文/應(yīng)急管理部上海消防研究所 鐘琳 陳強(qiáng)

1. 引言

應(yīng)急避難場(chǎng)所是指在城市中人口集聚地附近，以應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害為主，兼顧其他災(zāi)害事故，用于接納受災(zāi)居民緊急疏散、臨時(shí)或較長(zhǎng)時(shí)間避難及生活，確保避難居民安全，避免災(zāi)后次生災(zāi)害危害，并可供政府組織開展救災(zāi)工作的場(chǎng)所。作為災(zāi)害發(fā)生后受難群眾、生活物資、救援裝備高度集中的場(chǎng)所，一方面電力線路故障、防火間距不足、可燃物資堆積等不利條件極易引發(fā)火災(zāi)事故；另一方面發(fā)生火災(zāi)事故后，場(chǎng)地受限、疏散困難等原因造成救援處置困難。

目前，我國(guó)消防專業(yè)隊(duì)伍是執(zhí)行應(yīng)急救援工作的主體，負(fù)責(zé)完成火災(zāi)撲救、應(yīng)急救援任務(wù)以及重大活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)消防勤務(wù)等各類任務(wù)。在開展避難場(chǎng)所火災(zāi)事故救援中，必然會(huì)面臨隨著二次災(zāi)害基礎(chǔ)設(shè)施破壞嚴(yán)重、火災(zāi)發(fā)生發(fā)展迅速、人員聚集疏散指揮難度增大、跨區(qū)作戰(zhàn)力量調(diào)度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏等多種不利條件。因此提高對(duì)救援人員日常和救援現(xiàn)場(chǎng)的管理，是有效提升救援處置效率的重要途徑。

本文提出利用現(xiàn)有的微電子技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)，結(jié)合可穿戴智能終端自身特性，通過研究救援工作中人員管理的形式和模式，結(jié)合現(xiàn)有救援工作現(xiàn)實(shí)需求，提出一種實(shí)用的、基于可穿戴智能終端的救援人員通信與身份識(shí)別用智能終端，并在此基礎(chǔ)上規(guī)劃人員管理軟件體系結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)救援隊(duì)伍日常和戰(zhàn)時(shí)管理用系統(tǒng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)救援人員日常管理、指揮調(diào)度、統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)字化、智能化、實(shí)時(shí)化。

2. 城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)主要由救援人員智能手表、救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器、救援人員管理服務(wù)器三部分組成，并分別實(shí)現(xiàn)“前端采集”→“現(xiàn)場(chǎng)匯總”→“后場(chǎng)應(yīng)用”的數(shù)據(jù)傳輸流程。其中系統(tǒng)關(guān)鍵是針對(duì)救援人員實(shí)戰(zhàn)需要，具有計(jì)步、心率、語音、攝像/影、撥號(hào)、藍(lán)牙、短信、定位等功能的救援人員智能手表。救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器主要用于救援現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)、指揮作戰(zhàn)等；救援人員管理服務(wù)器主要針對(duì)消防接處警流程和日常使用特點(diǎn)，具有定時(shí)檢測(cè)、輔助定位、電子路徑、出警登車掃描、出入?yún)R總統(tǒng)計(jì)、火場(chǎng)人員分布、日常請(qǐng)銷假管理等功能。系統(tǒng)整體如圖1所示。

圖1 城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)工作流程圖

圖2 救援人員智能手表硬件支撐圖

3. 救援人員智能手表設(shè)計(jì)

救援人員智能手表是城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)的核心，由智能手表和RFID芯片兩個(gè)獨(dú)立部分組成，通過嵌入式連接組合在一起。智能手表部分結(jié)合了通信、音視頻、顯示、傳感等多種功能，與智能手機(jī)同步后，實(shí)現(xiàn)電話、短信的接聽與查看等功能。傳感模塊將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，通過主控模塊的處理，按需要進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和傳輸。后臺(tái)人員管理平臺(tái)接收到數(shù)據(jù)后，可集中進(jìn)行顯示和分析。RFID芯片部分記錄了救援人員的身份信息，可與消防站點(diǎn)的固定式讀寫器、救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器形成交互，從而達(dá)到人員管理功能。

根據(jù)我國(guó)消防部隊(duì)管理的相關(guān)規(guī)定和要求。救援人員智能手表功能應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮。

（1）智能手表的使用需要能夠滿足《消防部隊(duì)作戰(zhàn)訓(xùn)練安全要?jiǎng)t》《消防部隊(duì)執(zhí)勤戰(zhàn)斗條例》等規(guī)定，在使用電子通信類產(chǎn)品時(shí)，需要嚴(yán)格控制視頻、相機(jī)的使用場(chǎng)合，因此需要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)智能手表攝像頭的人工控制。

（2）智能手表心率模塊應(yīng)能對(duì)人體心率進(jìn)行探測(cè)。

（3）語音模塊應(yīng)能采集救援人員聲音，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器，用于統(tǒng)一匯總。

