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隨著(zhù)2006年1月8日國務(wù)院發(fā)布的《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》的出臺和2007年11月1日《中華人民共和國突發(fā)事件應對法》的生效,突發(fā)公共事件及其應急指揮有了系統的定義和明確的內涵。同時(shí),一系列應急指揮相關(guān)法律法規的制定發(fā)布為進(jìn)一步完善突發(fā)事件應急指揮系統的建設指明了方向。應急指揮多針對影響深度和廣度較大的公共安全事件。一般來(lái)講,突發(fā)公共安全事件分為四類(lèi):自然災害事件、事故災難事件、公共衛生事件和社會(huì )安全事件。
一、應急指揮需求及發(fā)展趨勢
。ㄒ唬┕舶踩话l(fā)事件防范對于應急指揮的要求
應急指揮一詞主要是指,在突發(fā)事件應急處置活動(dòng)中,上級領(lǐng)導及機關(guān),對所屬下級的應急活動(dòng)和應對突發(fā)事件進(jìn)行的特殊的組織領(lǐng)導活動(dòng)。相應的應急指揮系統是指政府及其他公共機構在突發(fā)事件的事前預防、事發(fā)應對、事中處置和善后管理過(guò)程中,通過(guò)建立必要的應對機制,采取一系列必要措施,保障公眾生命財產(chǎn)安全,促進(jìn)社會(huì )和諧健康發(fā)展的有關(guān)活動(dòng)和相關(guān)軟硬件設施。應急指揮最重要作用是在緊急情況下,運用正確的指揮而充分發(fā)揮有限的應急力量控制事態(tài)發(fā)展,體現出應急指揮在突發(fā)情況下減少損失、保護生命財產(chǎn)安全的效率。依據《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》的要求,針對公共安全突發(fā)事件的防范和處置的基本原則是:
1.以人為本、依法處置,切實(shí)履行政府的社會(huì )管理和公共服務(wù)職能,把保障公眾健康和生命財產(chǎn)安全作為首要任務(wù),依據有關(guān)法律和行政法規合理開(kāi)展指揮處置工作,最大程度地減少突發(fā)公共事件及其造成的人員傷亡和危害。
2.加強管理、預防為主。加強應急管理,規范化、制度化、法制化。增強防范意識,堅持預防與應急相結合,常態(tài)與非常態(tài)相結合,做好應對突發(fā)公共事件的各項準備工作。
3.統一領(lǐng)導、分級負責,建立健全分類(lèi)管理、分級負責,條塊結合、屬地管理為主的應急管理體制,實(shí)行行政領(lǐng)導責任制,充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)應急指揮機構的作用。
4.快速反應、協(xié)同應對,加強以屬地管理為主的應急處置隊伍建設,建立聯(lián)動(dòng)協(xié)調制度,充分動(dòng)員和發(fā)揮各個(gè)部門(mén),單位和社會(huì )團體的作用,依靠公眾力量,形成統一指揮、反應靈敏、信息完備、功能齊全、協(xié)調有序、運轉高效的應急管理機制。
5.依靠科技、提高素質(zhì),加強公共安全科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā),采用先進(jìn)的監測、預測、預警、預防和應急處置技術(shù)及設施,充分發(fā)揮專(zhuān)家隊伍和專(zhuān)業(yè)人員的作用,提高應對突發(fā)公共事件的科技水平和指揮能力。
由以上原則可以看出應急指揮貫穿著(zhù)公共安全事件防范與處置的全部過(guò)程,起著(zhù)至關(guān)重要的作用。由于大多數公共安全事件具有突發(fā)性、公共性、危害嚴重、處置復雜、信息量大等特征,因此在進(jìn)行應急指揮系統的建設時(shí),首先需要重點(diǎn)考慮上述公共安全事件的共性特點(diǎn),另外,具體到不同的突發(fā)公共安全事件,其應急指揮還應具有不同的特點(diǎn)。
。ǘ┪覈鴳敝笓]體系的應用現狀與發(fā)展趨勢
我國是一個(gè)自然環(huán)境復雜、自然災害多發(fā)的國家,同時(shí)隨著(zhù)改革開(kāi)放的深入,我國社會(huì )處于社會(huì )轉型期,各種復雜社會(huì )矛盾凸顯。近期,我國的突發(fā)公共安全事件不斷發(fā)生,相應的應急指揮任務(wù)十分繁重。我國的應急指揮體系建設既有很強的重要性和緊迫性,又有相當的艱巨性和長(cháng)期性。目前我國已經(jīng)構建起了應急指揮的“一案三制”核心體系框架!耙话浮笔侵笐敝笓]體系中的預案建設,“三制”分別是指體制建設、機制建設和法制建設。但是相比軟性體系的建設,應急指揮信息系統的發(fā)展卻比較滯后,隨著(zhù)我國現代社會(huì )突發(fā)公共事件呈現復合化、疊加化、連鎖化的趨勢,必須建立結構化、網(wǎng)絡(luò )化和平面化的應急指揮信息系統才能有效處置應對。
1.結構化趨勢
