消防實戰(zhàn)的數(shù)字化技術(shù)

1、消防實戰(zhàn)的數(shù)字化技術(shù)當前的城市消防報警設備均為獨立系統(tǒng)，當火災發(fā)生時往往不能及時上報,以致形成火勢蔓延，造成重大損失。伴隨著信息技術(shù)與計算機技術(shù)的飛速發(fā)展, 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展呈現(xiàn)“三網(wǎng)融合”的趨勢，即傳統(tǒng)的電話通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、 計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)正在相互滲透、相互融合。對于消防工作來說，要借助于這一技術(shù)“東風”，改變城市消防報警系統(tǒng)現(xiàn)狀，實現(xiàn)城市消防信息的數(shù)字化。城市消防數(shù)字化后，實現(xiàn)火災報警全程自動化，可有效地減少人工轉(zhuǎn)報環(huán)節(jié) 可能造成的火警漏報、遲報，實現(xiàn)對城市入網(wǎng)火災自動報警系統(tǒng)工作狀態(tài)實時集中監(jiān)控與管理。該系統(tǒng)能將互聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)消防系統(tǒng)上級對下級 部門的信息查詢、數(shù)據(jù)共享，

2、可使上級部門隨時掌握各城市的消防狀況。可使城 市消防形成一個安全防范網(wǎng)，對提高城市消防安全水平有著重要的現(xiàn)實意義和經(jīng) 濟意義。“數(shù)字化消防”主要是以基于 Web方式的可交互式三維物件、三維場景的網(wǎng)絡三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)。該技術(shù)以國際標準的Extensible3D，即X3D為基礎，結(jié) 合正在發(fā)展的XML JAVA等先進技術(shù)，包括了更強大、更高效的 3D計算能力, 并通過整合各類多媒體技術(shù)，從而建設一個數(shù)字化消防平臺。在這個數(shù)字化消防平臺中，可以結(jié)合消防的日常執(zhí)勤訓練、火警受理、火場指揮、輔助決策、綜合 管理等方面進行諸多的技術(shù)開發(fā)。此系統(tǒng)利用GSM筆窩網(wǎng)為通訊平臺，充分利用 現(xiàn)代社會中強大的通訊資源

3、，使之服務于現(xiàn)代消防事業(yè)，克服了采用有線或?qū)＞W(wǎng) 作為通信手段所帶來的可靠性差、 投資大、日常維護困難等缺點。該系統(tǒng)集語音 技術(shù)、GSM蜂窩通訊技術(shù)、電子地圖技術(shù)（GIS）、網(wǎng)絡技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)和計算機遠程通訊技術(shù)于一身， 組成新一代聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、 調(diào)度指揮系統(tǒng)。 系統(tǒng)由城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控、119調(diào)度指揮中心系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡系統(tǒng)、GIS地理信息 處理系統(tǒng)和用戶端消防網(wǎng)絡監(jiān)控器等設備組成。、城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控、 119 調(diào)度指揮中心是專門對各單位的火災報警系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控、監(jiān)測，面向火災報警的緊急處理、調(diào)度而設計的。系統(tǒng)主要由智能接受卡、管理微機和管理軟件、遠程維護軟件、打印機和UPS等組成。

4、119 調(diào)度指揮中心負責整個系統(tǒng)的接警工作， 一般由消防支隊直接管理， 作為火災發(fā) 生前的最后一道保險， 它的作用是非常重要的。 它是全市消防資料的所在地， 重 要部門和重點單位信息可以在此查到。二、通訊網(wǎng)絡系統(tǒng)。 本系統(tǒng)將防火區(qū)域火災報警控制器的信息經(jīng)過處理后通 過無線網(wǎng)絡傳送到城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控中心，中心可以對防火區(qū)域進行管理和監(jiān) 控。三、GIS地理信息處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)是為了獲取、儲存、顯示、查詢定位數(shù) 據(jù)而建立的計算機數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)， 將所需要的信息和資料直觀、 形象地在電子 地圖上以圖形或表格的形式顯示出來。為消防網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)提供良好的地圖環(huán) 境，以直觀的方式顯示防火區(qū)域的位置和狀態(tài)等信

