论“以人为本”的消防通信指挥系统建设...

作者：公安部沈阳消防研究所 厉 剑 吕欣驰

转帖人：xiaonaijia(千家论坛） 出自：中国建筑电气网

摘 要 文章从系统体系结构、通信指挥组网以及动态图像传输等技术理念上阐述“以人为本”的消防通信指挥系统建设。 关键词 消防通信指挥系统 以人为本 城市公共安全 应急救援 系统体系结构 通信指挥组网技术 动态图像传输技术 消防通信指挥系统是消防部队指挥体系中，综合运用计算机、有线、无线等技术为基础的具有一体化指挥、控制、通信、信息处理和预警监控（Ｃ４ＩＳＲ）能力的综合电子信息系统。它是灭火救援行动的神经网络，也是灭火救援力量的倍增器。早在上个世纪九十年代初，国家三部一委（公安部、财政部、建设部、原国家计委）下发的文件就明确规定，消防通信指挥系统是城市公共基础设施的组成部分，应当纳入城市规划统一进行建设。随着现代化城市的快速发展，既带来了经济的繁荣，也使城市面临的各种灾害威胁越来越严重，由此公共安全问题日益突出。为了促进城

市社会经济与公共安全协调发展，国家已将城市公共安全列入中长期科技发展战略研究计划。消防部队是保障城市公共安全的重要力量，承担城市公共安全应急救援任务。因此，消防通信指挥系统被列入城市应急救援体系。 全球经济的一体化和科学技术的日新月异，使社会对人的认识发生了很大变化，注重人的生命和人的发展已体现在各个方面，不仅在服务理念、管理理念上，甚至在技术理念上，都已凸现其终极标准的科学价值观，我国在“十一五”规划中也确立了“以人为本”的新发展观。人的生命只有一次，所以人的生命安全是最宝贵的财产，城市公共安全的最终目的就是保障人的生命安全。面对新的形势，消防通信指挥系统建设也必须适应现代城市的发展，与时俱进，坚持以人为本的宗旨，为城市应对突发和重大灾害事故、保护人民生命财产提供技术支持和力量保障。 建设以人为本的消防通信指挥系统对系统的设计、建设者提出了更高的要求。这种要求迫使我们要重新审视系统设计与建设的技术理念，根据调查研究及对未来的需求分析，我们认为，未来系统建设的技术理念应主要从两个层面考虑：一是新的系统体系结构的设计应在灾害受理和灭火抢险救援行动中以体现快速、科学、有效地抢救人的生命为基本原则；二是系统建设要保障第一线消防部队官兵人身安全，“保存自己是为了更好地消灭敌人”，消防战斗人员在灭火抢险救援作战中的安全，直接影响其战斗的成败。用功能先进、反应快速和网络畅通的通信指挥技术装备武装队伍，连接每一位指挥员、战斗员，提高消防部队战斗力，最大限度避免人员伤亡，是系统应该追求的目标。因此提高和改善通信指挥组网技术，发展动态监控图像传输技术是新系统建设的重中之重。 １ “以人为本”的系统体系结构 消防通信指挥系统是一项综合技术应用系统。由于理念、观念、概念的变化，它的构成和功能也在动态变化，它是处于对抗性状态，面对大量不确定因素，在极短时间作出反应的系统，因而在网络模式、处理平台、决策模型等方面都应体现其“以人为本”的理念。 １．１ 网络模式 系统网络是系统体系结构的基础。它应该是包括各类功能子网组成的大区域全网模式，将消防作战体系结构中的消防指挥中心、消防站、移动指挥中心、城市重点保卫单位等四个层次有机联系，形成从监控、预警、报警、接警、处理、决策到调度、通信、指挥等灭火救援一体化综合信息系统。目前的系统体系结构已包括了公众报警网、调度指令网、信息处理网、现场指挥网等四个功能子网。新的系统体系结构应将预警监控网纳入其中。预警监控网是实施以人为本的消防通信指挥系统，设计新的体系结构必须建立的子网。预警监控网是系统的各种感知、监测对象的传输系统，它可以在第一时间获取和收集系统所需的空中或地面的第一手信息，如它将定点图像监控信息、高空了望情报以及重点部位、人员密集场所的探测监控信号等直接发送到消防指挥中心或监控中心进行处理，使系统能够快速准确定位灾害地点，预警预报灾害发展趋势以及启动相应应急预案响应系统。