目前,我國大多數城市還沒(méi)有建立長(cháng)期的應急指揮機構,應急響應過(guò)程一般都存在幾個(gè)指揮中心,如公安“110”指揮中心、消防“119”指揮中心、“120”救護中心等,基于全過(guò)程的應急管理通常包括4個(gè)階段:事故預防、應急準備、應急響應和事故恢復。從4個(gè)階段出發(fā)并結合應急管理的發(fā)展趨勢,建立應急管理組織機構職能結構。應急指揮中心的結構化主要目的是實(shí)現應急資源和管理的有機整合。在應急指揮中心的建立過(guò)程中,確立自上而下的應急決策、應急指揮和處置力量組成的應急指揮體系,理順信息上下溝通的渠道。
2.智能化趨勢
應急管理的技術(shù)支撐體系是應急管理者作出決策的依據來(lái)源,同時(shí)也是能夠順利實(shí)現應急響應聯(lián)動(dòng)的保障。目前我國尚未建立獨立、完善的應急管理技術(shù)支撐體系。根據應急管理所需發(fā)揮的職能,應急管理的技術(shù)支撐體系的發(fā)展趨勢主要包括:信息化的應急聯(lián)動(dòng)響應系統、物聯(lián)網(wǎng)化的應急事態(tài)監測系統、事故后果智能預測與模擬系統和應急響應專(zhuān)家系統等。
3.網(wǎng)絡(luò )化趨勢
應急指揮運作機制的建立與完善,從范圍上涵蓋事故預防預警、應急準備、應急響應和事故恢復4個(gè)邏輯環(huán)節;各個(gè)組織通過(guò)穩定的信息交流和系統間的互操作組成一個(gè)有機的網(wǎng)絡(luò )體系,確保在準確反映突發(fā)公共事件狀況的前提下,保障各項權力的順利執行;提高應急指揮決策的科學(xué)性和準確性。
。ㄈ┑湫偷膽敝笓]系統方案
1.國家突發(fā)公共衛生應急指揮中心系統
國家突發(fā)公共衛生事件應急指揮中心建設的主要目標是形成一個(gè)醫療衛生和疾病預防控制的信息化應急處理系統,實(shí)現突發(fā)公共衛生事件信息的采集、傳輸、存儲、處理、分析及預案編制。其主要功能包括:應急指揮功能,通訊功能,信息采集分析功能等。國家突發(fā)公共衛生應急指揮系統主要由三個(gè)系統平臺和相關(guān)政策法規體系、標準體系組成。三個(gè)平臺分別是基礎信息平臺,專(zhuān)業(yè)應用平臺,綜合決策平臺。其具體實(shí)現包括基礎數據庫系統、地理信息系統、遙感動(dòng)態(tài)監測系統、專(zhuān)家知識與專(zhuān)業(yè)模型、虛擬現實(shí)系統、決策支持系統和綜合查詢(xún)系統等七個(gè)子系統。國家突發(fā)公共衛生應急指揮系統的建設實(shí)現了以下幾個(gè)方面的功能:
一是針對特定衛生事件的對全國范圍內醫藥衛生資源實(shí)時(shí)調度方案的輔助制定,合理配置有關(guān)資源和及時(shí)控制疾病傳播;
二是實(shí)現對全國范圍內突發(fā)公共衛生事件的實(shí)時(shí)監測,及時(shí)發(fā)現疫情;
三是生成針對不同衛生事件的多種處理預案;
四是實(shí)現虛擬環(huán)境下的疾病演化模型,并對處理方案的預期效果進(jìn)行模擬;
五是實(shí)現醫療衛生資源管理業(yè)務(wù)和信息管理的統一性和一致性,并實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化遠程調度管理。
2.上海市防震減災應急決策信息系統
上海市防震減災應急決策信息系統主要目的是建立市級地震應急指揮中心信息系統,實(shí)現地震局、相關(guān)行政管理和公共媒體等部門(mén)的信息傳遞和處理。為城市防災減災應急指揮提供地震應急所需的各種信息和決策支持。信息系統主要由地震地質(zhì)基本信息、地震災害快速評估系統、地震應急決策信息系統、信息查詢(xún)系統、系統維護管理等系統組成,可以動(dòng)態(tài)地提供在各種可能地震狀況下城市建筑物和生命線(xiàn)工程破壞的預測,有效地進(jìn)行地震發(fā)生后的即時(shí)震害快速評估并根據震害快速評估情況,提供地震應急決策所需的有關(guān)輔助信息等。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應急指揮中的應用
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things IoT)是一種將各種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng)融合,綜合應用海量的傳感器節點(diǎn)、智能終端等設備和相關(guān)技術(shù),通過(guò)將所有物品與網(wǎng)絡(luò )的連接,實(shí)現物與物、人與人之間互聯(lián)互通,從而方便地進(jìn)行識別、管理和控制的網(wǎng)絡(luò )。物聯(lián)網(wǎng)代表了未來(lái)計算與通信技術(shù)發(fā)展的方向,被認為是繼計算機、Internet之后,信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的第三次發(fā)展浪潮。最初,物聯(lián)網(wǎng)是指基于Internet利用射頻標簽RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)、電子產(chǎn)品編碼EPC(Electronic Product Code)標準在全球范圍內實(shí)現的一種網(wǎng)絡(luò )化物品實(shí)時(shí)信息共享系統。