顏晗 劉洪永 范圍宇 王玉珊 宋霏

摘要：室外定位系統(tǒng)極大方便了人們的出行生活，近年來室內定位技術也在不斷發(fā)展，成為時代科技熱門。本文首先列舉了幾類目前常見的室內定位技術，并對其發(fā)展現(xiàn)狀進行闡述，然后針對消防救援過程中存在的風險、問題，對現(xiàn)階段的消防人員定位設備進行闡述，并對未來消防領域中室內人員定位技術與設備的應用前景進行了研究討論并提出相應意見。

關鍵詞：消防救援;室內定位技術;定位設備;人員安全

中圖分類號：TU998.1? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）04-0009-04

隨著科技的不斷發(fā)展，定位技術受到了人們的關注，出現(xiàn)了GPS（Global Positioning System）、北斗定位系統(tǒng)等室外定位系統(tǒng)，室外定位系統(tǒng)目前發(fā)展較為成熟，已經廣泛應用于軍、民等領域，為人們提供精確的定位服務。但由于人們80%的時間在室內活動，衛(wèi)星信號經過長距離傳播，加之樹木和建筑物的遮蔽，使其在室內定位的精確度大大降低，而精確的室內定位，可以在控制人員流量、引導人員疏散、確定人員行蹤等方面提供很大的幫助，室內定位技術的應用前景十分廣闊。

1? 室內人員定位技術概述

1.1? 藍牙定位技術

藍牙是一種設備間的短距離無線通信技術，具有較低的功耗，不會像紅外線一樣受墻壁遮擋的影響，可以進行非視距傳輸，但是易受其他噪聲的干擾造成精度下降，而且傳輸距離較短，一般為10m左右，因此在大型場所中進行定位時，需要布設更多的接收器，使定位成本上漲。

1.2? 射頻識別技術

射頻識別（Radio Frequency Identification， RFID）技術通過無線射頻方式進行目標識別和數(shù)據(jù)交換。其定位設備的體積比較小，便于攜帶，但是傳播距離有限，不適用于大場所，且不具備通信功能，不適合大面積推廣使用。

1.3? 超寬帶技術

超寬帶（Ultra-WideBand，UWB）技術主要利用TOA/TDOA/AOA等方法進行定位，具有抗干擾性能力強、傳輸速率高、發(fā)射功率低、定位精度高等特點，但是其信號傳輸受到距離的影響，高頻信號強度衰減很快，所以通信距離較短，并且設備的安裝、維護費用較高，大范圍使用成本較高。

1.4? Zigbee技術

Zigbee是一種應用于短距離和低速率下的無線通信技術。其定位原理是設置一定數(shù)量的節(jié)點，通過節(jié)點之間的傳輸實現(xiàn)定位，具有低功耗、成本低、時延短、安全可靠的特點，但由于需要使用Zigbee基站模塊和Zigbee定位模塊，所以研發(fā)周期較長，需要安裝額外的模塊，無法進行大范圍的推廣。

1.5? Wi-Fi定位技術

Wi-Fi定位主要有TOA/TDOA/AOA方法和基于RSSI的定位方法，與其他定位方法相比，Wi-Fi定位具有穩(wěn)定性強、不需要額外安裝設備、成本較低等優(yōu)點，但是Wi-Fi容易受到遮擋物的影響而產生多徑效應，影響最終的定位精度。各定位技術的參數(shù)如表1所示[1-2]。

2? 民用領域應用現(xiàn)狀

相較于室外定位技術，室內定位技術的起步較晚，但室內定位技術擁有廣闊的前景，目前發(fā)展十分迅速，已應用于部分場所，提供智能室內人員定位服務。

2.1? 智慧醫(yī)院應用現(xiàn)狀

目前醫(yī)院區(qū)域存在場景面積大、科室分散等問題，會導致就診者迷路，從而增加門診區(qū)域的人員擁擠程度，加大醫(yī)院管理困難。針對上述問題，部分醫(yī)院已推出了“智慧地圖”等功能[3]，通過iBeacon或Wi-Fi等手段對人員進行定位，從而在App上顯示相關路線，引導患者就醫(yī)，降低患者迷路的概率，提高了醫(yī)院的就診效率。

2.2? 智慧超市應用現(xiàn)狀

商場等場所日常人流量較大，不便于商家的管理。對此，部分商家采用Wi-Fi等室內定位技術對人流量進行統(tǒng)計，確保區(qū)域內的人員總數(shù)在可承載范圍內，避免人員擁堵造成安全問題。此外，商家通過在商品貨架上添加RFID射頻標簽等方式確定對各類商品進行定位，通過線上App等智能軟件等進行推送，方便用戶確定所需物品的位置，有利于避免因過長時間逗留而導致的人員擁堵。