它能在战斗员作战的过程中随时监控前线的情况、人员所处状态等，有利于保护作战力量，快速决策实施有效灭火救援。它是系统性能指标最直接的反映。当然，立体化的预警监控网也有赖于各种新型感知监测装备和技术的开发。 １．２ 处理平台 系统的处理平台应包括硬件、软件、集成、交换等平台，在这些平台上，设计、建设者可实现规范或技术标准要求的各项功能指标，并建立完善的数据库或模型库。处理平台是体现系统体系结构的应用层面，建设“以人为本”的消防通信指挥系统，处理平台就必须做到统一、高效、可靠，真正起到灭火救援行动神经网络和灭火救援力量倍增器的作用。建立高效、统一、可靠处理平台的关键在于软件工程和数据工程的实施。 消防通信指挥系统应用软件的规模大、层次多、复杂度高，是非常典型的应用系统。应用系统开发的最佳方式是用工程的方法生产软件（软件工程），软件从形成构想、设计开发、投入运行到最后退役是一个完整的生命周期。这个周期又可划分为若干阶段，如需求分析、总体设计、详细设计、编程、测试和维护等阶段。各阶段顺序进行，前一阶段结果是后一阶段的基础和依据，这是个单向过程，前一阶段出现错误或问题，后面各阶段就会成倍放大或出现偏差。因此，这就要求软件开发在需求分析阶段形成的需求规格说明是完整、准确、细化的。目前实践中，由于设计建设者对火警受理、调度指挥等专业业务的理解程度和系统应用环境的不同，造成上述要求很难达到。因而软件工程一方面需要编制统一化、标准化、逻辑化的技术规程，另一方面需要建立初期设计、中期开发、后期试运行等几个阶段的工程评估机制。 数据的采集、分析、规范、录入即为数据工程。处理平台不仅需要软件开发而且需要强大的数据支撑。数据作为信息时代重要和活跃的资源，对应用系统起着举足轻重的作用。只有整合好离散的海量消防基础数据资源，编制灭火救援应急预案，研究开发其关键技术，建立健全的数据资源共享机制，才能保证在一旦发生灾害时，经过快速的数据处理和分析，从模型库和数据库中调出应急预案和数据信息，为灭火救援行动和指挥员判断决策提供依据，进而达到发挥数据最大价值，体现系统以人为本的最佳应用效果。 １．３ 决策模型 决策模型是智能化系统体系结构的组成部分。新体系结构的决策模型构建应以抢救人的生命为第一原则。为了更有效应对城市各种类型火灾或突发灾害事故，消防通信指挥系统最典型的决策模型应为灭火救援力量出动方案的智能编程。确定智能编程决策模型的基本依据是灾害类型和等级，而灾害类型和等级是以燃烧物以及与建筑物、场所等有关的高度、密度、用途、重要性等灾害风险因素划分的。在以人为本的系统设计中，决策模型中人员密集场所或与人有关的建筑物、地点及时间等信息应作为加强第一出动力量调派的重要因素。即无论在何时何地发生何种类型何种等级的灾害事故，只要有人员伤亡、人员被围困或人员受到威胁等情况，系统决策模型要保证出动力量的优化、强化，有针对性地调派相应功能的车辆装备，如云梯车、登高车、抢险救援车、破拆工具等，形成相对优势，及时控制危害，抢救出更多的生命，尽可能减少人员伤亡。 ２ “以人为本”的通信指挥组网技术 现代灭火抢险救援战斗已愈来愈多呈现突发性、应急性以及大空间、大跨度的态势。同城多个大（中）队全部出动；跨地区几个支队协同作战以及公安、武警、救护等多种救援组织联合作战的情况已常常可见。这类多部队或跨地区联合作战的灾害现场一般都是突发灾害事故或重特大恶性火灾，现场不仅投入车辆多、人员多、范围广、场面大，而且情况复杂多变，不确定因素多，灭火抢险时间长，爆炸、倒塌或毒气泄漏等危及战斗员生命安全的紧急情况随时可能发生。现有通信装备的模拟组网方式无法保障现场调度通信的随机突发、动态需求及实时畅通的要求，使得作战决策、力量调集、紧急撤退等命令不能迅速下达，灾情侦察、火灾预警、灾害发展趋势及请求增援等信息不能及时上报，贻误了战机，造成人员伤亡。