地震現場應急指揮技術系統框架設計與應用

譚德明

摘 要：地震應急救災指揮系統是一項復雜的系統工程，工程內容包括計算機軟硬件平臺、應急響應系統應用軟件（災害評估、應急對策）開發、數據庫（專家知識系統）、3S（GIS、GPS、RS）技術應用、網絡、通訊、投影、聲像、監控、系統總體集成和有關理論研究，以及基建、場地布局、消防、供電、環境（新風、溫、濕度）控制、裝飾裝修等。一個功能完善且實用的地震應急指揮技術系統，有利于在大震應急時在時間和空間上掌握震情和災情，便于有效地抗震救災，最低限度地減少損失。文中對該技術系統的體系結構進行了論述，提出了初步設計方案和技術框架，并就今后發展進行了討論。

關鍵詞：地震現場； 應急指揮技術； 體系；設計；應用

Abstract： The earthquake emergency relief command system is a complex system engineering， engineering content， including computer hardware and software platform， emergency response system， application software （disaster assessment， emergency response） development， database （expert knowledge）， 3S （GIS， the GPSRS） technology applications， networks， communications， projection， audio and video， monitoring， and overall system integration and related theoretical studies， as well as infrastructure， site layout， fire， power supply， and the environment （wind， temperature， humidity） control， decoration. A functional and practical earthquake emergency command system is conducive mastered time and space in the earthquake emergency earthquake situation and the disaster， to facilitate effective earthquake relief， at least to reduce losses. The paper discusses the technical system architecture， preliminary design and technical framework， and discussed the future development.

Key words： earthquake site； emergency command； system； design； application

1.引言

隨著經濟的發展，我國人民的生活水平逐步提高，地震災害可能造成的危害更加嚴重。我國地震活動具有頻度高、強度大、分布廣及震源淺等特點，是世界上地震災害最為嚴重的國家之一。迄今為止，幾乎所有的省、自治區、直轄市在歷史上都曾遭受過6級以上地震的襲擊。大地震突襲城市，往往會使房屋建筑和工程設施嚴重破壞和倒塌，城鎮基礎設施、生命線工程大量毀壞或功能失效，造成社會混亂，使火災、爆炸、溢毒、滑坡、泥石流、海嘯等次生災害頻頻發生，導致大量人員傷亡和巨大的經濟損失。由此可見，地震已成為危害我國社會穩定和阻礙可持續發展的一個不可忽視因素[1]。

地震現場工作特點是：時效性強、協調性強、專業性強和社會化要求高。地震現場工作開展的好壞與否，直接關系到地震災區人民的生命和財產安全，直接關系到災民的安置和災區社會的穩定，直接制約著抗震救災的成效。

根據地震現場工作的特點，建立地震現場應急指揮技術系統，可以大大提高政府及有關部門對破壞性地震的應急反應能力，高效地調度和運用一切可能的救災力量，是應對破壞性地震發生、綜合防御地震災害的行之有效的手段，必將極大地提高地震現場工作的效率，使我國地震現場工作的整體水平得到進一步提升，并取得顯著的減災效果。

2.地震現場應急指揮技術系統框架設計

2.1 地震現場應急指揮技術系統功能

地震現場應急系統是在地震應急指揮系統在地震現場應急工作的基礎通用平臺。它是地震現場的通信與傳輸、地震現場信息獲取與加工、現場各類信息的綜合處理與指揮、地震現場的后勤保障等多系統的集成。

破壞性地震發生后，現場指揮系統 2 小時內出發，到達現場后立即開展工作，加強現場震情、災情信息的收集與處理能力，提供現場應急指揮技術支撐，并向后方提供所收集到的地震現場的災害信息和圖像。基于上述目標，研究設計地震現場應急指揮技術系統[2]。

2.2 地震現場應急指揮技術系統的構成

從結構上分，地震現場應急指揮技術系統由幾個子系統構成，包括地震現場通訊子系統、地震現場局域網子系統、地震現場視頻圖像快速獲取與傳輸子系統、地震現場災害損失評估子系統、地震現場科學考察信息子系統、地震現場應急指揮信息管理子系統以及后勤保障系統。

通過對各系統功能的研究設計，將地震現場應急指揮技術劃分9個功能模塊。

2.2.1 地震現場應急指揮命令技術系統

建立指揮部成員發布應急指揮命令的工作平臺，同時，建立地震現場震情、災情跟蹤系統，及時了解地震現場震情、災情變化；建立現場地震應急數據庫管理系統，為應急指揮提供初步的基礎數據和信息；建立強余震應急響應系統、現場信息通告系統，及時將各種指揮命令及相關信息向各級傳達。

2.2.2 地震現場災情獲取及傳輸系統

建立通過圖像采集系統、移動計算機和海事衛星便攜站建立 64 k帶寬的現場活動圖像傳送系統，該系統可以和現場指揮部以及國家地震指揮中心聯絡，傳送現場活動圖像。此外，利用海事衛星與后方指揮中心構成網絡連接，作為現場通訊系統中衛星通訊的備份信道。

