火災(zāi)應(yīng)急指揮信息系統(tǒng)

城市火災(zāi)或其他災(zāi)害具有突發(fā)性、隨機(jī)性等特點，一旦發(fā)生或救助不及時，就會給人民的生命財產(chǎn)帶來巨大的損失。國外一些發(fā)達(dá)國家把GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球地位系統(tǒng)）、RS（遙感技術(shù)）和通訊系統(tǒng)、VR（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）很好地結(jié)合起來，建成現(xiàn)代化的消防信息化體系，在城市突發(fā)事件中發(fā)揮了很好的作用。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)分為支隊指揮監(jiān)控中心層（核心層）、中隊現(xiàn)場指揮監(jiān)控中心層（直接對本中隊車輛、戰(zhàn)斗人員的指揮監(jiān)控）、通信層（各種有線無線通信網(wǎng)絡(luò)）、救災(zāi)業(yè)務(wù)相關(guān)層（救災(zāi)相關(guān)單位，如醫(yī)院急救、水利局防汛辦、港務(wù)局、氣象局、電力）等4個層面。

系統(tǒng)的支隊指揮監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的核心部分，它不僅是指揮調(diào)度中心，也是網(wǎng)絡(luò)中心、通信中心、監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)中心、信息發(fā)布中心的集合。一旦城市發(fā)生有關(guān)消防應(yīng)急行動事件時，支隊就擔(dān)當(dāng)起了全局指揮調(diào)度與監(jiān)控的集中式應(yīng)急行動指揮中心，這樣便于統(tǒng)一行動、協(xié)調(diào)指揮，提高快速反應(yīng)與組織、提高救助效率的整體戰(zhàn)斗力。

系統(tǒng)由應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫、支撐平3臺等個方面組成。

應(yīng)用系統(tǒng)采用基于Intranet/Internet的C/S模式與B/S模式相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)，僅消防信息發(fā)布采用B/S模式，應(yīng)用系統(tǒng)由消防應(yīng)急行動指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)管理維護(hù)、數(shù)據(jù)共享接口、基于的WebGIS消防信息發(fā)布系統(tǒng)等四大部分組成，其中消防應(yīng)急行動指揮調(diào)度是整個應(yīng)用系統(tǒng)的核心。

數(shù)據(jù)庫是基礎(chǔ)，是一個以支隊指揮監(jiān)控中心為核心、各中隊為節(jié)點的分布式消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)庫應(yīng)包括：接/處警電信電話數(shù)據(jù)庫、城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，消防地理信息數(shù)據(jù)庫，氣象數(shù)據(jù)庫，消防水源數(shù)據(jù)庫，消防實力數(shù)據(jù)庫，滅火救援器材數(shù)據(jù)庫，消防安全重點單位數(shù)據(jù)庫，各類火災(zāi)與災(zāi)害事故特性數(shù)據(jù)庫，化學(xué)危險品數(shù)據(jù)庫，滅火救援戰(zhàn)術(shù)技術(shù)數(shù)據(jù)庫，滅火作戰(zhàn)記錄數(shù)據(jù)庫，訓(xùn)練模擬數(shù)據(jù)庫等等。

支撐平臺有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、三維顯示系統(tǒng)、室內(nèi)定位IPT系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、有/無線通信系統(tǒng)、圖像傳輸、決策分析系統(tǒng)等。

二、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

1 、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)方案

（1）基礎(chǔ)消防數(shù)據(jù)庫建設(shè)

數(shù)據(jù)庫管理實現(xiàn)涉及消防應(yīng)急行動指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)有關(guān)的各種類型數(shù)據(jù)的綜合管理、數(shù)據(jù)維護(hù)和多種形式信息查詢檢索，包括對綜合數(shù)據(jù)庫管理、空間數(shù)據(jù)庫管理和消防應(yīng)急業(yè)務(wù)管理。其中綜合數(shù)據(jù)庫存儲非空間型數(shù)據(jù)，需要按照有關(guān)國家數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)體系整合現(xiàn)有數(shù)據(jù)，并新建本地災(zāi)害歷史、消防重點單位等數(shù)據(jù)，通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，達(dá)到“平臺公用，信息資源共享”的目的。空間數(shù)據(jù)庫存放數(shù)字地形、地名、影像和水利專題地圖等空間數(shù)據(jù)，通過空間對象ID實現(xiàn)與綜合數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)，從而形成完整的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