目前系统的不适应性主要体现在如下几方面：一是随机动态编组困难，容易造成混乱。一个大型灾害事故现场，由于调集的单位多，参战人员多，指挥层次多，并且到场时间不同，担负任务不同，指挥员往往要打乱建制单位，根据任务随时进行临时力量编组分段，随着指挥层次、力量组合的变化，通信组网也必然随着发生动态变化。目前模拟组网只能采用人工方式逐个设备调整频点，进行重新组合，工作时间长，工作量大，也非常容易造成混乱，最严重的是找不到人；二是一人多台，操作使用不便。为了保证各级指挥员的通信畅通，中、下级指挥员一般需要配备多个无线设备，才能完成向上、向下或向其他部门的通信。这样在现场上操作极其不方便，影响指挥效率，贻误战机，并且也增加了设备损坏的可能性；三是一机故障，影响全网。由于现场环境相当恶劣，无线设备故障率较高，某个设备发生故障，短时间难以排除，导致全网不能正常工作；四是操作复杂，不利于指挥调度。大型灾害事故现场通信设备数量多，编组也多，指挥员很难记住编码，并且现场烟雾大，干扰源复杂，容易误操作；五是各通信网不能互通，无法形成统一应急联动指挥网络。随着无线通信技术的发展，公众移动通信发展迅猛，ＧＳＭ手机、ＣＤＭＡ手机已相当普及，各专用网建设也非常快。但是由于各通信网络不能互通互联，很多资源得不到充分利用，造成现场调度指挥功能没有全面发挥。这些问题已严重制约了灭火抢险救援战斗的组织展开和协同指挥决策的迅速贯彻实施。同时克服上述这些问题也对灭火救援指挥通信组网技术提出了新的更高要求。 美国“９•１１”事件后，麦肯基咨询公司花了近５个月时间对纽约消防局在“９•１１”事件中灭火救援行动进行了分析、评估，并起草了《美国“９•１１”事件灭火救援麦肯基报告》，在这份报告中，明确指出“９•１１”灭火救援指挥协调不力、现场混乱、预警系统启动迟缓等主要原因之一就是消防通信的严重堵塞和失灵，使得指挥员无法获取相关信息和可靠情报，影响了判断决策的正确性，增加了行动的规模和复杂性，造成了４００多名消防队员牺牲的重大损失。报告对现场调度通信系统应对突发灾害事故的不适应性和局限性提出了意见和建议（如建议美国消防部门投资１．５亿到２亿美元解决无线通信设施问题）。因此，国外许多发达国家都调整了本国消防通信系统的发展战略。美国、德国相继修订了应对突发灾害事故的消防通信技术方案，致力于提高现场通信调度能力。英国制定了一系列由政府资助的区域性现场消防通信系统发展战略，达到满足一切灾害事故的消防部门内以及与应急救援各部门之间调度通信互操作性、及时性、针对性、有效性等技术要求。该战略将于２００５年实施，预计２００７年底完成。 研究针对突发灾害事故及重特大恶性火灾现场多部队联合作战的特点，在现有的通信装备基础之上，应用智能天线、软件无线电等先进技术，实现现场调度指挥功能，应当成为我国消防通信指挥系统设计的主要课题。软件无线电最早是应军队具有不同架构移动通信系统的需求而产生的，由于不同种类系统运行在各自独立的频带上，所以协调通信的能力，特别是在实际战争期间协调通信的能力，就显得非常必要。１９９２年美国首次提出一种实现无线通信的新体系结构，它的基本概念是把硬件作为无线通信的基本平台，把尽可能多的无线通信功能用软件实现。这也是无线通信领域继固定到移动、模拟到数字之后的第三次革命。 软件无线电最突出的特点就是开放性和可编程性。其典型结构是一种开放的模块化结构，通过实时软件控制，用户定义通用硬件平台的工作模式，包括工作频带、信号速率、调制方法，多址方式、接口协议、业务种类等。软件无线电的最终目的是在系统结构相对通用和稳定情况下，通过软件实现各种功能，使系统的改进和升级非常方便，且代价很小，而且不同系统间能够互联和兼容。由此可见，软件无线电是最有希望解决上述消防通信指挥组网中存在问题的可用技术。 智能天线系统是软件无线电结构的基础，是实现实时性、针对性、有效性通信指挥组网技术的关键。