簡介

消防救援解決方案

閱讀 449  ·  發布日期 2018-08-17 09:56:01

物聯網智慧消防平臺是利用物聯網、人工智能、虛擬現實、移動互聯網+等最新技術,配合大數據云計算平臺、火警智能研判、應急救援協同調度指揮等專業應用,實現城市的消防的智能化,是智慧城市消防信息服務的數字化基礎,也是智慧城市智慧感知、互聯互通、智慧化應用架構的重要組成部分。

標簽
詳細內容

背景

滅火救援現場作戰的綜合性強,需要多方面的作戰因素形成完整的作戰體系,難度大、危險性高,既要靈活運用滅火救援戰術,又要措施得當、方法正確。這就需要一套規范完整的滅火救援作戰指揮程序,以最短時間構建滅火救援戰斗組織指揮體系,形成有序的戰斗網絡,指揮部隊迅速有效地展開滅火戰斗,減少和避免亂指揮、瞎指揮、多重指揮、單一指揮或無序指揮的現象發生。完善以計劃指揮為基礎,調度指揮為軸心,現場指揮為龍頭的三位一體的滅火救援指揮體系,增強作戰指揮能力。

滅火救援組織指揮涉及面廣、專業性強,貫穿于出動到滅火救援戰斗結束的全過程,直接關系到滅火救援戰斗的成敗和消防員人身安全。所以,建立完善組織指揮機構與職責,規范組織作戰程序和方法,才能使作戰、通訊、車輛、供水和各級現場指揮員分工協作各得其所,有效實施戰斗意圖和行動方案,確保把握全局、快速反應、及時決策,不間斷地實施組織指揮,時刻掌握戰斗的主動權,充分發揮滅火救援組織指揮體系的最大效能。

概況

隨著社會和經濟的飛速發展,人們對定位與導航的需求日益增加,而這種需求在消防領域內也正日益凸顯。在當今重特大惡性事故日益增多的形勢下,面對各種類型的嚴峻災害,如何在有效提升災害救援的進度和效率的同時,又能最大限度地保障第一線消防戰士個人安危,正成為一個亟待解決的現實問題。顯然,平時系統而扎實的消防演練和培訓是解決這個問題的根本之道。隨著技術的進步,尤其是定位導航技術的進步,將為這個問題的解決提供更加科學的解決方案。

采用現在最先進的MEMS慣性導航技術,實現消防員現場救援全過程的“定位可視化”,且定位準確靈敏,便于指揮協調,從而實現了由傳統“經驗式黑箱救援”向“定位導航式救援”的根本性轉變。

效益

平臺的建立和使用,可以使消防工作方法從傳統的經驗型向信息化型進行轉變,抓好事前防范、事中救援、事后評估、經驗總結,提高重大危險源監管能力,改善應急救援指揮手段,有效減少事故人員和財產損失,產生巨大的經濟效益。

平臺的建成可以有效提高消防救災工作的時效性,可以使高層指揮決策者不用親臨事故現成,也能實時準確掌握現成情況,對事故現場進行遠程指揮和調度。尤其是消防單兵精準定位和建筑物三維建模的實施,可以最大限度的保障一線消防戰士的生命安全,并提升災害救援工作的質量和效率。進而減少災情損失,使人民的生命和財產得到最大程度的保護,產生巨大的社會效益。

系統簡介

物聯網智慧消防平臺是利用物聯網、人工智能、虛擬現實、移動互聯網+等最新技術,配合大數據云計算平臺、火警智能研判、應急救援協同調度指揮等專業應用,實現城市的消防的智能化,是智慧城市消防信息服務的數字化基礎,也是智慧城市智慧感知、互聯互通、智慧化應用架構的重要組成部分。

采用典型物聯網的四層架構,感知層用于收集火災救援現場的各項數據,由傳輸層將數據匯總至中心數據庫,在服務層中對數據進行分析、計算、整合,最終形成以物聯網傳感器為基礎,以大數據整合分析為手段,以可視化圖形化為展示形式,貫穿消防救援事前、事中、事后的物聯網智慧消防平臺。

傳感設備

前端傳感設備包括高性能慣導定位模塊、生命體征傳感器、音視頻采集模塊、空呼表頭、呼救器、對講機、消防單兵移動終端等。消防戰士狀態信息等通過公網3G/4G/GSM無線網絡、專用4G(eLTE)、Mesh自組網等上傳到消防地面指揮站(后臺指揮系統),通過本地高性能計算服務器進行數據融合和數據處理。消防地面指揮站實現地圖三維建模、人員管理、人員定位、軌跡輸出、姿態識別、空呼后場、生命體征監控、報警信息監控等,與總控中心通過專線網絡進行數據交互。