后來(lái),物聯(lián)網(wǎng)逐漸演化成為一種融合了傳統網(wǎng)絡(luò )、傳感器、自組織無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )、普適計算等的信息通信ICT(Information and Communications Technology)技術(shù),并正在形成一種新的信息產(chǎn)業(yè),其應用領(lǐng)域也從最初的智能物流和環(huán)境監測逐步滲透到智能交通管理、智能電網(wǎng)、公共安全、應急指揮、智能家居、工業(yè)監測、智能醫療等現實(shí)生活和社會(huì )生產(chǎn)中的各個(gè)角落。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì )生活中的不斷應用,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也推動(dòng)著(zhù)突發(fā)公共事件應急指揮的發(fā)展變革。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于應急指揮系統,至少可以在應急資源調配、應急信息感知與傳輸、應急通信等應急指揮的關(guān)鍵環(huán)節發(fā)揮其他技術(shù)所無(wú)法替代的重要作用。
。ㄒ唬㏑FID技術(shù)在應急資源調配中的應用
應急資源調配是應急指揮系統中關(guān)鍵的一環(huán),關(guān)系到整個(gè)突發(fā)事件處理的成敗。大規模的突發(fā)公共事件除了具有突發(fā)性、不確定性、衍生性等特征外,還具有受災面積大、應急物資需求量大、應急需求點(diǎn)多等特征,這些特點(diǎn)決定了大規模突發(fā)事件應急資源調配的復雜性遠遠超出一般意義上的資源調度,不僅需要考慮單供應點(diǎn)到多需求點(diǎn)的調度,還需要考慮多供應點(diǎn)到多需求點(diǎn)的調度,并應在不同的應急階段考慮調度不同種類(lèi)的應急物資,這些需求都超出了傳統物流技術(shù)的能力范圍。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,應急指揮的資源調配的方式和形式也發(fā)生深刻變化。
RFID技術(shù)是一項利用射頻信號通過(guò)空間耦合實(shí)現無(wú)接觸信息傳遞,達到識別目的的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通常由電子標簽和閱讀器組成,閱讀器與電子標簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息;赗FID的智能物流系統廣泛地應用于現代物流行業(yè),并帶來(lái)了顯著(zhù)的效益。一方面,基于RFID的智能物流系統實(shí)現了對貨物的識別和跟蹤,大大提高了物流管理系統的信息化和自動(dòng)化程度;另一方面,使用基于RFID的智能物流系統提高了倉庫的作業(yè)能力,簡(jiǎn)化了物流流程,實(shí)現了對物流各環(huán)節信息的實(shí)時(shí)監控與跟蹤,在降低了成本的同時(shí)還提高了效率。應急資源調配從本質(zhì)上講也屬于物流的范疇,在應急資源調配中引入基于RFID的智能物流系統同樣可以起到提高執行效率、減少調配時(shí)間和降低物流成本的效果;赗FID的智能物流系統關(guān)鍵技術(shù)和典型系統如下:
1.條碼及RFID卡技術(shù)
在物流行業(yè),條碼及RFID卡主要用來(lái)標識與管理各種物質(zhì)資源,可以直接引入應急資源調配管理系統。其中,條碼是將特定的幾何圖形按照一定的編碼規則組合起來(lái)的符號,可分為一維條碼和二維條碼。一維條碼按照應用分為商品條碼和物流條碼。商品條碼包括EAN碼和UPC碼,物流條碼包括128碼、ITF碼、39碼等。二維條碼是將特定的幾何圖形按一定的規律在平面進(jìn)行排列組合可分為行排式二維條碼和矩陣式二維條碼,相比一維條碼,二維條碼在信息量以及安全性上都有較大的提高,條碼技術(shù)的出現對于物品的識別起到了功不可沒(méi)的作用,但同時(shí)也存在一定的局限性:(1)條碼采用了可視傳播的技術(shù),用戶(hù)必須在可視距離內將掃描儀對準條碼才有效;(2)如果條碼被撕裂、污損或脫落,就無(wú)法掃描;(3)沒(méi)有真正實(shí)現“一物一碼”,管理不到位;(4)沒(méi)有分類(lèi)和屬性信息。因此,條碼技術(shù)雖然適用于物流領(lǐng)域,但是不能透明地跟蹤物品和貫穿整個(gè)物流過(guò)程。RFID卡即前文提到的電子標簽,與條碼類(lèi)似,RFID卡也是標簽信息的載體,只是需要使用專(zhuān)門(mén)的RFID讀卡器利用無(wú)線(xiàn)頻率信號讀取。但與條碼技術(shù)相比較,RFID卡在信息容量、單次讀取數量、讀取距離、反復讀寫(xiě)能力、讀寫(xiě)方便性和環(huán)境適應性等方面都大大優(yōu)于條碼,更能夠滿(mǎn)足復雜情況下對資源調配的高效性需求。目前RFID的產(chǎn)品很多,從分類(lèi)上講,可選擇的成熟產(chǎn)品有主動(dòng)式和被動(dòng)式RFID卡,低頻、中頻和高頻RFID卡等多種類(lèi)型。
