基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援指揮搶險(xiǎn)系統(tǒng)

李 龍

(中國兵器裝備集團(tuán)火控技術(shù)中心，四川 成都 611731)

0 引言

地震、洪澇、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害和一些突發(fā)的公共安全事件越來越嚴(yán)重威脅著人們的生活，不僅給人們的心理造成影響，也可能造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失和巨大人員傷亡，給社會(huì)穩(wěn)定帶來嚴(yán)重的危害。 如何在突發(fā)事件時(shí)，最快地做出正確的響應(yīng)將直接影響災(zāi)害造成的后果。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已引起國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和媒體的高度重視[1-2]。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已逐漸應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)行業(yè)，如政府、智能交通(ITS)[3-4]、消防[5]、環(huán)境監(jiān)測(cè)[6-7]、公共安全[8-11]、智慧家居[12]、智能工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域。 在現(xiàn)代高技術(shù)條件下，為了更好地應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害及突發(fā)公共事件，應(yīng)該進(jìn)一步提高防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急管理的現(xiàn)代化水平，提升應(yīng)對(duì)各類突發(fā)事件的處置能力。 基于此，本文基于物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感技術(shù)、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、智能技術(shù)和GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代高技術(shù)(如網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和多媒體等技術(shù))應(yīng)用條件，預(yù)置方法庫、數(shù)據(jù)庫，結(jié)合數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、信息表示系統(tǒng)及地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)自然災(zāi)害、公共安全事件數(shù)據(jù)的收集處理，對(duì)應(yīng)急指揮的統(tǒng)籌處置，對(duì)應(yīng)急資源的管理組織和協(xié)調(diào)控制等功能，確保應(yīng)急指揮和救援搶險(xiǎn)的實(shí)時(shí)性、科學(xué)性和有效性。

1 系統(tǒng)功能

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)是一種以機(jī)動(dòng)車為載體，綜合多種不同通信體制、不同傳輸介質(zhì)，集信息采集、傳輸、處理和應(yīng)急處置、指揮、決策、調(diào)度等功能于一體的應(yīng)急平臺(tái)。 其與應(yīng)急指揮中心的顯著區(qū)別在于機(jī)動(dòng)性、系統(tǒng)重構(gòu)性，可方便靈活地融合到整個(gè)應(yīng)急救援系統(tǒng)中。 同時(shí)，在常規(guī)通信手段無法工作時(shí)，利用衛(wèi)星通信能有效地完成現(xiàn)場信息的傳輸交互、能確?，F(xiàn)場指揮調(diào)度的應(yīng)急通信。 系統(tǒng)功能特點(diǎn)如下:

(1)信息采集:實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場聲音、圖像、環(huán)境數(shù)據(jù)等各類勤務(wù)現(xiàn)場信息，實(shí)時(shí)接收來自相關(guān)部門發(fā)布的災(zāi)情、天氣等信息；系統(tǒng)具有文、音、圖、數(shù)等信息存儲(chǔ)、分析、處理、發(fā)送能力。

(2)通信保障:具備有線、無線、衛(wèi)星、集群、對(duì)講機(jī)等多種通信手段和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急指揮中心、現(xiàn)場工作人員之間的圖像、數(shù)據(jù)和語音的實(shí)時(shí)通信。

(3)指揮調(diào)度:能有效融入各級(jí)應(yīng)急救援系統(tǒng)形成交互網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)音、圖、數(shù)的實(shí)時(shí)通信；在應(yīng)急處置過程中能實(shí)時(shí)接收命令，對(duì)現(xiàn)場各救援力量進(jìn)行指揮和部署，實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場動(dòng)態(tài)。

(4)決策支持:通過地理信息系統(tǒng)軟件和現(xiàn)場指揮自動(dòng)化軟件，輔助救災(zāi)人員綜合分析判斷情況，輔助擬制各種保障預(yù)案和方案。

