基于自組網(wǎng)技術(shù)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)

■ 金山 銅川市消防救援支隊(duì)

當(dāng)今社會，消防安全發(fā)展形勢日新月異，災(zāi)害類型、規(guī)模不斷擴(kuò)大，對更為先進(jìn)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈需求。當(dāng)前形勢下，應(yīng)立足自組網(wǎng)技術(shù)的基本框架，細(xì)化完善現(xiàn)場調(diào)度指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造，充分提高現(xiàn)場調(diào)度指揮效能，保障消防救援順利高效進(jìn)行。文章就此展開探討。

一、自組網(wǎng)技術(shù)簡述

（一）自組網(wǎng)技術(shù)的特征

自組網(wǎng)技術(shù)是一種具有無線化與移動化特征的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造技術(shù)，其所包含的各類節(jié)點(diǎn)相對處于平等地位，無需設(shè)定控制節(jié)點(diǎn)。在當(dāng)前技術(shù)環(huán)境下，自組網(wǎng)技術(shù)的特征趨于多樣化，其整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為對等式結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可在實(shí)踐中保持相對穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，自組網(wǎng)技術(shù)具有動態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可按照特定路由協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音和圖像傳輸，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)算法的充分有效協(xié)調(diào)，可充分滿足高要求、連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)通信需求。此外，自組網(wǎng)技術(shù)還兼具網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動通信技術(shù)的雙重優(yōu)勢，降低了對移動通信網(wǎng)絡(luò)中心分布形式的依賴[1]。

（二）自組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國家相關(guān)部門高度重視自組網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與創(chuàng)新，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)造、自組網(wǎng)框架模式與實(shí)踐應(yīng)用效果評價(jià)等方面制定并實(shí)施了系列性政策策略，為新時(shí)期充分挖掘彰顯自組網(wǎng)技術(shù)的價(jià)值優(yōu)勢創(chuàng)造了良好條件。同時(shí)，消防安全研究機(jī)構(gòu)同樣在創(chuàng)新自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用規(guī)則，優(yōu)化自組網(wǎng)構(gòu)造流程等方面進(jìn)行了積極探索，破除了傳統(tǒng)技術(shù)環(huán)境下數(shù)據(jù)與通信傳輸?shù)闹T多難點(diǎn)問題，初步形成了基于自組網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代化方法體系，成效顯著。盡管如此，受自組網(wǎng)控制與協(xié)調(diào)等要素影響，當(dāng)前其實(shí)踐應(yīng)用水平尚有較大提升空間，在優(yōu)化消防現(xiàn)場指揮效能等方面的價(jià)值有待于進(jìn)一步細(xì)化研究。

二、基于自組網(wǎng)技術(shù)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用場景

（一）高層應(yīng)急救援

現(xiàn)代建筑工程趨于高層化，特別是綜合體建筑功能復(fù)雜，無形之中加大了消防滅火救援難度，若救援不及時(shí)，更容易出現(xiàn)群傷事故。在自組網(wǎng)技術(shù)的支持作用下，技術(shù)人員可快速搭建形成消防現(xiàn)場指揮調(diào)度通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場指揮與后方指揮之間音視頻的互聯(lián)互通，使數(shù)據(jù)傳輸之間的通信鏈路得以有效形成，使現(xiàn)場指揮調(diào)度更為暢通，提升消防救援效率。

（二）地下空間應(yīng)急救援

地下空間相對有限，公網(wǎng)、專網(wǎng)通信難以全面覆蓋，數(shù)據(jù)通信極為不便。通過運(yùn)用自組網(wǎng)技術(shù)，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)可有效降低復(fù)雜地下空間結(jié)構(gòu)的影響，搭建形成覆蓋地下空間整個(gè)區(qū)域的寬帶、窄帶通信網(wǎng)絡(luò)，減少通信信號盲區(qū)，為救援工作的有序組織與開展提供極大便利[2]。

（三）野外大范圍搜救和極端條件下的突進(jìn)