（4）智能手表應(yīng)具有撤退指示振動(dòng)功能，當(dāng)接收到撤退命令時(shí)，能夠提醒救援人員進(jìn)行撤離。

（5）智能手表應(yīng)具有接聽電話、時(shí)鐘、秒表、短信查看、記步等一般功能。

智能手表在硬件功能上主要需要支持通信、交互、信息采集與處理和存儲(chǔ)四大功能。通信是具有適合組網(wǎng)功能的模塊，由GPRS芯片、藍(lán)牙芯片、WIFI芯片等組成，可以將傳感模塊采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺(tái)接受端，實(shí)現(xiàn)前后數(shù)據(jù)鏈的建立；交互是指智能手表與人的交互，主要指人用來操作輸入/輸出設(shè)備，輸入設(shè)備包括語音、電容式觸摸屏等，實(shí)現(xiàn)指令的操作和顯示反饋；信息采集與處理設(shè)備主要包括兩類，一類是用來采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的設(shè)備；一類是用來采集救援人員生理情況的設(shè)備。采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的設(shè)備包括，語音采集設(shè)備麥克風(fēng)，視頻采集設(shè)備攝像頭。采集消防隊(duì)員生理情況的設(shè)備主要是一系列傳感設(shè)備，包括心率傳感器、三軸傳感器等，與救援人員身體緊密接觸，用來實(shí)時(shí)監(jiān)控救援人員的心率等情況，及時(shí)準(zhǔn)確反映人員的身體狀況。最后是存儲(chǔ)設(shè)備，用來拍攝的相關(guān)視頻或圖片、日常使用的其他數(shù)據(jù)，以及智能手表使用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用工具等。智能手表硬件組成如圖所示。

圖3 智能手表硬件結(jié)構(gòu)框圖

4. 救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器設(shè)計(jì)

救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器由一個(gè)耐摔、防水、可長(zhǎng)時(shí)間工作的平板電腦及相關(guān)應(yīng)用軟件組成。通過藍(lán)牙模塊、NFC模塊，對(duì)智能手表和其上攜帶的RFID標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，采集相對(duì)應(yīng)的救援人員信息。便攜點(diǎn)名器一般放置于救援車輛上，由安全員帶入應(yīng)急避難處置現(xiàn)場(chǎng)。在接到出警信號(hào)后，便攜點(diǎn)名器將自動(dòng)掃描周圍智能手表藍(lán)牙信號(hào)，將藍(lán)牙地址與救援人員管理服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)人員登車后的自動(dòng)掃描，并實(shí)時(shí)將出動(dòng)的人員身份、數(shù)量，出動(dòng)的時(shí)間、出動(dòng)的車輛信息一同上傳，便于數(shù)據(jù)的匯總。在到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，安全員攜帶便攜點(diǎn)名器到達(dá)設(shè)定的安全出入口，掃描進(jìn)出火場(chǎng)的救援人員智能手表電子標(biāo)簽，記錄救援人員的身份、數(shù)量、出入時(shí)間、位置等關(guān)鍵信息，同時(shí)上傳至救援人員管理服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)化的現(xiàn)場(chǎng)人員管理。救援現(xiàn)場(chǎng)便攜點(diǎn)名器具體功能如下。

（1）顯示多人的心率數(shù)據(jù)：包括多人的信息列表項(xiàng)，此時(shí)該救援人員的心率數(shù)據(jù)。

（2）顯示多人的實(shí)時(shí)地址：包括多人的信息列表項(xiàng)；救援人員的實(shí)時(shí)位置、經(jīng)緯度坐標(biāo)、時(shí)間，在數(shù)字地圖中的解析位置。

（3）顯示多人的時(shí)間信息：包括多人信息列表項(xiàng)；顯示多人的到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐；顯示多人進(jìn)入火場(chǎng)時(shí)間，包括進(jìn)入火場(chǎng)的時(shí)間點(diǎn)，在火場(chǎng)內(nèi)的時(shí)間長(zhǎng)短，出火場(chǎng)的時(shí)間點(diǎn)等信息；能夠分析其多個(gè)出入口邏輯進(jìn)出關(guān)系，真實(shí)、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)反映出在救援人員在進(jìn)入火場(chǎng)后的時(shí)間長(zhǎng)短數(shù)據(jù)。

（4）登車自動(dòng)掃描：能進(jìn)行火災(zāi)接警，與人員管理服務(wù)器數(shù)據(jù)庫聯(lián)動(dòng)，對(duì)消防出動(dòng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和匯總；便攜點(diǎn)名器接警后，對(duì)周圍佩戴智能手表救援人員進(jìn)行自動(dòng)掃描，自動(dòng)記錄藍(lán)牙物理地址，進(jìn)一步與后臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫匹配后，顯示周圍救援人員的身份信息，同時(shí)進(jìn)行上傳。

（5）報(bào)警功能：通過對(duì)進(jìn)入時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)的15分鐘倒計(jì)時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)救援人員在進(jìn)入火場(chǎng)時(shí)間超過15分鐘而未從出口走出，則進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。

