基于物联网的应急救援指挥抢险系统

李 龙

(中国兵器装备集团火控技术中心，四川 成都 611731)

0 引言

地震、洪涝、台风等自然灾害和一些突发的公共安全事件越来越严重威胁着人们的生活，不仅给人们的心理造成影响，也可能造成严重的财产损失和巨大人员伤亡，给社会稳定带来严重的危害。 如何在突发事件时，最快地做出正确的响应将直接影响灾害造成的后果。

随着物联网技术和应用系统开发的快速发展，物联网已引起国内外学术界、工业界和媒体的高度重视[1-2]。 物联网技术已逐渐应用于社会各个行业，如政府、智能交通(ITS)[3-4]、消防[5]、环境监测[6-7]、公共安全[8-11]、智慧家居[12]、智能工业等多个领域。 在现代高技术条件下，为了更好地应对各种自然灾害及突发公共事件，应该进一步提高防灾减灾应急管理的现代化水平，提升应对各类突发事件的处置能力。 基于此，本文基于物联网的无线传感技术、射频识别(RFID)技术、智能技术和GPS 技术设计了一种应急救援指挥、抢险系统，该系统充分利用现代高技术(如网络、计算机和多媒体等技术)应用条件，预置方法库、数据库，结合数据分析系统、信息表示系统及地理信息系统，实现对突发自然灾害、公共安全事件数据的收集处理，对应急指挥的统筹处置，对应急资源的管理组织和协调控制等功能，确保应急指挥和救援抢险的实时性、科学性和有效性。

1 系统功能

基于物联网的应急救援指挥、抢险系统是一种以机动车为载体，综合多种不同通信体制、不同传输介质，集信息采集、传输、处理和应急处置、指挥、决策、调度等功能于一体的应急平台。 其与应急指挥中心的显著区别在于机动性、系统重构性，可方便灵活地融合到整个应急救援系统中。 同时，在常规通信手段无法工作时，利用卫星通信能有效地完成现场信息的传输交互、能确保现场指挥调度的应急通信。 系统功能特点如下:

(1)信息采集:实时采集现场声音、图像、环境数据等各类勤务现场信息，实时接收来自相关部门发布的灾情、天气等信息；系统具有文、音、图、数等信息存储、分析、处理、发送能力。

(2)通信保障:具备有线、无线、卫星、集群、对讲机等多种通信手段和设备，实现与应急指挥中心、现场工作人员之间的图像、数据和语音的实时通信。

(3)指挥调度:能有效融入各级应急救援系统形成交互网，实现音、图、数的实时通信；在应急处置过程中能实时接收命令，对现场各救援力量进行指挥和部署，实时监控现场动态。

(4)决策支持:通过地理信息系统软件和现场指挥自动化软件，辅助救灾人员综合分析判断情况，辅助拟制各种保障预案和方案。

(5)视频会议:配置视频会议设备，实现与指挥中心的视频会议通信、信息共享。

(6)定位导航:配置卫星定位导航设备，实现位置定位、导航和基本轨迹查询等功能。

(7)安全保密:配置保密单元，保障信息发送、接收、处理、存储和显示的安全性和完整性。配备防火墙，具有攻击检测和入侵防护功能；同时具有防雷电、防火和用电安全等安全保障措施。

(8)辅助设施:配置高功率高性能功放、调音台、有线无线话筒等广播设备，保障现场指挥及实时广播信息；配备车载发电机和UPS 不间断电源为整车系统提供充足的电源；安装照明镝灯和升降杆为车外提供强光照明。

2 系统构架

基于物联网的应急救援指挥、抢险系统(图1)，采用轮式越野类底盘能快速展开、布设，将信息(图像、视频及音频)贯穿应急指挥中心到现场的每一个角落，为各级指挥作战人员提供现场每一个环节、每一个角落的信息(现场音视频、气象要素等数据信息)资料，为现场人员提供准确、实时的信息服务支撑，为决策层的指挥调度、资源调配提供通畅的通信通道。

应急救援指挥、抢险系统采用“分布式”结构思想，不同地域、不同层次的指挥系统有机结合，可根据突发事件的特点和规模及时合理地进行调配，快速灵活地组成新的网络指挥系统，以达到快速反应、资源共享、统一指挥的目的。

