀態(tài)；通信功能。

2.3 信息綜合與損管指揮輔助決策模塊

信息綜合與損管指揮輔助決策模塊包含以下功能。

1)自主進行抗沉計算，給出船體扶正的方案。

2)評估火災(zāi)和煙氣的大小以及蔓延趨勢，生成防煙、防火邊界的設(shè)置方案。

3)根據(jù)人員位置及傷亡情況，結(jié)合原有損管組織結(jié)構(gòu)，進行指揮結(jié)構(gòu)重組。

4)根據(jù)艦船破損及載荷，計算船體強度，指揮員可據(jù)此組織船體補強作業(yè)。

5)實時判斷艦船是否處于危險狀態(tài)并給出相應(yīng)的提示。

信息綜合與損管指揮輔助決策模塊需滿足以下幾個要求。

1)抗沉計算的結(jié)果更精確。

現(xiàn)在手工計算用的是近似算法，把船艙近似為長方體，忽略船艙具體情況：下部空間小、設(shè)備多，上部空間大、設(shè)備少，其計算結(jié)果誤差較大。而使用計算機可采用三維計算等更加精確的方法，例如基于NURBS曲面的船舶破艙穩(wěn)性計算方法[2]。

2)針對火災(zāi)蔓延和煙氣蔓延的計算值不能出現(xiàn)數(shù)量級的錯誤。

一線損管指揮員依賴輔助決策，其計算結(jié)果應(yīng)避免出現(xiàn)數(shù)量級的錯誤，并給出誤差范圍，供一線指揮員決策。國內(nèi)相關(guān)研究比較多[3-4]，但應(yīng)用較少。

3)船體強度計算應(yīng)能保證船體強度失效的情況能被及時發(fā)現(xiàn)。

針對該系統(tǒng)將要部署的艦船，預(yù)先計算船體結(jié)構(gòu)失效時的破損條件(例如典型武器命中的數(shù)量和損害半徑)[5-6]。

2.4 綜合顯示平臺

綜合顯示平臺應(yīng)部署在艦船指揮所(或損管指揮中心)功能：①實時顯示人員調(diào)度信息；災(zāi)害的位置、范圍及其發(fā)展趨勢；各種固定消防設(shè)備的使用情況，并根據(jù)報告匯總顯示各種移動消防設(shè)備的狀態(tài)；②標(biāo)注各損管小組的位置及其所執(zhí)行的損管動作。

2.5 損管指揮系統(tǒng)主控臺

損管指揮系統(tǒng)主控臺設(shè)在艦船指揮所(或損管指揮中心),能夠與各損管小組手中的移動終端組成一個環(huán)網(wǎng)，用于上報損管行動情況、下達損管命令，并共享損管態(tài)勢和人員調(diào)度等信息。

2.6 損管小組移動終端

損管小組移動終端的形式多種多樣，主要是采用手持式終端，與損管指揮系統(tǒng)主控臺通過無線方式連接,作用：與主控臺共享信息，及時領(lǐng)會上級意圖，并反饋小組損管行動的進展和器材消耗、人員狀態(tài)等信息。

3 依據(jù)該系統(tǒng)建立的損管行動流程

損管行動可分為三個階段，分別是態(tài)勢感知階段，決策行動階段，補充調(diào)整階段。見圖2。

圖2 基于新型損管指揮系統(tǒng)的損管行動流程

第一階段，在災(zāi)害發(fā)生的第一時間，該系統(tǒng)可完成相當(dāng)部分的損管信息采集；同時，指揮員仍能夠接收各級船員的匯報，并手工錄入所得信息。

第二階段，輔助決策模塊進行火災(zāi)及煙氣蔓延計算，抗沉計算和船體強度計算；并匯總?cè)藛T情況，重構(gòu)指揮鏈，顯示在損管指揮主控臺和各個手持終端上面。

指揮員根據(jù)船員上報信息，結(jié)合系統(tǒng)給出的損管方案，下定決心并發(fā)布命令，全體船員按照新的損管組織結(jié)構(gòu)和命令迅速展開行動：滅火、堵漏，搜救傷員，建立防煙、防火、浸水防護邊界，重點艙室防護以及船體補強作業(yè)等。