2.2.3 地震現場調查、科學考察系統

利用各種移動通訊終端器材（GSM手機、衛星手機、無線對講機系統）構成地震現場的語音及窄帶數據通訊，通過圖片采集設備、計算機終端設備（移動計算機、掌上電腦） 、GPS，建設現場圖片和文字信息傳送系統，及時將地震現場的情況傳送到現場指揮中心。通過視頻設備，采集現場圖像信息。建立現場視頻處理系統。建立地震現場科學考察數據的管理系統。為地震現場的指揮決策提供相關信息支持。

2.2.4 地震現場建筑物安全鑒定系統

根據震后強余震的預測意見和地震現場建筑物安全鑒定國家標準，建設地震現場建筑物安全鑒定裝備與信息處理系統。

2.2.5 現場數據庫管理系統及GIS地理信息處理系統

建立國家級地理數據、人口、經濟數據、重點目標數據、生命線、現場災害評估數據，科學考察數據等的數據庫管理系統。提供地震現場指揮決策的基礎信息數據支持。建立GIS地理信息處理系統，為地震現場應急指揮提供所需的各類數據。配備現場數據服務器 。

2.2.6 震害動態評估系統

該系統根據地震現場不斷反饋回來的信息，動態修正評估結果。在地震參數修正后或收到地震現場調查的反饋數據后，選擇不同的修正模型，重新評估地震災害損失，從而得到更接近真實的地震災害損失結果。主要內容如下：①宏觀震中確定：快速獲取和顯示實際的破壞性地震宏觀震中位置；②現場烈度信息獲取：快速獲取和顯示地震現場宏觀烈度考察確定的地震烈度的等震線和極震區；③人員傷亡速報：按照地震災情上報的規定，及時獲取地震現場調查得到的人員傷亡情況，并將核實后的數據及時顯示；④現場災情信息速報與處理：不斷跟蹤地震現場上報的災情信息，及時整理、校核和入庫，并提供顯示與查詢功能；⑤快速評估結果修正：根據地震震源參數校正，修正各類建筑物破壞比，動態修正災情快速評估結果，為指揮部人員提供更加準確的地震災害損失結果。

2.2.7 后勤保障系統

為保證地震現場指揮系統的建立和運轉，建立一系列的后勤保障系統。主要有經過必要改裝的交通工具、移動電源系統、環境保障支持系統（帳篷、應急食品、生活用品等）。

2.2.8 應急衛星網管中心

利用衛星通信無縫覆蓋，快速部署，直接廣播等技術優勢，將國家、省市指揮部、地震現場以及現場通信車組成一個網狀直接連通的衛星通信網絡。這個衛星通信平臺采用寬帶 TDMA控制協議，實現用戶帶寬的動態分配。用戶設備的通信能力大于2Mbps。

2.2.9 后方指揮部現場動態跟蹤管理系統

后方指揮部要實時地震現場傳輸到的信息，現場地震信息的收集、傳輸是一個動態過程，因此指揮中心要不斷跟蹤這些信息（人員傷亡、建筑物破壞、生命線及重大工程破壞、烈度異常區等），同時根據應急指揮的需求分門別類整理、入庫，供在指揮決策時提供可視化的統計、查詢圖表[3]。

地震現場應急指揮技術技術系統運至地震現場，接收存儲來自地震現場的視頻信息，并通過視頻廣播服務器向指揮中心點播服務器廣播視頻信息，指揮中心的點播服務器可以實時向指揮中心大屏顯示系統提供視頻信號源，使指揮部能獲得地震現場情況的實時動態圖像，也可以存儲成視頻文件，以便于現場視頻資料的歸檔、保存和管理。配置針對視頻文件的相關數據轉換接口，可將經存儲轉發的視頻文件轉存為公用視頻格式文件，以便能隨時回放有關圖像。

3.地震現場應急指揮技術在消防中的應用

3.1 汶川地震中應急指揮技術的應用

消防部隊作為“滅火救援的戰斗隊、搶險救援的突擊隊、處置突發事件的機動隊”的專業隊伍，在汶川地震搶險救援工作中發揮了尖刀作用。2008年5月12日14時28分，汶川發生8.0級強烈地震，地震波及16個省、市、自治區，這是新中國成立以來我國遭受最嚴重的地震災害。成都消防迅速、準確、有序、科學、高效地開展救災工作，在一線成功疏散群眾13252人，營救高樓圍困和被埋壓人員2766人，生還者981名，運送救援物資3167噸，送水15453噸。其中，應急指揮技術在搶險救災中發揮了巨大的作用。

3.1.1 迅速啟動處突預案，成立抗震救災指揮部

地震發生后，立即調用基礎數據庫啟動《抗震救災預案》，并成立抗震救災指揮部，由支隊長、政委任總指揮，下設作戰指揮組、通信保障組、戰勤保障組、宣傳鼓動組和機動組，各部門在指揮部的統一領導指揮下，為救援工作的快速展開奠定了基礎。