2.EPC技術(shù)
EPC(Electronic Product Code,電子產(chǎn)品碼)是由EPCglobal定義并積極推廣的產(chǎn)品標識系統,其目標是提高物流供應鏈管理水平和降低成本而發(fā)展起來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。EPC可以實(shí)現對所有實(shí)體對象(包括物資、集裝箱、包裹等)的唯一有效標識和統一的信息交換格式,從而構建起物流系統中的“互聯(lián)網(wǎng)地址系統”。從本質(zhì)上講,EPC技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和RFID技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的復雜、全面而綜合的物聯(lián)網(wǎng)系統。采用EPC之后,所有的設備或產(chǎn)品可以在任何地點(diǎn)可以由任何人讀取其標識信息。在應急資源調配領(lǐng)域應用EPC系統,不僅可以解決物資的識別與管理問(wèn)題,還可以有效地解決在跨地區甚至跨國物資調配中的物資統一標識與信息交換問(wèn)題。
3.物資可視化系統
物資可視化系統最初是美軍在海灣戰爭期間提出的,其思路是通過(guò)對物資的智能識別和在運物資的實(shí)時(shí)精確定位,解決物資的追蹤和管理問(wèn)題。根據美國國防部及其供應商的報告,美國已經(jīng)完成了以RFID技術(shù)為基礎的“聯(lián)合資產(chǎn)可視化系統”(Joint Total Asset Visibility,JTAV)在全球的部署,通過(guò)該系統,美軍指揮部可以在40多個(gè)國家的400多個(gè)地點(diǎn)實(shí)時(shí)讀取在運物資的RFID信息,并可以通過(guò)衛星實(shí)時(shí)定位運輸物資的船只,最終實(shí)現對后勤物資的有效追蹤和高效管理。物資可視化系統實(shí)際上提供了針對物資的集識別、定位和管理于一體的一整套解決方案,將物資可視化系統應用于應急資源調配,可以較準確地定位物資的位置、保證應急物資能夠按件、及時(shí)地送到事件發(fā)生地,避免重復供應和浪費,提高應急物資供應的效率和精度,并可以輔助相關(guān)部門(mén)進(jìn)行應急決策,準確把握突發(fā)事件應急救援的進(jìn)展態(tài)勢。
。ǘo(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在應急信息感知與傳輸中的應用
無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )(Wireless Sensor Network,WSN)是由部署在監測區域內的大量傳感器節點(diǎn)組成,能夠協(xié)作地感知、采集和處理感知對象的信息并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式發(fā)送給觀(guān)察者的一個(gè)多跳的、自組織的物聯(lián)網(wǎng)系統。不同于普通網(wǎng)絡(luò ),無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)成功地解決了節點(diǎn)在野外和惡劣條件下無(wú)人值守工作的三個(gè)有限(電源能量有限、通信能力有限、計算和存儲能力有限)的情境下大規模動(dòng)態(tài)自組織成網(wǎng)的難題。也就是說(shuō),低成本的傳感器節點(diǎn)可以在電池供電的狀況下,大量隨機散布于監測區域,不需人的干預自組織成網(wǎng),并自動(dòng)將采集到的信息通過(guò)多跳傳輸給觀(guān)察者。無(wú)人干預下的自組組網(wǎng)、信息感知與無(wú)線(xiàn)傳輸是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的核心特點(diǎn),利用這些特點(diǎn),無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)部署于可能沒(méi)有公共通信網(wǎng)絡(luò )覆蓋的、對人身健康存在危害的或者人無(wú)法到達的突發(fā)事件發(fā)生地,并實(shí)時(shí)感知和傳送布設現場(chǎng)的各個(gè)方面的信息。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )對于應急指揮的重要意義體現在通過(guò)對突發(fā)事件現場(chǎng)相關(guān)信息的全面而實(shí)時(shí)的采集與傳輸,可以達到事前預警和事后信息支撐的作用。典型的應用場(chǎng)景如下:
1.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在煤礦安全信息感知中的應用