（6）登錄功能：通過掃描智能手表電子標(biāo)簽，獲取人員對(duì)應(yīng)信息，并進(jìn)行登錄。

5. 救援人員管理服務(wù)器設(shè)計(jì)

救援人員管理服務(wù)器主要是將救援人員的身份、位置、體征、語音等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、存儲(chǔ)、瀏覽、管理。系統(tǒng)一方面接收智能手表、固定/便攜點(diǎn)名器傳輸來的數(shù)據(jù)，一方面根據(jù)不同權(quán)限等級(jí)，開放對(duì)外管理平臺(tái)功能，使各級(jí)消防指揮員能夠?qū)ο螺牭娜藛T全面進(jìn)行掌握，實(shí)現(xiàn)對(duì)日常人員請(qǐng)銷假、戰(zhàn)時(shí)人員分布、警情、救援處置戰(zhàn)斗等數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和顯示，同時(shí)統(tǒng)計(jì)分析某中隊(duì)出警數(shù)據(jù)、某隊(duì)員作戰(zhàn)數(shù)據(jù)、某場(chǎng)火災(zāi)整體數(shù)據(jù)，為數(shù)字化戰(zhàn)評(píng)提供技術(shù)支撐。系統(tǒng)架構(gòu)如圖所示。

救援人員管理服務(wù)器主要設(shè)計(jì)了作戰(zhàn)管理、部隊(duì)管理、警情管理、統(tǒng)計(jì)分析、信息管理等五大功能模塊，具體實(shí)現(xiàn)功能如下。

（1）作戰(zhàn)管理：主要針對(duì)消防部隊(duì)當(dāng)日作戰(zhàn)管理和作戰(zhàn)記錄管理進(jìn)行管理，為消防指揮員在指揮中心綜合管理提供支撐。其中當(dāng)日作戰(zhàn)管理，顯示了目前下轄消防中隊(duì)日出警情況，任意點(diǎn)擊火警案例，都可以在背景地圖上進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)顯示了當(dāng)日統(tǒng)計(jì)分析；作戰(zhàn)記錄中記錄了所有發(fā)生火災(zāi)的救援處置情況。

（2）部隊(duì)管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)日常消防隊(duì)站內(nèi)查夜情況的記錄，請(qǐng)銷假管理中對(duì)救援人員請(qǐng)假與銷假進(jìn)行了管理。

（3）警情管理：可在該模塊中設(shè)定火災(zāi)發(fā)生案例，并指定接警部隊(duì)。該模塊的信息可于消防接處警系統(tǒng)相溝通，實(shí)現(xiàn)消防部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)出動(dòng)數(shù)字化。

（4）統(tǒng)計(jì)分析：是針對(duì)消防處置過程中人員、車輛、藥劑等使用情況的統(tǒng)計(jì)。該模塊主要通過與其他消防管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集，補(bǔ)充救援人員管理系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)救援現(xiàn)場(chǎng)的多數(shù)據(jù)顯示和實(shí)時(shí)輔助決策。

（5）信息管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)救援人員按照姓名、編號(hào)、證件號(hào)、警銜時(shí)間、支隊(duì)、大隊(duì)、中隊(duì)、家庭住址、職務(wù)、婚姻情況、工作時(shí)間等常態(tài)信息以及手表唯一碼（rfid電子身份標(biāo)簽）進(jìn)行初始設(shè)置。同時(shí)可對(duì)消防車輛所屬支隊(duì)、大隊(duì)、中隊(duì)、狀態(tài)、車牌號(hào)、車輛種類、負(fù)責(zé)人、便攜點(diǎn)名器、配備時(shí)間等信息進(jìn)行初始設(shè)置。

圖4 消防人員管理系統(tǒng)架構(gòu)

6. 小結(jié)

本文提出的城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)是基于消防部隊(duì)實(shí)際工作中對(duì)日常和戰(zhàn)時(shí)人員管理和城市應(yīng)急避難場(chǎng)所安全需求而產(chǎn)生的。城市避難場(chǎng)所救援人員管理系統(tǒng)通過智能手表、便攜點(diǎn)名器的協(xié)同配合，實(shí)現(xiàn)了救援人員身份信息、位置信息、體征信息、語音數(shù)據(jù)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)信息的準(zhǔn)確獲?。煌ㄟ^后臺(tái)管理服務(wù)器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)救援人員各類數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析和歸納，為應(yīng)急救援處置精確指揮和日常隊(duì)站有序管理，提供了真實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和科學(xué)的實(shí)施方案。系統(tǒng)充分將可穿戴技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、復(fù)合定位技術(shù)、傳感器技術(shù)等新型技術(shù)應(yīng)用到消防與應(yīng)急救援領(lǐng)域，對(duì)于提高人員管理水平、增強(qiáng)消防指揮能力，提升消防科技水平，實(shí)現(xiàn)消防工作跨越式發(fā)展，做出了有益的嘗試，為下一步推廣物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)消防應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。