（2）城市綜合三維場景建設(shè)

要建立具有高度真實感的三維虛擬城市場景，需要對城市地形、建筑物、道路、水體、地貌、植被等各種地表對像進(jìn)行三維建模，，特別是重點建筑物的外觀以及內(nèi)部的場景建設(shè)，并采取有效的場景管理技術(shù)來無縫的組織各種模型，建立符合消防應(yīng)急行動指揮的三維場景，為三維指揮決策提高逼真的顯示和準(zhǔn)確的三維信息。

2、支隊消防指揮監(jiān)控中心

作為支隊消防指揮監(jiān)控中心，應(yīng)滿足以下功能：

(1)具有對突發(fā)火警快速顯示定位、分析和響應(yīng)的能力，可同時并發(fā)處理多起火警。

(2)具備高水準(zhǔn)的地理網(wǎng)絡(luò)分析功能，能根據(jù)報警點位置，給出到達(dá)現(xiàn)場最佳路徑，確定現(xiàn)場最近消防栓、水源以及周圍重點保護(hù)單位等。

(3)能提供智能決策，根據(jù)現(xiàn)場情況以及當(dāng)時氣候條件，提供基于專家知識的救助指揮預(yù)案以及事故分析預(yù)測等。

(4)能通過與現(xiàn)場的無線實時連接，掌握現(xiàn)場局勢，并實施必要的指揮介入。

(5)大屏幕顯示接/警、人員/車輛調(diào)度、三維虛擬現(xiàn)場顯示等功能，包括各種聲光報警、錄音記錄、雙屏控制等。

3、基于GPS的車輛實時跟蹤與導(dǎo)航

在被監(jiān)控的消防車輛上裝上自動車輛定位設(shè)備(AVL)，AVL設(shè)備接受GPS衛(wèi)星信號，并根據(jù)GPS的定位原理完成對車輛的自動定位；AVL上的通信單元完成調(diào)度信息的接受和車輛狀態(tài)信息的發(fā)送。定位跟蹤信息和通訊信息通過GSM/GPRS傳輸，發(fā)送到移動通訊公司的通訊網(wǎng)關(guān)上，監(jiān)控中心的通訊服務(wù)器與移動公司的通訊服務(wù)器進(jìn)行互連，在調(diào)度中心的監(jiān)視終端采用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)把監(jiān)控目標(biāo)顯示在可視化的電子地圖上。

4、建筑物火場三維輔助決策指揮系統(tǒng)