第三階段，指揮員根據(jù)災(zāi)情變化實時調(diào)整部署，全體船員依令行動，直至災(zāi)害消除。

4 系統(tǒng)特點

4.1 提高損管指揮的效率

該系統(tǒng)可提高信息流通的速度，并提高損管計算的效率，損管指揮員能夠借助此系統(tǒng)更快速、清晰掌握全船損管態(tài)勢，高效做出準(zhǔn)確決策，避免錯過最佳反應(yīng)時機。

4.2 增強損管指揮訓(xùn)練的針對性

該系統(tǒng)能以數(shù)字化的方式復(fù)現(xiàn)災(zāi)害的嚴(yán)重程度和變化趨勢，可以借助該系統(tǒng)有針對性地開展損管指揮訓(xùn)練。

艦船面臨的災(zāi)害多種多樣，包括機械故障、管路破損、浸水、火災(zāi)等，而且災(zāi)害時刻都在動態(tài)變化，其發(fā)展過程與損管行動密切相關(guān)，而且需要經(jīng)過嚴(yán)格的計算才能判斷，并不存在固定的模式。該系統(tǒng)可根據(jù)經(jīng)典案例、實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合恰當(dāng)?shù)乃惴?，將?zāi)害的復(fù)雜性、變化性體現(xiàn)在損管訓(xùn)練當(dāng)中。

4.3 具備良好的可擴展性

目前，已有基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的模擬訓(xùn)練設(shè)備[7]在研制，將其部署到艦船上，與該系統(tǒng)對接，可以在本船實現(xiàn)全流程、全要素的損管訓(xùn)練。

4.4 可用于建立損管決策推演平臺

以該系統(tǒng)為平臺，紅方為全體船員，藍方為在損管指揮訓(xùn)練中加入的導(dǎo)調(diào)員，以準(zhǔn)確的損管計算為對戰(zhàn)規(guī)則。

藍方設(shè)置情節(jié)，并根據(jù)紅方的處置，在計算的基礎(chǔ)上來導(dǎo)調(diào)災(zāi)害的發(fā)展，紅方針對損害(災(zāi)情)的變化，相應(yīng)地調(diào)整決策部署，直至災(zāi)害消除。

這樣，可以將損管指揮員放到虛擬災(zāi)害環(huán)境中“摔打”，使損管指揮訓(xùn)練脫離固定套路，更加貼近實際損害。

4.5 可用于損管指揮訓(xùn)練的評估

傳統(tǒng)方法評價損管指揮的指標(biāo)是損管指揮口令的正確性和完整性[8]，評判的標(biāo)準(zhǔn)依賴于考核人員的主觀判斷，隨意性較大。實際上默認(rèn)災(zāi)害是可控，并且是不會蔓延或者是可受控的蔓延，對災(zāi)害的動態(tài)變化考慮不足。

依據(jù)該系統(tǒng)，可以用推演的方法來進行損管指揮訓(xùn)練，并將損管行動的有效性作為客觀評價指標(biāo)。在損管推演的每一個節(jié)點，指揮員是否發(fā)出指令，依據(jù)指令所進行的損管動作能否抵消災(zāi)害的影響，這些都可以量化計算，并進行評分。

5 結(jié)論

基于信息化技術(shù)的發(fā)展提出了新的損管指揮模式，設(shè)計了一種新的損管指揮系統(tǒng)，其特點是：在全面掌握損管態(tài)勢和人力、物資信息的基礎(chǔ)上，實時對災(zāi)害發(fā)展和損管行動的交互過程進行數(shù)值分析，并據(jù)此給出輔助決策，從而減輕損管指揮員的負擔(dān)，并提高損管決策的準(zhǔn)確度。下一步，還需研發(fā)各種軟、硬件，將新系統(tǒng)部署到實船上，并對武器毀傷后效、災(zāi)害發(fā)展機理進行更加細致、更有針對性的研究，提高損管計算的準(zhǔn)確性，從而推動損管指揮真正實現(xiàn)“精確化”，并提高損管指揮訓(xùn)練的真實性和有效性。