目前我國的煤礦生產(chǎn)主要采用井工開(kāi)采的方式,開(kāi)采環(huán)境極其復雜和惡劣,安全事故頻發(fā)。目前已經(jīng)出現了許多基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的煤礦安全信息感知系統,如基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的礦井氣體和坍塌檢測系統、基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的煤礦瓦斯監測系統、基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的煤礦安全綜合監控系統等,這些系統在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了十分明顯的效果。與其他感知與通信技術(shù)相比,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )主要解決了以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)實(shí)現了對瓦斯、透水、火災、頂板坍塌等常見(jiàn)事故因素的實(shí)時(shí)精確感知;(2)解決了坑道環(huán)境下的節點(diǎn)定位問(wèn)題;(3)解決了井下巷道內線(xiàn)狀網(wǎng)形態(tài)下的節點(diǎn)間通信和路由問(wèn)題。這些問(wèn)題的解決對于提升煤礦安全監控能力和水平有著(zhù)重大的現實(shí)意義。
2.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在自然災害信息感知中的應用
自然災害預警是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的經(jīng)典應用之一,也是研究最為深入的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域之一,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了對于具有自然災害隱患區域的全方位、多角度、全天候、無(wú)人值守的實(shí)時(shí)監控和預警。在國外,2004年麻省理工學(xué)院的科研人員使用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在洪都拉斯北部阿關(guān)河流域部署了一套洪災安全預警系統,該系統在阿關(guān)河不同的位置放置了雨量、氣溫和水壓三種傳感器節點(diǎn),通過(guò)節點(diǎn)配置的通信半徑可達25km的通信模塊以自組組網(wǎng)的方式進(jìn)行通信,由該系統獲取的信息,結合洪災預報的經(jīng)驗模型,可以為阿關(guān)河流域提供洪災預警功能。在國內,為解決太湖藍藻水華不定期爆發(fā)所造成的供水危機,中國科學(xué)院的研究人員2011年在太湖部署了一套基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的太湖水質(zhì)與藍藻監測系統。該系統通過(guò)在藍藻頻發(fā)區域建立多個(gè)實(shí)時(shí)采樣傳感器節點(diǎn),采集并實(shí)時(shí)監測對藻類(lèi)生長(cháng)影響顯著(zhù)的常規指標,然后將采樣數據通過(guò)多跳的無(wú)線(xiàn)采樣網(wǎng)絡(luò )上報到監控中心,最后在監控中心進(jìn)行數據融合、分析和發(fā)布。除此之外,將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )用于工業(yè)區的環(huán)境監測,還可以起到對于重大污染事件的預警和違法排污行為的取證等。
3.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在突發(fā)事件應急醫療中的應用
遠程醫療監護是指對監護對象的健康狀況和生理醫學(xué)信息進(jìn)行感知,并將感知信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )傳送到遠端的監護中心進(jìn)行分析,并給出診斷意見(jiàn)的一種技術(shù)手段。遠程醫療在突發(fā)事件應急管理中的應用主要體現在兩個(gè)方面:一方面是用于賑災救護。在突發(fā)事件現場(chǎng),由于受地理環(huán)境和醫療條件的限制,受災傷員很難得到及時(shí)的救治,基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的遠程醫療監護系統能夠在事發(fā)現場(chǎng)將受災傷員的現場(chǎng)狀況和生命體征參數遠程發(fā)往醫療服務(wù)中心和各級醫護人員并提供反向輔助救治和指導的手段,可以大大降低傷殘率和死亡率。另一方面是用于個(gè)人健康監護與管理。個(gè)人健康突發(fā)事件也可看作是突發(fā)事件的一種,雖然其造成的危害遠不及公共突發(fā)事件和自然災害,但是對當事者的影響卻是巨大的。面向個(gè)人健康監護的遠程醫療技術(shù)不僅能夠在患者病情突發(fā)惡化或者使用者的身體狀況遭遇危機時(shí)報警,還可以發(fā)現疾病的早期癥狀,達到預警目的。醫護人員則可以在遠端的監護中心觀(guān)察狀況并提供實(shí)時(shí)的診斷和建議,從而極大地方便了廣大病患者和弱勢群體。