消防員展開消防行動時,通過基礎傳感器如定位模塊、智能空呼表頭、生命體征傳感器等感應消防員狀態信息,通過藍牙、WiFi等方式匯集到帶有通訊功能的呼救器、對講機、消防單兵移動終端上,并獲得轉發。傳感器組合方式靈活,無需操作,自動連接中繼設備,具有體積微小,即裝即用,穩定可靠的特點。系統獨創的中繼方式,不增加消防員負擔,不削減通訊性能,互不干擾,是消防戰士減負工作的重要一步。消防地面指揮站臨場把控整個消防行動,可以下達精準指揮命令:單兵撤退,全體撤退,危險預警,火場內外人數統計,增援搜救,消防員自救等,最大限度保障消防員生命安全

通信設備

     整個系統網絡包括消防前線網絡和中心機房網絡兩部分。消防前端線網絡分為三級,第一級為傳感器和通信終端的網絡,這一級數據量較小,一般為藍牙連接,也可用WiFi連接;第二級為通信終端和數據前臺(信號接收器)的網絡,包括4G專網(eLTE)、GSM/3G/4G公網、無線自組網、Mesh網絡等;第三級為接收器前臺與指揮系統后臺的網絡,本地連接即可。消防單兵定位指揮系統數據和中心機房數據中心可以采用3G/4G無線網絡傳輸,如果為了數據安全可以通過消防專網(預留接口)和公安網絡服務器。

虛擬現實

隨著現代城市的快速發展,火災事故的多發性和滅火救援任務的艱巨性日顯突出,開展消防演練虛擬訓練是新形勢下提高消防部隊訓練質量的必由之路,為消防實戰演練帶來了新的變革,為此可以基于成熟的VR技術,融合消防演練特點,建設一個模擬操作VR平臺,通過實際模擬真實的消防環境,構成一個虛擬在線演練平臺,實現VR模擬培訓;借助極為逼真的基于角色扮演的操作,引導消防實戰演練的新模式;其具有極低的演練培訓成本,可以重復無數次操作。

    可以通過動畫還原真實的火災案例。將消防救援作戰中傳感設備采集到的火災數據體現在動畫中,最終還原消防員在火災中的軌跡。數據包括消防員的心跳、體溫,火災現場的溫度等一系列數據。

提供兩種方式實現消防培訓VR模擬功能。第一種方式是扮演指揮員的角色,工作人員戴上VR設備,在VR場景里可以看到相關消防設備、車輛以及消防兵等逼真的三維呈現效果,可以通過手柄來布置消防員兵力,安排車輛和消防設備,快速到達火災現場。第二種方式就是工作人員戴上VR設備后可以扮演消防員本身,進入火災現場,進行滅火。

系統功能

消防單兵作戰定位

消防單兵作戰指揮系統主要包括5個部分,信息采集模塊、通訊終端、通訊網絡、后臺指揮和總控中心。

其中信息采集模塊包括對消防員位置數據、行動數據、姿態信息、生命體征、空氣瓶使用狀況、音視頻信息、呼救狀態等進行采集。

通訊終端包括呼救器、對講機、可視化終端等。通訊網絡是整個系統的支撐,是信息傳輸的重要保障。

后臺指揮是分為信息展示和命令交互兩個部分,供指揮員了解實時作戰情況和現場決策。

總控中心是數據處理中心,一方面同步后臺指揮情況,另一方面提供數據分析和數據追溯工具。

通過以上五個功能模塊緊密結合,讓火災現場數據可以準確采集、實時傳輸、協同共用,實現消防作戰人員的自主、實時、連續、準確定位,讓消防現場作戰人員可以看得見、聽得清、摸得著,為指揮員提供實時、準確的現場實況,為正確決策和指揮一線作戰提供直觀、可靠的第一手資料,提高消防應急隊伍快速反應、統一指揮、協同作戰能力。

建筑物三維模型搭建

預建模:對消防重點監控單位,系統提供預建模服務,預先對重點場所進行精準3D模型搭建;

快速建模:對沒有進行預建模的起火建筑物,系統提供火災現場根據無人機采集到的起火建筑物三維數據,快速進行三維模型搭建。

目的是為了現場指揮員和指揮中心可以對火災現場有清晰、直觀的了解,為指揮員全局指揮、協調滅火作戰力量,提供可視化的依據,同時結合單兵定位指揮系統,標記每一個消防員在樓層中的位置,以便消防員在發生危險時可以進行快速救援。

軌跡模擬和作戰指揮

根據消防員所佩戴的無線微型定位裝置傳輸回來的三維參數,在建筑三維模型中實現對消防人員的準確定位及高亮標注,便于后方指揮系統實時掌握救援第一線動態。

同時,根據人員定位設備傳輸回來的三維參數在建筑三維中實現人員行走軌跡實時動態模擬,每個的戰士行走的軌跡采用一種顏色表現,便于實時監控消防人員的位置,對于許多極度危險區域,可以提示戰士做好防范,做到救援現場的高效風險防控。

通過三維定位和軌跡模擬功能,可以使指揮人員第一時間查看消防員在樓宇內部分布,同時各個人員有其特有的編號,每個編號均對 應相關消防人員的基本信息等,便于總指揮現場調度和調控。同時還可準確能查看樓宇內部的消防設備分布,每個設備的基本信息及狀態信息等,便于指揮消防員在救援過程中及時啟用。