在野外環(huán)境下，傳統(tǒng)消防救援往往容易面臨網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)條件的限制，且地形復(fù)雜。為有效應(yīng)對野外大范圍搜救難度，可通過自組網(wǎng)技術(shù)在救援現(xiàn)場建立控制中心，與指揮部之間建立寬帶音視頻鏈路，以拓展網(wǎng)絡(luò)通信覆蓋范圍，便于救援人員在極端條件和惡劣條件下組織開展救援，并保持救援人員和指揮員之間高效通信。同時(shí)，自組網(wǎng)技術(shù)還可銜接全球定位技術(shù)，便于指揮員隨時(shí)觀察與掌握救援隊(duì)員的實(shí)時(shí)位置。

（四）車隊(duì)通信保障

對于部分消防救援難度較大的任務(wù)而言，需要大規(guī)模車隊(duì)機(jī)動編組開展工作。受限于道路交通條件，車隊(duì)之間的通信交流往往難以保持穩(wěn)定狀態(tài)，而通過運(yùn)用自組網(wǎng)技術(shù)，則可部署“動中通”設(shè)備等，將綜合通信車作為通信數(shù)據(jù)交換的核心，使車隊(duì)成員之間保持及時(shí)密切聯(lián)系，以全面掌握車隊(duì)的行進(jìn)狀態(tài)，確保車隊(duì)行車軌跡清晰可見。

三、基于自組網(wǎng)技術(shù)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)框架

（一）系統(tǒng)的應(yīng)用

消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用需要結(jié)合其實(shí)際環(huán)境，使救援人員與指揮員能夠通過無線自組網(wǎng)技術(shù)保持密切聯(lián)系，隨時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信信息的傳遞與交互，以充分降低該過程中可能出現(xiàn)的各類不可預(yù)測狀況。在系統(tǒng)應(yīng)用中，可融合第五代通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù)等，在特定覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場指揮協(xié)調(diào)，確保現(xiàn)場救援信息狀況能夠第一時(shí)間傳向指揮中心，而指揮中心所發(fā)出的指令則同樣可快速精準(zhǔn)發(fā)向救援人員，隨時(shí)調(diào)度指揮，進(jìn)而始終保持暢通聯(lián)絡(luò)[3]。

（二）系統(tǒng)的部署

現(xiàn)代自組網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展與實(shí)踐運(yùn)用，為消防現(xiàn)場指揮調(diào)度工作的系統(tǒng)部署提供了更為豐富的技術(shù)手段，使現(xiàn)場指揮人員在數(shù)據(jù)傳輸與鏈路構(gòu)造等方面擁有了更為靈活的工具，使得傳統(tǒng)通信環(huán)境下難以完成的指令信息交互任務(wù)更具實(shí)現(xiàn)可能。在系統(tǒng)部署過程中，為充分確保公網(wǎng)調(diào)度平臺的功能屬性，可為救援隊(duì)員配置可穿戴式無線自組網(wǎng)功能裝置，實(shí)現(xiàn)對救援一線現(xiàn)場畫面信息動態(tài)化采集，便于后方指揮調(diào)度。也正是因此，無線自組網(wǎng)可構(gòu)造形成覆蓋有效范圍的通信單元。

（三）系統(tǒng)的功能

在現(xiàn)代消防現(xiàn)場指揮調(diào)度救援要求更高的趨勢下，其系統(tǒng)功能更加豐富，可完成的圖像采集、數(shù)據(jù)分析與指揮調(diào)度等功能更具層次性。通過自組網(wǎng)技術(shù)框架構(gòu)造，救援人員可通過自身配置的設(shè)備等，將現(xiàn)場可見光圖像、熱成像圖像、生命體征數(shù)據(jù)等回傳出來，供指揮員及領(lǐng)導(dǎo)研判分析，進(jìn)而調(diào)整優(yōu)化后續(xù)救援路徑。同時(shí)，移動自組網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相比，還具有靈活性優(yōu)勢，可通過分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，快速高效地進(jìn)行組網(wǎng)運(yùn)行，可隨時(shí)變化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（四）系統(tǒng)的特點(diǎn)