除了上述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在應急指揮領(lǐng)域的三種典型應用之外,無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在安全救援、大型建筑物健康狀況預警、工業(yè)危險區域安全信息采集、工業(yè)毒氣排放監測等領(lǐng)域也具有廣泛的應用。
。ㄈ┮苿(dòng)自組織通信網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在應急通信中的應用
移動(dòng)自組織通信網(wǎng)絡(luò ),即MANET(Mobile Ad Hoc Network),是一種無(wú)需基礎設施支持、自主組網(wǎng)、自動(dòng)配置的對等式網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )中的移動(dòng)終端不僅具備通信功能,還具備中繼功能和路由功能,通過(guò)多跳傳輸的方式,遠距離通信可以經(jīng)過(guò)中間節點(diǎn)的轉發(fā)來(lái)完成,而整個(gè)網(wǎng)絡(luò )也能夠根據實(shí)際情況自適應地形成任意的網(wǎng)絡(luò )拓撲。另外,移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )可以獨立工作,也可以接入Internet或蜂窩無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ),從而大大擴展了網(wǎng)絡(luò )的傳輸范圍。與常規的通信系統相比,自組織通信網(wǎng)絡(luò )的特點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)自組織、無(wú)需固定中心、動(dòng)態(tài)拓撲和多跳通信,具有組網(wǎng)靈活、抗毀能力強、可快速組網(wǎng)等優(yōu)勢。在常規通信設施失效的情況下,采用移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )可以確保通信網(wǎng)絡(luò )的自動(dòng)、快速部署,確保視頻等高帶寬數據(含話(huà)音)的業(yè)務(wù)需求,并能與靈活的衛星回傳鏈路相結合。使用移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò ),工作人員可以在任意地點(diǎn)、任意時(shí)間、不依賴(lài)任何現有基礎設施進(jìn)行通信,從而在突發(fā)事件現場(chǎng)實(shí)現大范圍通信網(wǎng)絡(luò )的快速部署。將本地自組織通信網(wǎng)絡(luò )與遠程指揮相結合,保證了救援工作的順利進(jìn)行,因此其巨大的政治、經(jīng)濟和社會(huì )價(jià)值是必然的,必將有助于大幅度提高我國在搶險抗災方面的指揮能力和工作效率。
在產(chǎn)業(yè)化方面,目前國內市場(chǎng)上也出現了許多基于自組織網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的通信產(chǎn)品,如用于應急指揮的應急多方即時(shí)語(yǔ)音系統、用于邊疆和偏遠地區等無(wú)移動(dòng)信號覆蓋區域的Ad Hoc系統以及基于OFDM和自組織網(wǎng)絡(luò )的WiMesh系統等。但總的來(lái)講,我國在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )方面的研究還處于理論階段,成熟的產(chǎn)品較少,并且由于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò )的應用主要局限于小范圍,難以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節的參與和開(kāi)發(fā)商投入積極研發(fā)的熱情,龐大的行業(yè)和廣闊的應用需求還沒(méi)有被激發(fā)出來(lái),這使得該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到一定程度的抑制,有待進(jìn)一步的改善。
三、應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統的發(fā)展思路和發(fā)展重點(diǎn)
。ㄒ唬┌l(fā)展思路
1.提高應急指揮信息化建設意識,統一規劃和逐步推進(jìn)