2.3? 智慧物流倉庫應用現(xiàn)狀

目前某些大型快遞企業(yè)的物流倉庫已經實現(xiàn)了自動化，利用機器人進行分揀、運輸?shù)裙ぷ?。部分學者將RFID技術應用于物流倉儲中心的貨物位置追蹤[4]，還有將RFID技術與紅外線檢測方案結合，應用于運輸設備的位置信息獲取工作中，彌補了單一定位技術定位誤差較大的缺點，取得了不錯的效果[5]。依靠室內定位技術，傳統(tǒng)的快遞行業(yè)實現(xiàn)了智能化發(fā)展，提高了行業(yè)工作效率。

3? 消防領域應用研究

除了上述領域外，室內定位技術在礦井、中小學校、體育館等場所也進行了應用，為人們提供較為精確的人員定位服務，為管理層高效可靠的管理提供數(shù)據(jù)支持，應用范圍不斷擴大，而室內人員定位技術對消防應急救援等也可以提供巨大幫助。

3.1? 遇險消防員救援的應用分析

火災現(xiàn)場充滿了不確定性，由于火場燃燒面積大、火災荷載高，容易出爆炸、轟燃等不可控事故，嚴重危及消防人員的安全。近年來，時常出現(xiàn)消防人員在滅火救援過程中傷亡的消息，2020年4月22日，上海金山區(qū)勝瑞電子科技公司發(fā)生火災，造成6名員工死亡，2名消防員犧牲;2021年12月31日，大連新長興市場地下二層發(fā)生嚴重火災，造成8人死亡，1名消防員不幸犧牲。我國消防救援活動中出現(xiàn)消防員傷亡原因主要有：救援環(huán)境復雜、消防裝備不科學、消防員救援經驗不足、缺乏應有的安全防護意識等[6]。當消防員在火場中遇到危險時，僅憑現(xiàn)場指揮人員利用通信等方式無法第一時間確定位置并給予救援，此時便可利用室內定位技術對遇險消防人員進行定位并進行準確救援?；谶@一研究方向，目前已研發(fā)出針對消防人員的定位設備，如基于慣性導航技術的消防人員引導系統(tǒng)[7]、Zigbee定位技術[8]和裝有GPS定位設備的消防救援靴[9]等保障設備，圖1為一種室內人員定位設備與系統(tǒng)示意圖。這些設備可以幫助現(xiàn)場指揮人員了解消防員位置，及時做出戰(zhàn)術調整或救援，減少消防員的傷亡[10]。03B48D5C-9543-43F3-92C4-751F32EE000E

3.2? 火災人員疏散的應用分析

隨著我國經濟社會的發(fā)展，歌舞娛樂等公共復雜建筑逐漸增多，公共娛樂場所火災起數(shù)也大幅增加，飯店、商場、電影院等公共場所容易發(fā)生群死群傷的重大火災，例如震驚全國的河南洛陽東都商廈“12·25”特大火災事故，造成309人死亡。商場火災存在溫度上升快、煙霧影響大、蔓延迅速等特點，并且商場內部結構復雜，所以人員疏散困難[11]，而傳統(tǒng)的疏散指示手段尚無法根據(jù)起火位置重新規(guī)劃疏散方向和路徑。此時便可利用室內人員定位技術進行智能疏散。

相較于室內定位技術在消防員救援領域的應用場景，人員疏散領域針對的是普通群眾，統(tǒng)一配備定位模塊的實施難度較大，因此應選用無需額外定位模塊的室內定位技術進行應用，如Wi-Fi定位技術可利用大眾手中的智能手機實現(xiàn)人員的定位;除此之外，還應確保定位的精度能滿足疏散的需求，如TOA技術對時間精確度要求極為嚴格，必須保證接收器和定位設備具有超高精度的時鐘同步，因此設備成本較高，應用推廣較為困難;最后針對公共場景，應用的室內定位技術對人員的干擾應較小，且成本較低，布設較為簡便。室內人員定位技術一旦應用于公共區(qū)域，便可為人流量管控、火災人員定位以及疏散引導等提供重要幫助。