(1)使现突发事件现场的各类环境信息、气象要素、物资人员的标识及位置信息、图像声音等多媒体信息等可以得到实时的收集，并安全、实时、有效地提供给各级指挥控制系统供上级决策部署。

(2)使应急指挥中心可通过该系统进行实时、高效的指令上传下达与人员、物资调配。

(3)使现场各工作单元可利用该系统上传第一时间的现场动态信息，并实时获取指挥中心的指令，有效指导现场救援工作。

(4)应急指挥中心根据各类(WSN、RFID 系统、局域网、GPS 卫星等)传感资源构建信息交互，从而提高应急救援决策指挥的效率和水平。

应急救援指挥、抢险系统既可统一部署、也可单系统部署，这种灵活的应急指挥体系结构，具有强大的生存和抗毁能力。 应急救援指挥、抢险系统和应急指挥中心之间通过电信专线、卫星通信网络、短波、超短波集群、无线宽带视频传输系统、GSM 网络等多种手段进行通信，由此形成具有多种冗余通信路由的通信网络拓扑结构，如图2 所示。 这种由多种不同通信体制、不同传输介质的通信手段组成的多冗余通信路由网络具有极强的生命力，任一指挥端点只要有一条可靠的通信连接，就能保证通信、指挥调度的有效性。

3 工作流程

基于物联网的应急救援指挥、抢险系统的基本工作流程为:信息获取传播及处理、决策处置、组织协调、命令下达、执行反馈等。 图3 所示为应急救援指挥、抢险系统工作的流程示意图。

应急救援指挥、抢险系统以轮式越野车载移动式平台为依托，利用网络、综合接入现场探测设备、移动多媒体和卫星通信设备，将各种探测设备、各级应急中心和其他移动应急救援平台有效地互联通信，通过音、视频会议实现信息交互共享、移动实时办公和现场指挥调度。 应急救援指挥、抢险系统采用“分布式”层次结构，分三层:信息获取、通信网络和信息处理，其体系框图如图4所示。

应急救援指挥、抢险系统和应急指挥中心的显著区别在于机动性强、系统重构性好，可以方便灵活地在各个地方融合到整个应急救援指挥、抢险系统中。 同时，针对应急应用，能够在突发事件发生时、常规通信手段无法工作时，能有效地完成现场信息的采集传输交互、能确保现场指挥调度的应急通信，提升突发事件的处置能力。

应急救援指挥、抢险系统与各级应急指挥中心构成一个反应灵敏、信息多元、统一指挥的有机整体，可为抗震救灾、防汛指挥、消防、交通、电力、公安、安全生产、突发公共事件、人防指挥等提供重大应急保障处置，快速实现突发事件的事前预防、突发应对、现场处置和善后管理，使应急处理快捷有效。

4 应用案例

基于物联网的应急救援指挥、抢险系统采用的是车载方式，车载系统的多种选择，能适应不同应急指挥情况下的保障需求，其编配灵活，能满足客户不同层次的使用要求。

电力应急抢险指挥系统除具备应急救援指挥系统的基本功能外，针对电力设施特性，还具备一定的电力抢险功能。 对电网运行中可能出现的高温高湿、雷电、地震、雪灾、洪涝等引起的各种突发事件，可实现应急服务、现场抢修等。灾后的应急救援指挥能力将为缩短停电带来的损失争取时间，提高电力突发事件的应急处置能力。

电力、通信和广电等系统，由于各系统设施特性的不同，在处置突发事件时可配置不同的专业设备。 设备的配置，可根据用户需求和应急救援指挥系统所选车载平台而定。

5 结论

为提升防灾减灾应急管理的现代化水平和提高应对各种自然灾害及突发公共事件的处置能力，设计了基于物联网技术的应急救援指挥、抢险系统。 该系统应用物联网的无线传感技术和RFID 技术，充分利用现代计算机技术和多媒体技术，综合多种不同通信体制、不同传输介质，集信息采集、传输、处理和应急处置、指挥、决策、调度等功能于一体。 其与各级应急指挥中心构成一个反应灵敏、信息多元、统一指挥的有机整体，更好地应对处置自然灾害及突发公共事件，快速实现突发事件现场处置，使应急处理快捷有效，全面提升应对自然灾害和社会突发事件的联动处理水平。