目前整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展總體處于條塊分割的無(wú)序狀態(tài),沒(méi)有形成優(yōu)勢互補、協(xié)調發(fā)展的態(tài)勢,應急指揮物聯(lián)網(wǎng)應用體系框架和發(fā)展路線(xiàn)尚不夠明晰,對應急指揮中物聯(lián)網(wǎng)的需求分析不夠深入甚至比較簡(jiǎn)單,難以形成有代表性的、可大范圍推廣的系統解決方案。為擺脫這一局面,首先必須正確認識信息化,逐步克服“信息孤島化”和“信息碎片化”現象,在應急指揮工作中進(jìn)一步增強信息意識,以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)促進(jìn)應急指揮系統信息化建設的開(kāi)展。其次,應急指揮體系是綜合多種因素的系統工程,不能忽視其中任何一方面因素。最后,必須認識到信息化建設的長(cháng)期性和艱巨性,制訂長(cháng)遠發(fā)展規劃并落實(shí)長(cháng)效工作措施,物聯(lián)網(wǎng)建設是漸進(jìn)的發(fā)展過(guò)程,不能急于求成。
2.重視標準的制定
我國正處于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展初期,物聯(lián)網(wǎng)標準極其缺失,這也是所有行業(yè)在發(fā)展初期面臨的普遍問(wèn)題,我們必須認識到,技術(shù)的研發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)標準的制定同樣重要。制定標準與技術(shù)研發(fā)必須雙管齊下,二者互相交替。一方面,要投入專(zhuān)業(yè)的研發(fā)人員參與標準制定,因為只有研發(fā)人員知道哪些技術(shù)需要標準的統一,才能制定出對技術(shù)有推動(dòng)作用的標準;另一方面,必須重視政策在標準制定過(guò)程中的重要引導作用,政府要引導核心技術(shù)研發(fā)和推進(jìn)標準制定,加強頂層設計。
3.重視對已有系統的整合與銜接
國內大型的應急指揮信息化系統的建設非常少見(jiàn),但也存在許多一些為集中解決某一問(wèn)題而建設的系統,如上海市防災減災指揮的綜合協(xié)調和指揮中心系統、用于調度指揮的多方音視頻通信系統以及分布廣泛的視頻監控系統等,必須重視應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統與現有系統的整合與對接,一方面是功能上的整合與對接,實(shí)現優(yōu)勢互補的效果;另一方面是技術(shù)上的整合與對接,達到信息共享、功能互用的理想局面。首先,忽視已有系統重新建設造成了重復投資和資源浪費,也會(huì )遭到相關(guān)部門(mén)的抵制;其次,物聯(lián)網(wǎng)本身就是一種包容的網(wǎng)絡(luò ),有能力也有必要借助已有的資源;再次,每種技術(shù)都有自身的長(cháng)處和缺陷,多種技術(shù)的融合可以取長(cháng)補短、最大程度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢;最后,通過(guò)對已有系統的整合和對接也可以大大降低系統建設的成本,有助于系統的推廣。
4.重視各種新興技術(shù)的引入與吸納
物聯(lián)網(wǎng)是一種與時(shí)俱進(jìn)的網(wǎng)絡(luò ),從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史不難看出,每一種新技術(shù)的出現,都為物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了生機與活力?梢哉J為,物聯(lián)網(wǎng)并不是一種技術(shù),而是一種思想,任何一種符合物聯(lián)網(wǎng)思想的技術(shù)都可以引入到物聯(lián)網(wǎng)中,RFID、M2M、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、云計算、大數據等技術(shù)都不是作為物聯(lián)網(wǎng)而產(chǎn)生的,但這些技術(shù)產(chǎn)生后都成為了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一份子。因此,發(fā)展應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統也應重視對各種新興技術(shù)的引入與吸納。
5.重視系統層面的建設
通過(guò)自上而下的進(jìn)行規劃與實(shí)施,使用中間件、協(xié)議和格式轉換等方式將不同部門(mén)、不同功能的系統進(jìn)行統一管理、統一調度和實(shí)現信息共享,最終形成互聯(lián)互通、功能全面、智能高效的整體化應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統。
。ǘ┌l(fā)展重點(diǎn)
1.視頻結構化描述