3.1.2 采取各種技術，保障通信暢通

地震發生后，所有通信瞬間中斷，固定電話中斷半個小時左右，市應急聯動中心接警系統癱瘓，手機、小靈通等移動通信無法撥通，沒有通信就掌握不了災情，就無法實施力量調度和組織指揮，在抗震救災現場，采取了以下技術措施以保障現場通信通暢：

3.1.2.1 利用通訊指揮車在前沿指揮部架設350MHz無線應急通信網，使無線應急通信網絡覆蓋了震區現場，話音質量清晰，有效、可靠地保障了現場指揮部與各救援點之間的通信聯絡場通。

3.1.2.2 與電信協調3部固定電話和2部電信無繩電話解決前線指揮部與支隊指揮部、支隊指揮中心的通信聯絡。

3.1.2.3 為現場指揮部提供1部車載衛星電話，以解決同成都市外的通信聯絡暢通。

3.1.2.3 24小時輪流值班，對各車載通信設備進行巡檢，同時擔負起接聽報警電話、協調救援現場所需車輛、收發傳真、值守電臺、為手機和手持臺電池提供不間斷充電及更換電池的工作，通信指揮車同時還為現場指揮部提供外接電源，在抗震救災期間，提供了穩定可靠不間斷的通信和電力保障。

3.2 地震現場應急指揮技術在消防中的探討

3.2.1 地震現場應急指揮技術要求

地震發生后，僅具備完善的后方應急指揮中心是不夠的，現場指揮仍然需要強大并可獨立指揮的臨時指揮中心。消防部隊可依托應急指揮車作為應急指揮中心派駐現場應急救援的最高指揮場所。根據地震現場情況，應使消防應急指揮技術達到以下要求：

（1）發射信號繞射能力強，可采用300--800MHz頻段，具有更強的繞射能力，用于在非視距環境下工作。適應地震學愛海下應急通信的各種復雜環境要求。

（2）輻射范圍廣，采用高性能的糾錯編碼和高性能的抗多徑技術，在移動環境下具有較高高的靈敏度。這意味著有更大的覆蓋范圍。

（3）抗干擾能力強，保障在復雜的電磁環境下仍然保持優良的通信質量。

（4）發射機輻射小，可在比較小的發射功率下就可以達到相當理想的覆蓋性能。

（5）圖像聲音清晰，靈活可調，分辨率較高，可得到高清晰視頻圖像。

（6）移動性能良好，使得指揮車在高速移動下應急指揮系統仍能正常工作。

（7）支持多點會議和點對點通訊，利用衛星移動通信系統可支持點對點通訊，又可以支持多個移動終端的多點通訊。

（8）衛星移動通信系統可結合衛星視頻會議系統實現指揮車現場指揮，且具有強大的會議控制能力。

（9）裝置GPS衛星定位系統，便于跟蹤可以車輛，使指揮中心實時掌握車輛行駛位置。

3.2.2 消防指揮車系統組成

根據以上要求，消防應急指揮車應配備以下技術系統：超短波通信系統、多通道圖像傳輸系統、無線會議系統、中控系統、遠程視頻會議系統、投影顯示系統、信號存儲系統、衛星控制終端、單兵發射前端、GPS衛星定位系統、衛星主席控制端、及其他車載輔助系統（車載衛星通信子系統，供電、照明等）。

3.2.3 注意事項

3.2.3.1 提高整體反應能力

地震事件的突發性決定了指揮技術的要求有較高的快速反應能力。應當體現系統在處理信息時的整體反應速度、準確率和失敗頻率。

3.2.3.2 加強可靠性技術

對于應急指揮技術系統，可靠性是非常重要的指標。MTBF（平均故障間隔時間）、MTBM（平均維修間隔時間） 是系統可靠性的主要參數。在初始設計時，應對軟硬件和通訊鏈路，考慮適當的冗余，以滿足系統的要求，保證指揮系統的每一個環節在任何時間都處在正常運行狀態。

3.2.3.3 提高安全性

為保證系統正常運行和國家基本地理信息等有關數據的保密，必須充分考慮系統的安全性（防泄密、防惡意入侵），設備本身的易損程度以及對操作、維護人員造成傷害的可能性。

3.2.3.4 系統有效性

系統的有效性是指，可運行時間與規定時間之比，系統是否處于可觸發、可運行狀態。有效性對于不間斷運行系統同樣是一個重要的指標。

3.2.3.5 設備可維修性

可維護性是指系統發生故障時恢復運行的能力。一個好的系統在故障發生時，工作人員能夠通過設備自檢、利用適當的儀器、個人經驗的判斷、熟練的操作，對故障部位進行定位，損壞的部件能夠快速得到更換，在盡可能短的時間內迅速恢復正常運行。

參考文獻

[1] 國家科委、國家計委、國家經貿委自然災害綜合研究組.中國自然災害區劃研究進展[M].北京： 海洋出版社，187

[2] 姜立新、吳天安、劉在濤等.地震現場應急指揮技術系統的結構與設計[J].地震，2004.24（3）：35-41

[3] 姜立新、帥向華、張建福等.地震應急指揮管理信息系統的探討[J].地震，2003.23 （2）： 115-120