依托于移動自組網(wǎng)技術(shù)，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度可不依賴任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)施而設(shè)立，具有終端便攜、路由協(xié)議成本低等顯著特點(diǎn)，符合當(dāng)前高要求、高標(biāo)準(zhǔn)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度現(xiàn)實(shí)需求。在移動自組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中，所構(gòu)造形成的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)無需多度進(jìn)行調(diào)試和維保，特殊條件下單兵設(shè)備同樣可作為信息傳遞節(jié)點(diǎn)，與指揮調(diào)度中心進(jìn)行雙向多格式的通信信息交換。基于自組網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)不必進(jìn)行復(fù)雜的前期通信規(guī)劃，可發(fā)揮其信息自我傳輸功能，在公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀態(tài)下達(dá)成快速組網(wǎng)與快速應(yīng)用的效果。

四、基于自組網(wǎng)技術(shù)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

（一）系統(tǒng)需求

基于自組網(wǎng)技術(shù)的消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)首先把握其多元化的系統(tǒng)需求，以增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的針對性和實(shí)效性，拓展豐富系統(tǒng)功能條件。首先，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)具有強(qiáng)大的穩(wěn)定性，保證可在相對復(fù)雜惡劣的消防救援環(huán)境下保持穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號連接，把握系統(tǒng)各項(xiàng)要素的邏輯關(guān)系，構(gòu)造起系統(tǒng)的綜合框架。其次，系統(tǒng)應(yīng)具備通信邏輯性，其內(nèi)部通信傳輸頻次較高，可在特定構(gòu)件基礎(chǔ)上建立通信渠道，制定數(shù)據(jù)通信協(xié)議，提供穩(wěn)定通信服務(wù)。再次，系統(tǒng)應(yīng)具備多樣化的數(shù)據(jù)交互功能，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)除了可為音視頻等數(shù)據(jù)信息提供傳輸通道外，還應(yīng)為圖片、文字、圖像等信息傳輸提供平臺，綜合銜接衛(wèi)星通信、微波通信與移動微基站通信等之間的關(guān)聯(lián)性。系統(tǒng)環(huán)境支持下的相關(guān)設(shè)備應(yīng)構(gòu)造簡便，便于攜帶，降低單兵設(shè)備負(fù)重[4]。

（二）系統(tǒng)組成

得益于自組網(wǎng)技術(shù)的靈活性優(yōu)勢，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)的整體構(gòu)成變得更加清晰，可完成多種不同類型的實(shí)踐操作功能。具體而言，該系統(tǒng)應(yīng)主要包括可視化調(diào)度平臺、自組網(wǎng)單兵組件、語音編解碼組件、可見光圖像采集組件、熱成像圖像采集組件、生命體征傳感器組件、人員定位傳感器組件等。上述不同的系統(tǒng)構(gòu)成部分在系統(tǒng)功能運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信模式等方面存在顯著差異，協(xié)同一致地完成系統(tǒng)功能操作，并通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)通信，展現(xiàn)優(yōu)勢作用。自組網(wǎng)技術(shù)平臺無需進(jìn)行復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌性谕ㄐ朋w系內(nèi)的通信節(jié)點(diǎn)地位一致，可根據(jù)消防現(xiàn)場指揮需要更加多變地構(gòu)造通信系統(tǒng)，在無公共網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下隨時(shí)組建、隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)、隨時(shí)通信，進(jìn)行相應(yīng)的消防應(yīng)急救援。

（三）系統(tǒng)內(nèi)各組件功能

在系統(tǒng)內(nèi)部，可視化調(diào)度平臺的主要功能在于將一線救援的實(shí)時(shí)圖像畫面清晰直觀地展現(xiàn)出來，高清辨識可見光圖像和熱成像圖像等，并對一線救援人員的位置信息等進(jìn)行辨識，以便于發(fā)出指令。自組網(wǎng)單兵組件則為救援人員提供了更為齊全的佩戴裝備，形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，輔助臨時(shí)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，形成指揮調(diào)度信息無線傳輸?shù)耐ㄐ沛溌贰ＵZ音編解碼組件則主要用于處理與傳輸語音指令信息，后方指揮人員通過其將語音下達(dá)給前方救援人員，而前方救援人員同樣可通過骨傳導(dǎo)聲音裝置拾取語音，并以動態(tài)化的方式向指揮調(diào)度平臺傳遞，排除外界環(huán)境帶來的干擾。可見光圖像采集組件主要用于采集可見光信息，優(yōu)化改善系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對視頻信號的編解碼。生命體征傳感器組件重點(diǎn)在于運(yùn)用傳感設(shè)備監(jiān)測救援人員生命體征，供現(xiàn)場指揮人員調(diào)整指揮調(diào)度策略[5]。