5、息。 本系統(tǒng)的電子地圖采用矢 量方式，對任意指定區(qū)域的防火地點進行查詢， 可根據(jù)需要分層顯示信息； 可任 意放大、縮小、移動；可進行同屏多窗口監(jiān)控，或?qū)l(fā)生火災的區(qū)域鎖定在某窗 口。四、用戶端消防網(wǎng)絡監(jiān)控器。 當火災發(fā)生時， 消防網(wǎng)絡監(jiān)控器的報警控制電 路自動將此信息傳送給城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控中心和 119調(diào)度指揮中心，并在電子地 圖上直觀地反映出報警的信息。 系統(tǒng)所有的報警都有語音提示， 使用方便、快捷。中心一旦確定火情后， 通過無線有線調(diào)度， 在系統(tǒng)注冊的各個消防單位和相關 系統(tǒng)，一同對火警進行處理。城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下特點：1、結(jié)合 GIS 地理信息資料便于及時確定地點，通過中心處

6、理器事先儲存信 息及時查閱各單位的詳細內(nèi)容， 便于了解各單位設備運行、 預演準備、配備設備、 單位領導等情況，能隨時掌握每一個入網(wǎng)單位的詳細情況。110、1202、各中心可相互通訊 (如支隊與總隊通訊， 在總隊可以了解支隊對入網(wǎng)單位 的管理情況 ) 。目標是 119與城市的其它網(wǎng)絡如燃氣網(wǎng)、電網(wǎng)、水網(wǎng)、等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)社會網(wǎng)絡資源共享，使各網(wǎng)絡為消防工作服務，也可為社會提供相 應服務。3、通過網(wǎng)絡可解決在日常消防檢查工作中出現(xiàn)的問題。檢查人員在現(xiàn)場檢查設施時，有些單位就開通使用，檢查人員一走就停機，不能保證消防設施正常運行，而所有報警設備并網(wǎng)后不僅能監(jiān)督消防設施正常運行，還可及時發(fā)現(xiàn)設備 在運行中

7、出現(xiàn)的問題，督促檢查人員有的放矢地開展工作， 對所控場所進行長期 有效的管理。4、利用高科技網(wǎng)絡技術(shù)解決隊伍人員不足、檢查不到位的問題。利用網(wǎng)絡有目的地檢查，對管理不嚴的入網(wǎng)單位和我們的管理者都是一種促進。5、可以充分調(diào)動社會資源，使用社會資源，減少資源浪費，實現(xiàn)全民消防安全體系的目標，也是科普教育的理想場所。6對消防部隊管理的促進作用。通過網(wǎng)絡為各值勤部隊建立檔案，了解裝備配置、使用等情況。對部隊建設、促進部隊裝備配置有積極作用。城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控中心應由一定技術(shù)水平的專業(yè)消防工程公司承擔。負責系 統(tǒng)的安裝、調(diào)試、維護及日常管理，配合消防部門119調(diào)度指揮中心對重點消防 單位實施聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，從而

8、提高城市火災報警系統(tǒng)的開通完好率， 達到防火減災的 目的。單兵頭盔移動視頻通信系統(tǒng)需求分析:利用頭盔方式的視頻無線結(jié)合傳輸， 將可以解決火場單兵監(jiān)控問題。利用頭盔等將需要的視頻圖像傳回到就近的無線站，再有無線站傳輸?shù)叫枰鉀Q的地 方。由于設備是方在頭上， 所以對重量和體積都有較為嚴格的方式。 太重會影響 到使用者的使用時間和感覺。圖像定位功能必須有，不然，頭盔的使用者會覺得累，影響使用的時間。定 位可以讓頭盔使用者清楚自己拍攝的位置和角度， 調(diào)整圖像質(zhì)量， 方便后方人員 觀察！ 方案設計原則：根據(jù)項目需求的具體情況，我們在設計中應遵循下列原則： 先進性原則：采用先進的設計思想， 選用先進的網(wǎng)絡

9、設備， 使網(wǎng)絡在今后一定時期內(nèi)保持 技術(shù)上的先進性。開放性原則：網(wǎng)絡設計及網(wǎng)絡設備選型遵從國際標準及工業(yè)標準， 使網(wǎng)絡具有高度的開放 性和所提供設備在技術(shù)上的兼容性。可伸展性原則：網(wǎng)絡設計在充分考慮當前情況的同時， 必須考慮到今后較長時期內(nèi)業(yè)務發(fā)展 的需要，留有充分的升級和擴充的可能性。 充分利用現(xiàn)有通訊微波資源， 為以后 擴充到更高速率提供充分的余地。 另一方面， 還必須為網(wǎng)絡規(guī)模的擴展留有充分 的余地。安全性原則： 網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計必須貫徹安全性原則，以防止來自網(wǎng)絡內(nèi)部和外部的各種破壞。貫徹安全性原則體現(xiàn)在以下方面： 設備采用的是擴頻技術(shù)； 提供了射頻信道的加密；用戶可以通過設置自己的網(wǎng)橋或