(5)視頻會(huì)議:配置視頻會(huì)議設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與指揮中心的視頻會(huì)議通信、信息共享。

(6)定位導(dǎo)航:配置衛(wèi)星定位導(dǎo)航設(shè)備，實(shí)現(xiàn)位置定位、導(dǎo)航和基本軌跡查詢等功能。

(7)安全保密:配置保密單元，保障信息發(fā)送、接收、處理、存儲(chǔ)和顯示的安全性和完整性。配備防火墻，具有攻擊檢測(cè)和入侵防護(hù)功能；同時(shí)具有防雷電、防火和用電安全等安全保障措施。

(8)輔助設(shè)施:配置高功率高性能功放、調(diào)音臺(tái)、有線無線話筒等廣播設(shè)備，保障現(xiàn)場指揮及實(shí)時(shí)廣播信息；配備車載發(fā)電機(jī)和UPS 不間斷電源為整車系統(tǒng)提供充足的電源；安裝照明鏑燈和升降桿為車外提供強(qiáng)光照明。

2 系統(tǒng)構(gòu)架

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)(圖1)，采用輪式越野類底盤能快速展開、布設(shè)，將信息(圖像、視頻及音頻)貫穿應(yīng)急指揮中心到現(xiàn)場的每一個(gè)角落，為各級(jí)指揮作戰(zhàn)人員提供現(xiàn)場每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一個(gè)角落的信息(現(xiàn)場音視頻、氣象要素等數(shù)據(jù)信息)資料，為現(xiàn)場人員提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的信息服務(wù)支撐，為決策層的指揮調(diào)度、資源調(diào)配提供通暢的通信通道。

應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)采用“分布式”結(jié)構(gòu)思想，不同地域、不同層次的指揮系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可根據(jù)突發(fā)事件的特點(diǎn)和規(guī)模及時(shí)合理地進(jìn)行調(diào)配，快速靈活地組成新的網(wǎng)絡(luò)指揮系統(tǒng)，以達(dá)到快速反應(yīng)、資源共享、統(tǒng)一指揮的目的。

(1)使現(xiàn)突發(fā)事件現(xiàn)場的各類環(huán)境信息、氣象要素、物資人員的標(biāo)識(shí)及位置信息、圖像聲音等多媒體信息等可以得到實(shí)時(shí)的收集，并安全、實(shí)時(shí)、有效地提供給各級(jí)指揮控制系統(tǒng)供上級(jí)決策部署。

(2)使應(yīng)急指揮中心可通過該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效的指令上傳下達(dá)與人員、物資調(diào)配。

(3)使現(xiàn)場各工作單元可利用該系統(tǒng)上傳第一時(shí)間的現(xiàn)場動(dòng)態(tài)信息，并實(shí)時(shí)獲取指揮中心的指令，有效指導(dǎo)現(xiàn)場救援工作。

(4)應(yīng)急指揮中心根據(jù)各類(WSN、RFID 系統(tǒng)、局域網(wǎng)、GPS 衛(wèi)星等)傳感資源構(gòu)建信息交互，從而提高應(yīng)急救援決策指揮的效率和水平。

應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)既可統(tǒng)一部署、也可單系統(tǒng)部署，這種靈活的應(yīng)急指揮體系結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)大的生存和抗毀能力。 應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)和應(yīng)急指揮中心之間通過電信專線、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、短波、超短波集群、無線寬帶視頻傳輸系統(tǒng)、GSM 網(wǎng)絡(luò)等多種手段進(jìn)行通信，由此形成具有多種冗余通信路由的通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2 所示。 這種由多種不同通信體制、不同傳輸介質(zhì)的通信手段組成的多冗余通信路由網(wǎng)絡(luò)具有極強(qiáng)的生命力，任一指揮端點(diǎn)只要有一條可靠的通信連接，就能保證通信、指揮調(diào)度的有效性。

