地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

鄭立夫，譚慶全，康現(xiàn)棟，羅桂純

(北京市地震局，北京 100080)

0 引言

北京地處華北平原、山西和張家口-渤海三大地震帶交匯處，活動(dòng)斷裂發(fā)育，一旦發(fā)生大地震，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的災(zāi)害。如果有迅速可靠的地震現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和通訊手段來(lái)及時(shí)掌握震情災(zāi)情,就可在最短時(shí)間內(nèi)積極組織、實(shí)施搶險(xiǎn)救災(zāi)行動(dòng)，這是有效減輕地震災(zāi)害損失的一種重要途徑[1-3]。

目前，地震現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急通訊保障措施、災(zāi)情信息的快速獲取與上報(bào)方式是制約應(yīng)急工作效率的主要因素。雖然，地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)通訊系統(tǒng)已配置了多種方案[4-5]，但同時(shí)滿足語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻傳輸條件的系統(tǒng)都存在著成本高，裝卸、移動(dòng)不方便、操作復(fù)雜、智能化程度低等缺陷，未形成統(tǒng)一的調(diào)度管理模式，信息傳遞效率低下[6-7]?；诖耍罱ㄒ惶准皩?shí)時(shí)視頻、指揮調(diào)度、GIS地理信息、多媒體信息采集、災(zāi)情統(tǒng)計(jì)分析”于一體，系統(tǒng)、專業(yè)地解決地震應(yīng)急指揮調(diào)度與災(zāi)情快速收集評(píng)估的平臺(tái)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)是地震應(yīng)急工作中的一個(gè)重要支撐平臺(tái)，前方的災(zāi)情信息和后方的救災(zāi)決策都需以此為平臺(tái)進(jìn)行交換，從而保障地震應(yīng)急處置的有序進(jìn)行。

1 系統(tǒng)介紹

地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)是一套充分運(yùn)用云端服務(wù)來(lái)進(jìn)行應(yīng)急指揮調(diào)度與災(zāi)情快速收集評(píng)估的實(shí)用化系統(tǒng)。其基于移動(dòng)智能終端設(shè)備，采用3G/4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)或便攜式海事衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，融合實(shí)時(shí)音視頻傳輸、GIS地理信息、MM多媒體信息采集、IM即時(shí)信息互動(dòng)、Push信息推送等先進(jìn)技術(shù)，為地震應(yīng)急部門建立起功能全面、反應(yīng)靈敏、運(yùn)轉(zhuǎn)高效的地震應(yīng)急指揮體系，有效提高對(duì)地震事件的應(yīng)對(duì)能力。

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)前方現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)實(shí)時(shí)的情況反饋、調(diào)查結(jié)果的即時(shí)展示、人員的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指揮等功能。同時(shí)，還能為后方指揮部迅速提供地震現(xiàn)場(chǎng)烈度、房屋破壞、生命線損失等調(diào)查信息，并可對(duì)信息進(jìn)行瀏覽、刪改、匯總和導(dǎo)出?，F(xiàn)場(chǎng)工作終端內(nèi)置集成了災(zāi)情上報(bào)、地震災(zāi)害調(diào)查、互聯(lián)網(wǎng)地圖、即時(shí)溝通等工具，可即時(shí)生成相應(yīng)調(diào)查點(diǎn)的報(bào)告，減少調(diào)查人員的工作量。該系統(tǒng)在2017-2018年完成研發(fā)與部署，目前已投入穩(wěn)定的在線運(yùn)行，開(kāi)發(fā)出一套直觀的現(xiàn)場(chǎng)視頻通訊、準(zhǔn)確高效的指揮調(diào)度、專業(yè)立體的調(diào)查匯總、靈活多變的溝通互動(dòng)的地震應(yīng)急工作新模式。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組成

北京市地震局從震后開(kāi)展的應(yīng)急工作出發(fā)，建立了一套涵蓋前方現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)與后方指揮中心交互協(xié)同的工作機(jī)制，由現(xiàn)場(chǎng)終端、指揮調(diào)度平臺(tái)和指揮管理平臺(tái)3部分組成。同時(shí)，與已有的其他系統(tǒng)相互銜接，實(shí)現(xiàn)了硬件和數(shù)據(jù)流的互訪共享。(見(jiàn)第42頁(yè)圖1)。

(1) 地震現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)終端。

包括手持設(shè)備(專用終端、智能手機(jī)、平板電腦)和安裝在設(shè)備上的應(yīng)急通訊軟件。地震發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需攜帶移動(dòng)終端抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)展調(diào)查工作。應(yīng)用終端即可填寫災(zāi)情急報(bào)、房屋調(diào)查、地震災(zāi)害調(diào)查等表格，自動(dòng)獲取調(diào)查點(diǎn)經(jīng)緯度及附帶拍攝的圖片、錄像和錄音數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)上傳至指揮調(diào)度平臺(tái)服務(wù)器，使應(yīng)急指揮中心快速清晰地了解現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)情。應(yīng)急指揮中心評(píng)估人員再根據(jù)回傳的調(diào)查點(diǎn)數(shù)據(jù)繪制地震烈度圖，基于地理信息系統(tǒng)(GIS)實(shí)時(shí)顯示已完成的現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害損失調(diào)查點(diǎn)分布位置，繪制災(zāi)情分布圖及救災(zāi)進(jìn)展態(tài)勢(shì)圖，供指揮部決策使用。

圖1 地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)組成Fig.1 Composition of emergency command and dispatch system at earthquake site