作為突發(fā)事件現場(chǎng)信息的最主要感知手段之一,視頻監控系統正面臨著(zhù)缺乏深度應用的模式、監控網(wǎng)的智慧化程度不高、系統建設的投入產(chǎn)出比低等突出問(wèn)題。而在實(shí)際應用中比較成熟的智能視頻分析技術(shù)也僅是針對單點(diǎn)進(jìn)行分析,分析的結果無(wú)法與整體信息充分融合,從而造成了無(wú)數的數據孤島,也無(wú)法形成高效的檢索手段。在應急指揮領(lǐng)域的視頻監控技術(shù)的發(fā)展中,視頻信息高效提取、各信息系統之間的標準數據交換、不同子系統之間的互聯(lián)互通及不同格式視頻信息之間的語(yǔ)義互操作成為當前亟待解決的問(wèn)題。為此,使視頻監控系統智慧化、語(yǔ)義化和情報化的視頻結構化描述技術(shù)應運而生。視頻結構化描述技術(shù)對應急指揮系統的提升作用主要體現在三個(gè)方面:一方面,將視頻數據轉化為機器可理解的文本信息,實(shí)現在海量視頻信息中準確快速查找及高效預警;另一方面,通過(guò)對視頻進(jìn)行前端分析與篩選,減少視頻傳輸的盲目性,用于視頻傳輸的網(wǎng)絡(luò )帶寬得到了大幅度的節省,不但保證視頻數據調閱共享的實(shí)現,而且也保證了其他業(yè)務(wù)帶寬不被影響。最后,以文本為載體的描述數據,為實(shí)現視頻監控信息與其他信息系統之間的互操作提供了基礎。
2.物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)
系統安全和數據安全對于突發(fā)事件應急指揮具有十分重要的意義。一方面,公共突發(fā)事件的現場(chǎng)數據常常具有保密性質(zhì),不能輕易向外界透漏;另一方面,重、特大的公共突發(fā)事件往往威脅國家安危,必須防止不法分子針對應急系統的惡意干擾和破壞。因此,必須在應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統中增加安全支撐技術(shù),主要包括物聯(lián)網(wǎng)終端安全、接入安全、數據鏈路安全和后臺安全等關(guān)鍵技術(shù)與組件。其中,終端安全是指軟硬件安全和信息存儲安全;接入安全是指接入終端身份可認證、終端行為可監控;數據鏈路安全主要針對機密數據傳輸過(guò)程中的安全;后臺安全是指保護應急指揮和決策中心不受攻擊或者受到攻擊后仍能正常工作。國內針對物聯(lián)網(wǎng)的研究大都針對技術(shù)層面和應用層面,物聯(lián)網(wǎng)安全的研究基礎相對薄弱,物聯(lián)網(wǎng)的特有屬性又使得物聯(lián)網(wǎng)具備傳統網(wǎng)絡(luò )所沒(méi)有的安全威脅,因此,針對物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)的研究成為物聯(lián)網(wǎng)研究不得不面對的課題,必須引起科研人員的重視。
3.高精度移動(dòng)定位與導航技術(shù)
在應急指揮過(guò)程中,對于人員、車(chē)輛和物資的精確定位是必不可少的。目前世界上應用最為廣泛、技術(shù)最為成熟的室外定位技術(shù)是美國“全球定位系統”(GPS),但是這一技術(shù)在應用過(guò)程中存在定位精確度不夠高的缺陷。北斗衛星導航系統是中國獨立研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權的定位系統,目前已經(jīng)開(kāi)始為中國和周邊地區提供定位、導航和事件校正服務(wù)。鑒于應急指揮應用領(lǐng)域的敏感性,有必要在應急指揮物聯(lián)網(wǎng)系統中全面采用北斗衛星導航系統,并基于北斗衛星導航系統研究和開(kāi)發(fā)高精度快速定位技術(shù)(亞米級)、基于海量矢量/衛星地圖數據存儲和繪制技術(shù)等。我國的北斗衛星定位導航系統已經(jīng)在汶川大地震、綿陽(yáng)地震等應急救災事件中發(fā)揮了重大作用。除了室外定位以外,建筑物內部定位、坑道內定位等室內定位技術(shù)對于大型建筑物消防、礦難等突發(fā)事件的應急指揮也具有十分重要的意義,目前具備應用潛力的室內定位技術(shù)有Zigbee定位、WiFi定位、智能視頻定位、無(wú)線(xiàn)定位等,需要結合應急指揮的實(shí)際需求進(jìn)行進(jìn)一步的研究與系統集成。
4.云計算與云存儲
云計算技術(shù)是分布式計算的一種,其基本的概念是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將龐大的計算和數據處理自動(dòng)分拆成無(wú)數相對輕量級的子集,再交給大量的計算機進(jìn)行計算、處理和分析,最后將計算和處理結果提供給用戶(hù)。云存儲是在云計算概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念,是指通過(guò)集群應用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統等功能,將網(wǎng)絡(luò )中大量各種不同類(lèi)型的存儲設備通過(guò)應用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作,共同對外提供數據存儲和業(yè)務(wù)訪(fǎng)問(wèn)功能的一個(gè)系統。將云計算和云存儲應用于應急指揮系統,可以低成本的方式大大提高數據處理的速度和存儲能力,從而解決了大系統中面臨的數據豐富卻不可用、數據充足卻無(wú)空間存儲問(wèn)題。
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