3 工作流程

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)的基本工作流程為:信息獲取傳播及處理、決策處置、組織協(xié)調(diào)、命令下達(dá)、執(zhí)行反饋等。 圖3 所示為應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)工作的流程示意圖。

應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)以輪式越野車載移動(dòng)式平臺(tái)為依托，利用網(wǎng)絡(luò)、綜合接入現(xiàn)場探測(cè)設(shè)備、移動(dòng)多媒體和衛(wèi)星通信設(shè)備，將各種探測(cè)設(shè)備、各級(jí)應(yīng)急中心和其他移動(dòng)應(yīng)急救援平臺(tái)有效地互聯(lián)通信，通過音、視頻會(huì)議實(shí)現(xiàn)信息交互共享、移動(dòng)實(shí)時(shí)辦公和現(xiàn)場指揮調(diào)度。 應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)采用“分布式”層次結(jié)構(gòu)，分三層:信息獲取、通信網(wǎng)絡(luò)和信息處理，其體系框圖如圖4所示。

應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)和應(yīng)急指揮中心的顯著區(qū)別在于機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、系統(tǒng)重構(gòu)性好，可以方便靈活地在各個(gè)地方融合到整個(gè)應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)中。 同時(shí)，針對(duì)應(yīng)急應(yīng)用，能夠在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)、常規(guī)通信手段無法工作時(shí)，能有效地完成現(xiàn)場信息的采集傳輸交互、能確保現(xiàn)場指揮調(diào)度的應(yīng)急通信，提升突發(fā)事件的處置能力。

應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)與各級(jí)應(yīng)急指揮中心構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)靈敏、信息多元、統(tǒng)一指揮的有機(jī)整體，可為抗震救災(zāi)、防汛指揮、消防、交通、電力、公安、安全生產(chǎn)、突發(fā)公共事件、人防指揮等提供重大應(yīng)急保障處置，快速實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的事前預(yù)防、突發(fā)應(yīng)對(duì)、現(xiàn)場處置和善后管理，使應(yīng)急處理快捷有效。

4 應(yīng)用案例

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)采用的是車載方式，車載系統(tǒng)的多種選擇，能適應(yīng)不同應(yīng)急指揮情況下的保障需求，其編配靈活，能滿足客戶不同層次的使用要求。

電力應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮系統(tǒng)除具備應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)的基本功能外，針對(duì)電力設(shè)施特性，還具備一定的電力搶險(xiǎn)功能。 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的高溫高濕、雷電、地震、雪災(zāi)、洪澇等引起的各種突發(fā)事件，可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急服務(wù)、現(xiàn)場搶修等。災(zāi)后的應(yīng)急救援指揮能力將為縮短停電帶來的損失爭取時(shí)間，提高電力突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力。

電力、通信和廣電等系統(tǒng)，由于各系統(tǒng)設(shè)施特性的不同，在處置突發(fā)事件時(shí)可配置不同的專業(yè)設(shè)備。 設(shè)備的配置，可根據(jù)用戶需求和應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)所選車載平臺(tái)而定。

5 結(jié)論

為提升防災(zāi)減災(zāi)應(yīng)急管理的現(xiàn)代化水平和提高應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害及突發(fā)公共事件的處置能力，設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)急救援指揮、搶險(xiǎn)系統(tǒng)。 該系統(tǒng)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感技術(shù)和RFID 技術(shù)，充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)，綜合多種不同通信體制、不同傳輸介質(zhì)，集信息采集、傳輸、處理和應(yīng)急處置、指揮、決策、調(diào)度等功能于一體。 其與各級(jí)應(yīng)急指揮中心構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)靈敏、信息多元、統(tǒng)一指揮的有機(jī)整體，更好地應(yīng)對(duì)處置自然災(zāi)害及突發(fā)公共事件，快速實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件現(xiàn)場處置，使應(yīng)急處理快捷有效，全面提升應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害和社會(huì)突發(fā)事件的聯(lián)動(dòng)處理水平。