(2) 地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度平臺(tái)。

系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)原則，包括用戶、應(yīng)用、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)和支撐層五層架構(gòu)模式。其中，按照不同的權(quán)限級(jí)別和使用領(lǐng)域，分為終端、管理和其他用戶。業(yè)務(wù)層主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻直播、災(zāi)情錄入、信息分享和信息推送等業(yè)務(wù)功能，管理模式靈活、易于擴(kuò)展。數(shù)據(jù)和支撐層包括消息中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)基礎(chǔ)平臺(tái)等軟硬件模塊，以保障平臺(tái)穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，滿足地震應(yīng)急工作中的數(shù)據(jù)交換和共享。系統(tǒng)的架構(gòu)模式如圖2所示。

(3) 指揮管理平臺(tái)。

平臺(tái)與指揮中心的音視頻、輔助決策和數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)進(jìn)行銜接，一方面將現(xiàn)場(chǎng)返回的信息進(jìn)行表達(dá)與展示，另一方面向現(xiàn)場(chǎng)終端推送相關(guān)指揮決策信息。通過(guò)指揮調(diào)度、發(fā)布公告和文件推送的功能，指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)員的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急工作進(jìn)行指揮和傳達(dá)命令。指揮調(diào)度，即指揮中心通過(guò)視頻直播、位置定位和軌跡回放實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)視頻、應(yīng)急工作人員和車輛的當(dāng)前位置和歷史行進(jìn)路線，輔助指揮人員決策；發(fā)布公告是指揮中心根據(jù)查看到的現(xiàn)場(chǎng)情況，通過(guò)音頻通話、視頻通話、公告通知等形式實(shí)現(xiàn)向現(xiàn)場(chǎng)終端一對(duì)一、一對(duì)多的命令下達(dá)，調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置工作；文件推送是應(yīng)急指揮中心實(shí)時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)終端一對(duì)一、一對(duì)多的推送文檔、圖片、視頻和錄音文件，包括行政區(qū)圖、交通圖、歷史地震分布圖、生命線工程分布圖、震情趨勢(shì)意見(jiàn)、余震信息、烈度初判圖的震區(qū)基礎(chǔ)工作資料和應(yīng)急指揮中心抗震救災(zāi)工作文件。

圖2 地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.2 Structure of emergency command and dispatching system at earthquake site

3 地震實(shí)例與應(yīng)用

2019年4月14日，北京市懷柔區(qū)發(fā)生3.0級(jí)地震。北京市地震局立即派出地震現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)開(kāi)展應(yīng)急工作，現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)評(píng)組攜帶移動(dòng)終端趕赴震中。由于地震發(fā)生在海拔較高、地形復(fù)雜的懷柔山區(qū)，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作開(kāi)展較難。按照傳統(tǒng)的工作方式，指揮中心無(wú)法在第一時(shí)間獲得災(zāi)情數(shù)據(jù)，需要等待全部隊(duì)員返回后才能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料的匯總分析,無(wú)法及時(shí)下達(dá)現(xiàn)場(chǎng)工作指令。

在此次災(zāi)情調(diào)查過(guò)程中，工作隊(duì)在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，利用移動(dòng)終端上的軟件向應(yīng)急指揮調(diào)度平臺(tái)服務(wù)器傳回了調(diào)查點(diǎn)的位置(地理經(jīng)緯度+行政村)、震害情況(文字描述+現(xiàn)場(chǎng)照片)、初判烈度等內(nèi)容。隨著調(diào)查的深入，調(diào)查點(diǎn)及震害情況均實(shí)時(shí)顯示在指揮平臺(tái)上；同時(shí)，移動(dòng)端的視頻通話功能將現(xiàn)場(chǎng)工作組與當(dāng)?shù)卣块T領(lǐng)導(dǎo)討論地震災(zāi)害評(píng)估調(diào)查方案的聲音、畫面?zhèn)鬏斨梁蠓街笓]中心(見(jiàn)第43頁(yè)圖3)，再通過(guò)指揮管理平臺(tái)集成的音視頻、輔助決策等系統(tǒng)完成了前后方意見(jiàn)資料的交互和指揮長(zhǎng)的指揮調(diào)度；最終，此次地震應(yīng)急工作進(jìn)展迅速，取得圓滿成功。

4 結(jié)語(yǔ)

北京市地震局的地震現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)，是一套集成了地震應(yīng)急指揮調(diào)度、通訊保障、災(zāi)情快速收集與匯總等功能的系統(tǒng)，具有設(shè)備便攜、功能齊全、工作高效等特點(diǎn)。其建立了前后方信息傳輸與數(shù)據(jù)共享的統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了震后災(zāi)情調(diào)查快速匯總上報(bào)、烈度圖分析與產(chǎn)出、災(zāi)害評(píng)估數(shù)據(jù)處理、視頻直播、通訊保障等功能的統(tǒng)一管理，在地震事件應(yīng)急處置中具有較重要的應(yīng)用價(jià)值。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)在北京海拔高、地形復(fù)雜、信號(hào)弱的山區(qū)中進(jìn)行地震災(zāi)害調(diào)查、地震烈度調(diào)查時(shí)，仍然可以發(fā)揮較大作用。在后續(xù)的工作中，還需要在災(zāi)情信息自動(dòng)匯總與可視化表達(dá)、救災(zāi)進(jìn)展態(tài)勢(shì)圖自動(dòng)繪制等方面繼續(xù)優(yōu)化和完善，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心視頻連線畫面Fig.3 Video connection screen between the site and the command center