智能天线系统由复合天线阵、数字信号处理器和语音识别处理器组成。智能天线系统的复合天线阵能自动检测不同频率信号，跟踪定位信号源，加强使用信道的信号强度，降低空闲信道的功耗，进行智能选频。智能天线系统的数字信号处理器完成信息接收（排队、解码等）、多级过滤（去除或降低各种干扰，如多路干扰、信道间干扰和其他噪声等）、信号二级检错与一级纠错、信息自动定向分配、信息输出、信息存储与读取等，实现智能调制功能。智能天线系统的语音识别处理器完成强干扰源下的特征语音检索、识别及提取，实现智能特征语音识别功能。综上所述，应用智能天线、软件无线电技术可将灾害事故现场指挥通信的控制功能和组网功能集成在一个全新的智能化管理平台上，实现不同频率的现有通信装备之间随机按需组网，致力于提高应急通信的实时性、针对性、有效性，使现场调度指挥的信息按照不同层面实行有序流动，阻止信号的拥挤、堵塞和混乱，减少频道的信号干扰，最终达到信息流的高效运行。同时该平台还具有移动公众电话网、专用集群通信网等无线自适应接入功能，构成现场指挥调度的延伸通信网络，为建立资源共享、综合多种网络的应急联动指挥机制提供技术平台，为提高灭火抢险救援第一线战斗员通信效率、信息畅通提供技术支持，最终减少战斗人员的伤亡和损失服务。 ３　“以人为本”的动态图像传输技术 灭火抢险救援行动中，消防指战员分布在火场各个方向或各个部位进行作战，同时也要经常进入到建筑物内抢救被困人员或切断危险源等等，因此确保各个层次指挥员与每一位战斗员之间的联系，确保指挥员对战斗员行动的了解，就显得至关重要。在人的信息感知系统中，百分之七十以上的信息量是由视觉器官接受的，其余才是由听觉、触觉等其他器官感知的，因此，建设“以人为本”的消防通信指挥系统，在保证应急通信组网、语音通信畅通基础上，还要发展和开发灾害现场的动态图像传输技术，才能增强指挥人员对现场态势的感知能力，增强对现场消防指战员的保护能力。 无线宽带通信技术和卫星通信技术的发展，使得移动多媒体通信变为现实。目前，无线宽带通信技术有采用ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ系统标准（即Ｗｉ－Ｆｉ）的宽带局域网络（ＷＬＡＮ）以及ＩＥＥＥ最新批准的８０２．１６标准（ＷｉＭａｘ标准）。目前流行的Ｗｉ－Ｆｉ采用直接序列扩频技术，工作在２．４ＧＨｚ频段，带宽可达１１Ｍｂｐｓ，可随信号强弱等环境变化，在１１Ｍｂｐｓ、５．５Ｍｂｐｓ、２Ｍｂｐｓ、１Ｍｂｐｓ之间切换，无需直线传播。利用无线宽带技术可以使灾害现场临时构成无线宽带网，实现每个战斗员配备相应装备后，均成为网络的终端使用者，可将自己周围的图像、语言以及自身生命监控信息通过宽带网随时传递到现场网络终端设备，进而达到指挥中心实现灵活机动的现场组网。卫星通信是真正的全天候、全地域的无缝隙通信技术。它具有覆盖面广，容量大，通信不受地理环境和气候条件的限制等特点，如果将卫星通信与地面无线移动通信结合，互为补充，互为支持，就可构成天地一体的多媒体移动通信系统，为灭火救援动态图像传输提供切实可行的技术手段。 ４　结束语 本文从系统体系结构、通信指挥组网以及动态图像传输技术等几个方面阐述了建设以人为本消防通信指挥系统新的设计思想。将系统的科学性、快速性、有效性、可靠性、安全性做为以人为本设计思想的具体体现，同时指出了系统建设中应着重研究的技术问题。笔者相信，消防通信指挥系统建设会随着各种新技术、新装备的出现而不断创新，但不管如何演变和进化，其“以人为本”基本宗旨的技术理念不会变，且应在未来的系统建设中不断完善和发展。＆ 参考文献 吕欣驰．张春华．张晗．吴迪．顾全元．２００３火灾科学与消防工程国际学术会议发表的论文《论火场指挥智能无线组网技术》

思路不错

但是执行起来,难度太大,政府如果不出钱,也不能逼迫企业出钱.就很麻烦了.