通過后方指揮員統一調度,以及消防員自身所佩戴的終端設備,在能見度差、情況復雜的救援現場,可實現消防員相互間協同作業,以及實現緊急情況下的隊友搜救、被困人員救助、安全退出引導等。

應急預案模型庫構建

在實施滅火救援的過程中,面對復雜多變的火災現場情況,第一到達火場的消防指揮員要在極短的時間內做出決策,提出一個十分周密的滅火救援實施方案,并迅速下達作戰指令,是非常困難的。如果有一個事先預定好的滅火救援預案作為依據,再結合火場的實際情況,適當的調整和修訂,消防指揮員就可以參照修訂、調整后的滅火救援預案有條不紊的指揮作戰。

因此,消防應急預案作為應對各類突發火災事故,減少人員傷亡和財產損失的重要對策,成為大限度減少人員傷亡和財產損失的重要保證,可以極大的提高滅火救援效率、消防應急指揮和處置能力。

應急預案模型庫的構建,基于三維平臺,利用虛擬仿真技術,模擬消防工作真實環境,將模擬場景的地面特征、生態環境、建筑物及城市基礎設施等信息進行虛擬仿真,形成一個可視化、直觀性、可用性強的三維模擬預案場景。

通過歷史救援數據的收集,在三維應急預案系統中進行場景的標繪,設置完畢后可以在三維場景中進行反復推演,直到達到合適的效果后,再根據系統的最終結果,生成可實際應用的預案腳本,用于后續的演練指導。

三維應急預案模擬演練

依托當前先進的VR(虛擬現實技術)開發多種不同的消防訓練系統,從而實現多種訓練目的,如:技能、戰術、協同、指揮等。構建出一個具有信息顯示、消防展廳、消防演練、滅火救援、火勢評估等功能模塊的消防安全應急虛擬系統。同時還提供自由漫游、交互式操作、人員疏散、緊急救援、滅火操作以及各類信息顯示等功能。并提供綜合評判。采用分布式訓練系統,各級指揮員和參謀人員可同時進行訓練,以提高大型火場聯合作戰的指揮、協同能力。

提供應急預案演練功能,該功能將傳統消防演習流程通過三維模擬的方式進行展現,能夠再現真實火災救援場景,最大限度的對消防官兵進行強化訓練,針對不同火災進行救援模擬演練,達到接警及時、調度迅速、救援高效,充分利用與協調各個作戰部門與戰士之間的關系,在日常訓練中起到輔助訓練的作用。

通過消防救援三維場景替代傳統的二維預案,通過歷史火災數值模擬和消防員行為模擬的仿真,最大限度模擬真實火災的發生、發展過程,及在滅火救援過程中各級決策與指揮人員、火災事故現場救援人員的反應和行動過程,并及時的反映出火災處理過程中出現的問題,可以提高消防隊員的反應能力,加強消防系統整體的應急和協同作戰能力。

消防戰士可以選擇不同角色進入虛擬火災場景,角色跟隨并學習消防專家對消防器材的正確操作演示以及正確逃生等行為活動,并與學習者之前在展廳所掌握的知識相結合,形成知識的重構,加強對知識的掌握和領會。

虛擬角色可以進行滅火操作、人員安全疏散等行為活動。角色進入不同的場景,可以由系統隨機選擇或自己控制選擇起火點,角色通過地圖找到起火位置和附近的消防設施,可以實時獲取和操作消防器材,在相關信息和配套設備的支持下進行滅火作戰,同時實施人員疏散救援活動。逼真的虛擬滅火救援演練活動不但使學習者熟練地掌握滅火消防器材的操作技術和救援技能,而且使其從心理上克服對火災的恐懼心理。

火災事后統計與分析

火災歷史分析可以顯示地區所有發生火災發生記錄,并能夠通過不同維度對火災發生的地點、時間、原因、單位、建筑等進行統計和分析。通過對不同因素的查詢,查找火災發生的原因。

火災追溯可以顯示每次發生火災救援的全過程,從到達現場到救援結束,通過對火災救援的過程的分析,可以了解火災救援的教訓和經驗,從而對后續發現火災的救援力量部署提供重要依據。

消防數據中心

以物聯設備采集信息數據庫、三維模型庫和應急預案庫為基礎,以單兵作戰指揮系統,應急演練系統,數據分析系統,信息可視化技術為手段,對消防聯合作戰,進行分析、計劃、組織、協調和管理控制等指揮和輔助決策;可以實時監控消防中隊的火警處理情況以及信息反饋、輔助決策功能,同時負責全市消防單位的指揮及調度,能夠在重大、特大火災事故中,實現跨區域聯合作戰,指揮調度各消防中隊作戰力量。

系統為指揮領導和參與指揮的業務人員和專家,提供各種不間斷、可靠的通信和信息服務,提供決策依據、分析手段、指揮命令實施部署和監督方法,能及時、有效地調集各種資源,實施控制和救援工作,減輕火災及各種災害事故對人民生命和財產造成的威脅,用最有效的控制手段和較小的資源投入,將可能造成的人員傷亡和財產損失控制在最小范圍內。