（四）重點(diǎn)區(qū)域組網(wǎng)的實(shí)施

根據(jù)消防現(xiàn)場指揮調(diào)度規(guī)則與特點(diǎn)等，對自組網(wǎng)環(huán)境下的重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，并對不同區(qū)域建立不同層級的目標(biāo)子網(wǎng)，將重點(diǎn)區(qū)域組網(wǎng)的實(shí)施劃分為分控中心、總控中心和遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等。引入現(xiàn)代軟件技術(shù)，整合既有指揮調(diào)度線路，按照系統(tǒng)的整體要求予以強(qiáng)化提升，最大限度上獲取重點(diǎn)區(qū)域組網(wǎng)的協(xié)同效益。對虛擬專用網(wǎng)絡(luò)接入后的效果進(jìn)行檢查，重點(diǎn)檢查重點(diǎn)區(qū)域組網(wǎng)效果是否清晰流暢，對其中的卡頓等問題進(jìn)行優(yōu)化，并對監(jiān)控回放、功能設(shè)置、監(jiān)控預(yù)覽等協(xié)同效果進(jìn)行測試。通過分層化網(wǎng)絡(luò)權(quán)限管理方式，建立不同的用戶組賬戶，提高消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行效率和質(zhì)量，優(yōu)化其聯(lián)動效果。綜合運(yùn)用避錯(cuò)技術(shù)與容錯(cuò)技術(shù)、服務(wù)恢復(fù)技術(shù)與多功能車輛總線協(xié)議等，連續(xù)動態(tài)比對系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際值與目標(biāo)值。

（五）自組網(wǎng)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)

盡管自組網(wǎng)技術(shù)具有諸多不可比擬的優(yōu)勢價(jià)值，但其在實(shí)踐應(yīng)用中的終端能源、無線通信帶寬、網(wǎng)絡(luò)可拓展性等短板問題同樣不容忽視。對此，一方面，應(yīng)高度重視能源保障作用，充分滿足各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的能源需求，并探索運(yùn)用有效的降耗設(shè)計(jì)措施，降低通信節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)鏈路的能耗，保障能源持續(xù)供應(yīng)，延長節(jié)點(diǎn)設(shè)備的工作時(shí)間。另一方面，受限于自組網(wǎng)技術(shù)的物理配置等條件，其帶寬存在一定局限性，這就需要充分提升其帶寬水平，使系統(tǒng)擺脫該方面的限制與依賴。此外，消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)中自組網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用還應(yīng)注重安全問題，采取防竊聽和防偽造技術(shù)方法等，配置網(wǎng)絡(luò)安全屏障，充分提升現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)的安全性能[6]。

五、結(jié)語

綜上所述，自組網(wǎng)技術(shù)的核心價(jià)值優(yōu)勢與特點(diǎn)決定了其在消防現(xiàn)場指揮調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用地位，救援人員要精準(zhǔn)把握自組網(wǎng)技術(shù)的核心優(yōu)勢，宏觀審視其對于提升消防現(xiàn)場指揮調(diào)度成效的價(jià)值作用，摒棄傳統(tǒng)固化構(gòu)造方式的局限性，拓展自組網(wǎng)技術(shù)的實(shí)踐內(nèi)涵，以更加高效精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)整合能力，實(shí)現(xiàn)消防現(xiàn)場指揮調(diào)度工作的信息化、智能化與現(xiàn)代化，開創(chuàng)消防安全事業(yè)發(fā)展新局面。