在現(xiàn)場救火或救助時，消防隊員進(jìn)入現(xiàn)場后，與外界指揮員的信息互動就只能通過VHF語音，同時，消防作戰(zhàn)隊員進(jìn)入現(xiàn)場后，特別是建筑物中，可能由于煙霧過大，難以快速找尋目標(biāo)或及時撤離，往往因此造成不必要的傷亡，再者，消防人員對現(xiàn)場建筑物的了解目前只能是平面圖紙，很難準(zhǔn)備把握情況，特別是對進(jìn)入現(xiàn)場的作戰(zhàn)人員的情況，難以實時的、全局的把握。結(jié)合虛擬現(xiàn)實與室內(nèi)定位兩大技術(shù)前沿，并基于IPT（Indoor Positioning Technique）和3DGIS，開發(fā)出建筑物火場三維輔助決策指揮系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由進(jìn)入現(xiàn)場的消防作戰(zhàn)人員、指揮員、現(xiàn)場指揮車等3個應(yīng)用層面構(gòu)成，其基本工作流程是：為進(jìn)入建筑物內(nèi)的消防作戰(zhàn)人員配置體積小、符合工藝要求（抗高壓、耐高溫、防震、防水、耐高壓電擊）的一種智能定位設(shè)備（該設(shè)備技術(shù)上已成型，即將投入國內(nèi)市場應(yīng)用推廣），該設(shè)備具備室外/室內(nèi)定位、導(dǎo)航、現(xiàn)場圖片拍攝攝像、語音通訊以及GPRS無線通訊等功能（也可根據(jù)實際需求，增加其他功能，如熱源感應(yīng)、人體脈搏測量），這樣當(dāng)作戰(zhàn)人員進(jìn)入建筑物后，作戰(zhàn)人員的位置信息、現(xiàn)場局勢圖像、人員脈搏等對指揮決策十分有用的信息通過GPRS實時傳輸?shù)街笓]車的三維輔助決策支持平臺，該平臺基于虛擬現(xiàn)實和人工智能技術(shù)構(gòu)建，平臺三維場景是對現(xiàn)場建筑物及其周圍環(huán)境的真實仿真，現(xiàn)場真實作戰(zhàn)人員與平臺三維場景中的虛擬人完全關(guān)聯(lián)起來，“真實作戰(zhàn)人員”與“虛擬人”的基本數(shù)據(jù)完全一致，這樣指揮人員可以借助這樣的平臺可以“沉浸”到現(xiàn)場建筑物中（建筑物此時可以透明的效果顯示，以表現(xiàn)建筑物內(nèi)部情況），監(jiān)控和指揮消防作戰(zhàn)人員的救助行動。此外，通過進(jìn)入現(xiàn)場的消防人員發(fā)回來的數(shù)據(jù)，平臺會及時對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析和處理，并及時做出有關(guān)決策，譬如樓房燃燒時間多長，有倒塌的危險，應(yīng)及時撤離等等。同時，由于通過GPRS實現(xiàn)通訊，因此支隊也可以實時接收現(xiàn)場信息，在支隊監(jiān)控指揮中心大屏幕上實時三維顯示現(xiàn)場作戰(zhàn)情況，供支隊領(lǐng)導(dǎo)實時掌握情況，如有必要，可以隨時介入實際指揮行動。

5、人載室外/室內(nèi)定位（IPT）系統(tǒng)

室內(nèi)定位系統(tǒng)由高度傳感器、方位傳感器、速度傳感器作為基本傳感器，用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及融合。高度傳感器(提供Z軸方向信息)可判斷人或物處于哪一樓層， 方位傳感器和速度傳感器可提平面內(nèi)的(DX和 DY)信息，結(jié)合起始點(或校準(zhǔn)點)信息可以判斷目標(biāo)等處于某層樓的具體位置。

6、 消防應(yīng)急行動移動GIS系統(tǒng)

移動GIS是指運(yùn)行在PDA上的嵌入式GIS應(yīng)用軟件，它能夠與遠(yuǎn)程的服務(wù)端軟件通過無線通訊的方式進(jìn)行雙向的信息互動。移動GIS技術(shù)用于城市應(yīng)急行動救助行業(yè)，可以在救助地域范圍較大的情況下，為救助人員提供移動信息服務(wù)和現(xiàn)場的實時信息采集，這樣便于及時掌握現(xiàn)場情況和位置，為快速決策提供第一時間和信息的支持。

三、結(jié)語

通過一體化系統(tǒng)的建立，使消防作戰(zhàn)指揮具備了關(guān)鍵信息的現(xiàn)場采集、判斷處理、實時共享的機(jī)制與渠道，不僅有利于各中隊之間信息實時共享，特別是協(xié)同作戰(zhàn)時的信息互通有無與作戰(zhàn)協(xié)作，更有利于支隊對各中隊的有力監(jiān)控管理與現(xiàn)場作戰(zhàn)的總體協(xié)調(diào)、指揮。對城市突發(fā)事件資源有效地管理與利用，對消防車輛、單兵人員等有效的監(jiān)控與協(xié)調(diào)指揮，將大大提高管理水平與作戰(zhàn)能力。