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)

艦船事故和戰斗損害案例表明，傾覆、火災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，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害，致使災害迅速擴大；其次，未能第一時間判明艦船已經處于危險狀態，因而沒有及時采取有效措施，或者采取了錯誤的措施；第三，船員不具備應有的損管技能。損管技能的訓練已得到較大發展[1]，針對損管指揮中存在的問題，設計一種基于信息化技術的損管指揮系統，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 獲取災情信息

災害發生時，指揮員難以在第一時間掌握災害的位置并判斷其嚴重程度和發展趨勢。

1.2 損管力量調度

指揮員需要統計人員傷亡情況，有針對性地調整部署，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資料，進行復雜的損管計算，指揮員要快速做出正確決策。

2 新型損管指揮系統組成

新型損管指揮系統由6個部分組成見圖1。

圖1 新型損管指揮系統結構

2.1 全船生命力狀態監測模塊

全船生命力狀態監測模塊由部署在全船各處的各種傳感器及其信號采集設備組成,可以實時顯示全船受災信息，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固定消防設備的工作狀態。

2.2 人員定位、生命監測與通訊一體化模塊

人員定位、生命監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；根據體溫和心率等參數判斷船員的健康狀態；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)評估火災和煙氣的大小以及蔓延趨勢，生成防煙、防火邊界的設置方案。

3)根據人員位置及傷亡情況，結合原有損管組織結構，進行指揮結構重組。

4)根據艦船破損及載荷，計算船體強度，指揮員可據此組織船體補強作業。

5)實時判斷艦船是否處于危險狀態并給出相應的提示。

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)抗沉計算的結果更精確。

現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、設備多，上部空間大、設備少，其計算結果誤差較大。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曲面的船舶破艙穩性計算方法[2]。

2)針對火災蔓延和煙氣蔓延的計算值不能出現數量級的錯誤。

一線損管指揮員依賴輔助決策，其計算結果應避免出現數量級的錯誤，并給出誤差范圍，供一線指揮員決策。國內相關研究比較多[3-4]，但應用較少。

3)船體強度計算應能保證船體強度失效的情況能被及時發現。

針對該系統將要部署的艦船，預先計算船體結構失效時的破損條件(例如典型武器命中的數量和損害半徑)[5-6]。

2.4 綜合顯示平臺

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

2.5 損管指揮系統主控臺

損管指揮系統主控臺設在艦船指揮所(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網，用于上報損管行動情況、下達損管命令，并共享損管態勢和人員調度等信息。

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，與損管指揮系統主控臺通過無線方式連接,作用：與主控臺共享信息，及時領會上級意圖，并反饋小組損管行動的進展和器材消耗、人員狀態等信息。

3 依據該系統建立的損管行動流程

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

圖2 基于新型損管指揮系統的損管行動流程

第一階段，在災害發生的第一時間，該系統可完成相當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及煙氣蔓延計算，抗沉計算和船體強度計算；并匯總人員情況，重構指揮鏈，顯示在損管指揮主控臺和各個手持終端上面。

指揮員根據船員上報信息，結合系統給出的損管方案，下定決心并發布命令，全體船員按照新的損管組織結構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等。

第三階段，指揮員根據災情變化實時調整部署，全體船員依令行動，直至災害消除。

4 系統特點

4.1 提高損管指揮的效率

該系統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更快速、清晰掌握全船損管態勢，高效做出準確決策，避免錯過最佳反應時機。

4.2 增強損管指揮訓練的針對性

該系統能以數字化的方式復現災害的嚴重程度和變化趨勢，可以借助該系統有針對性地開展損管指揮訓練。

艦船面臨的災害多種多樣，包括機械故障、管路破損、浸水、火災等，而且災害時刻都在動態變化，其發展過程與損管行動密切相關，而且需要經過嚴格的計算才能判斷，并不存在固定的模式。該系統可根據經典案例、實驗數據，結合恰當的算法，將災害的復雜性、變化性體現在損管訓練當中。

4.3 具備良好的可擴展性

目前，已有基于虛擬現實技術的模擬訓練設備[7]在研制，將其部署到艦船上，與該系統對接，可以在本船實現全流程、全要素的損管訓練。

4.4 可用于建立損管決策推演平臺

以該系統為平臺，紅方為全體船員，藍方為在損管指揮訓練中加入的導調員，以準確的損管計算為對戰規則。

藍方設置情節，并根據紅方的處置，在計算的基礎上來導調災害的發展，紅方針對損害(災情)的變化，相應地調整決策部署，直至災害消除。

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

4.5 可用于損管指揮訓練的評估

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

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

5 結論

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