3.3? 火災被困人員救援的應用分析

相較于工廠、倉庫等大型倉儲類建筑，商場等公共娛樂建筑的形式更加多樣，內部空間更加復雜，并且具有人員密集、人流量大的特點，一旦發(fā)生火災，人員無法及時疏散，會導致一部分人員被困在著火建筑內部，此時復雜的建筑結構會使被困人員的定位變得困難，加大了消防員的救援難度，貽誤救援時機，造成室內人員或消防員傷亡。室內定位技術在被困人員定位方面也能發(fā)揮巨大作用。利用Zigbee、藍牙、Wi-Fi等定位技術可以確定室內被困人員的具體位置或大體房間，使消防救援人員可以第一時間進行營救，如圖2所示，相比于現(xiàn)在廣泛采用的逐層、逐房間、地毯式搜救，利用室內人員定位技術的搜救模式所需時間更短、搜救效率更高，并且無需被困人員進行呼救操作，保存被困人員體力，也有助于發(fā)現(xiàn)昏迷被困人員，極大程度把握黃金救援時間，有助于減小被困人員的傷亡。

4? 建議與展望

本文從遇險消防員救援、人員疏散、被困人員救援共3個典型方面對室內人員定位技術在消防工作實際中的應用加以研究，希望能夠為室內人員定位技術的發(fā)展和在消防領域的應用提供一些可借鑒的思路，在可見的未來，其應用前景必將更加廣闊。為使室內定位技術更好應用于消防領域，基于室內定位技術的發(fā)展現(xiàn)狀，下面從四個方面對室內人員定位技術在消防領域的應用加以展望、建議。

4.1? 健全室內人員定位技術的應用管理體制

應急管理部消防救援局應在消防裝備發(fā)展總體規(guī)劃中加入室內人員定位系統(tǒng)建設的有關內容，制定室內人員定位技術消防發(fā)展規(guī)范，包括行業(yè)標準和配套措施，建立健全研發(fā)、列裝、應用、管理、創(chuàng)新等多方面工作機制。做好頂層設計，重點考慮室內人員定位技術的設備研發(fā)和應用安裝等環(huán)節(jié)，建議出臺相關應用規(guī)劃，對室內人員定位技術的應用與安裝標準進行統(tǒng)一劃定。

4.2? 建立消防領域室內人員定位設備的生產使用標準

由于火災現(xiàn)場具有高溫、有毒煙氣濃度大、能見度低等特點，普通設備在火場中容易受到損壞而無法進行工作，將室內人員定位設備應用于消防領域應充分考慮火災的破壞性，消防設備生產企業(yè)應出臺相關設備標準，要通過不斷地測試論證，保障設備參數(shù)達標，優(yōu)中選優(yōu)，明確室內人員定位設備的制造要求、配備品牌和型號的范圍，如采用耐火外殼與結構，保證設備能夠一定程度上耐受火焰的灼燒，保持結構完整;開發(fā)火災場景匹配算法，較好應對煙氣對定位效果的干擾;采用消防應急電源等供電方式。通過對室內人員定位設備的選材制造等環(huán)節(jié)嚴格把關，保證其在火場中持續(xù)正常工作，滿足實戰(zhàn)的需求。

4.3? 加強定位系統(tǒng)操作人才培養(yǎng)

目前我國消防隊員對特勤裝備的掌握程度較低[12]，相關院校及消防隊等應加強專業(yè)人員培養(yǎng)，構建“全方位人才”體系。在配備有室內人員定位設備的商場等場所的消防控制室等重要位置應有掌握定位技術操作技能的相關人員值守，可以對異常情況進行處理分析，一旦發(fā)生火災等安全事故可以利用系統(tǒng)進行安全疏散、危險人員識別等操作，掌握火災發(fā)展情況與人員被困信息，及時與消防救援人員進行交流溝通，為滅火救援決策的制定提供數(shù)據(jù)幫助。根據(jù)相關技術的技術原理等，出臺《火災室內人員定位系統(tǒng)操作規(guī)范》，通過與設備生產廠商會商研討、共同保障，實現(xiàn)相互交流與學習。

4.4? 構建室內人員定位系統(tǒng)區(qū)域聯(lián)網機制

各省、市的應急管理部消防救援局可以對本區(qū)域內配備室內人員定位系統(tǒng)的火災重點防護單位進行系統(tǒng)聯(lián)網，將各單位的定位數(shù)據(jù)匯集至指揮中心，在接收到單位報警信號后可以第一時間調取相關單位的人員定位數(shù)據(jù)，了解人員疏散情況，確認是否存在被困人員，及時制定滅火、救援策略。

5? 結語

本文對目前室內定位技術的發(fā)展現(xiàn)狀進行了闡述，可以看出室內定位技術的定位精度能滿足消防等領域的需求，在消防領域具有廣闊的應用空間，但由于目前缺乏統(tǒng)一的技術標準與規(guī)范以及人們對信息安全性的擔憂，使室內定位技術的推廣普及較為困難。未來應加強信息安全研究以及火災等惡劣環(huán)境的適用性研究工作，使室內定位技術更快應用于消防領域，減少火災的人員傷亡與損失，同時為公共安全的應急智能決策提供數(shù)據(jù)幫助。

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