10、另加獨立加密設備實現(xiàn)更高的安全性； 網(wǎng)絡內(nèi)部對資源訪問的授權(quán)、 認證、 控制以及審計等安全措施： 防止網(wǎng)絡內(nèi)部的 用戶對網(wǎng)絡資源的非法訪問和破壞?？煽啃栽瓌t: 網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計必須貫徹可靠性原則，使網(wǎng)絡系統(tǒng)具有很高的可用性?？煽啃栽?則體現(xiàn)在以下方面: 選用技術(shù)先進、成熟高可靠性的網(wǎng)絡設備;系統(tǒng)增益儲備高;鏈路的可維護性好;應用環(huán)境:具體使用中不同的環(huán)境條件，對單兵無線圖像傳輸設備的防護性能有不同的 要求。在高低溫、雨雪天氣、危險氣體等環(huán)境條件下的應用將不斷擴大，要求單 兵無線圖像傳輸系統(tǒng)能夠適應不同環(huán)境條件下的應用。溫度環(huán)境：對于消防、火災應用環(huán)境要求設備工作高溫能夠在800C環(huán)境中 工作。濕

11、度環(huán)境：通常要求設備工作相對濕度環(huán)境090%,而對于水災、消防、野外天氣等環(huán)境，要求設備能夠滿足符合IP55、IP56防護等級的防護要求，在潮 濕、噴淋狀態(tài)下能夠正常工作。這類設備非常適合洪災、地質(zhì)災害、火災等特殊 行業(yè)部門的應用。特殊氣體環(huán)境：在特殊工業(yè)環(huán)境中，要求設備具備防爆功能，能夠在危險氣 體、粉塵環(huán)境中工作。智能化消防機器人VW 、為體現(xiàn)以人為本的消防滅火技戰(zhàn)術(shù)指導思想和裝備設計理念， 在新世紀里替代消防隊員進入各種有毒、 易燃、易爆、高溫、輻射等危險場所進行滅火、 偵檢、探測、洗消、破拆、排爆、封堵、救援等作業(yè)的消防機器人的應用技術(shù)的研究也將被賦予足夠的重視， 目前已有個別類型的機

12、器人進入產(chǎn)業(yè)化階段， 為新世紀我國消防機器人的進一步發(fā)展與推廣應用奠定了一個良好的基礎。國際上對消防機器人的研究可分為三個階段 （ 三代） ：第一代是程序控制消防機器人，第二代是具有感覺功能的消防機器人， 第三代是智能化消防機器人。 目前，工業(yè)發(fā)達國家正在加快開發(fā)具有不同功能的實用型的第二代、 第三代（低級）消防機器人， 著手研究第三代高級智能機器人。 一些工業(yè)發(fā)達國家把研究開發(fā)消防機器人列入國家技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，作為經(jīng)濟發(fā)展的一個重要保證手段。國內(nèi)消防機器人發(fā)展現(xiàn)狀：我國在機器人的研究和制造方面是比較早的，早在上世紀 50 年代中國的一些科學家已經(jīng)開始研究用于軍事的機器人。消防警用機器人是一個很

13、大的市場。但是，目前投入使用的一些消防警用機器人還有很多先天的缺陷， 還必須在新穎性、實用性和創(chuàng)造性方面做出相當大的努力。 如何最大可能性地發(fā)揮人與機器的各自最大優(yōu)點，做到取長補短人機的有機互助，這是最理想的。目前，影響機器人的普及和推廣應用的最重要的關鍵有三個：1)性能：所謂性能，是指在實戰(zhàn)中，消防警用機器人確實不如人好用。2)維護：目前的警用機器人維護維修，確實太麻煩，故障又多。3)價格：目前的警用機器人確實太貴， 從幾百萬元人民幣乃至上千萬元人民幣，如果其市場的基本價能夠在 40 萬元人民幣左右，其普及性將是革命性的迅猛發(fā)展。我們要重視機器人研制的技術(shù)通用化、 結(jié)構(gòu)模塊化，降低研發(fā)成本，

14、 提高機器人的作用可靠性； 搞好產(chǎn)品的系列化、 多元化開發(fā)， 提高生產(chǎn)工藝水平及制造水平，提升產(chǎn)品檔次，提高競爭力，消防滅火機器人，是結(jié)合多種消防滅火手段為一體的新型消防裝備?，F(xiàn)有消防機器人面臨的問題：現(xiàn)階段投入使用或正在研究的消防機器人都是基于機器人個體進行研究； 研究內(nèi)容涉及滅火、偵察，并逐步向破拆、救人及多種功能組合的開發(fā)工作展開；控制方式主要采用有 / 無線的遠距離程序控制。然而，針對各種消防事故分析之后發(fā)現(xiàn)， 重大人員傷亡往往發(fā)生在救援人員 對危險環(huán)境缺乏正確認識或?qū)Νh(huán)境變化不能及時掌握了解的情況下， 這就是缺乏 環(huán)境危險狀態(tài)信息所致。 進行救援工作時， 信息的缺乏使救援人員無法正確

15、認識 救援工作環(huán)境， 從而導致對整體局勢錯誤評估， 帶來重大人員傷亡。 為了避免這 種情況，必須研制出能夠有力檢測環(huán)境并評估環(huán)境危險狀況的機器人。對目前國內(nèi)外已研制出的消防機器人進行深入細致的分析比較后發(fā)現(xiàn)， 現(xiàn)在 消防機器人存在的主要問題是： 環(huán)境識別能力較弱， 往往只能對單一指標進行判 斷，即使能對多個指標進行檢測， 也缺乏多個指標之間關系的分析， 對環(huán)境的發(fā) 展狀況不能掌握； 通用性不夠， 研究出的消防機器人過于專業(yè)， 僅針對某一危險 狀況工作；單機器人工作， 只能對所處位置作業(yè)， 缺乏收集三維空間危險信息的 能力。消防機器的發(fā)展方向： 1. 多傳感器的集成與融合以運行在未知、 動態(tài)環(huán)境

16、下的多傳感器系統(tǒng)為研究對象， 相應的融合方法將成為研究熱點。 不確定性信息的數(shù)學處理工具將發(fā)揮重要作用， 人工智能和神經(jīng) 誤差檢測與恢復及世界模型等領域發(fā)揮更大作用， 神經(jīng)網(wǎng)絡也會在目標識別和魯 棒多傳感器系統(tǒng)兩個領域發(fā)揮重要作用。網(wǎng)絡方法也將繼續(xù)成為研究熱點。人工智能的研究將會在傳感器選擇、 自動任務由于危險環(huán)境的發(fā)展變化跟起初環(huán)境、 導致原因和外界條件等因素相關， 而 這些綜合因素共同作用下形成了某一特定的危險狀況和發(fā)展趨勢， 因此，可通過 消防機器人進入危險環(huán)境的方式來識別并掌握環(huán)境危險狀況和發(fā)展趨勢。2. 解決危險環(huán)境下的環(huán)境識別、動態(tài)評估 l. 復雜危險環(huán)境的三維識別重建a. 表征復

17、雜危險環(huán)境的模式：利用可觀測的煙霧、溫度、火焰、燃燒氣體、 空氣中危險氣體濃度等參量， 研究它們之間的相互作用機制， 明確其中關鍵因素， 確定表征復雜危險環(huán)境的特征參數(shù)。b. 局部復雜環(huán)境三維重建： 通過研究各種可觀測環(huán)境參量， 確定各參量對整 體環(huán)境影響的模型； 通過分析多種傳感器對危險環(huán)境檢測結(jié)果， 并利用各測量參 量對環(huán)境影響的模型進行信息融合處理，構(gòu)建局部復雜危險環(huán)境狀態(tài)。c. 整體復雜環(huán)境三維重建： 通過確定局部復雜危險環(huán)境， 定性研究局部環(huán)境 和整體環(huán)境的相互依存關系， 建立局部、 整體環(huán)境狀態(tài)的定量模型； 對環(huán)境中分 布的各局部危險環(huán)境信息融合，建立整體環(huán)境三維模型。d. 整體復雜環(huán)境預測： 根據(jù)建立的局部、 整體環(huán)境三維模型， 分析環(huán)境變化 趨勢，預測未來環(huán)境狀態(tài)。2. 復雜危險環(huán)境危險程度評估方法的建立根據(jù)表征復雜危險環(huán)境的特征參數(shù)， 確立有效評估環(huán)境危險狀況的理論和實 驗框架，提出可行的評估手段和方法。結(jié)束語：消防機器人是一個綜合性交叉學科研究項目，主要涉及材料、機械、控制、 環(huán)境科學和安全工程五個學科。 近年來，中國消防機器人的研制工作得到了政府 有關部門的支持， 已有越來越多的消防指戰(zhàn)員認識到其重要性， 消防機器人的市 場需求正在逐步形成。 可