1 系统背景
城市火灾灾害具有突发性、随机性等特点, 一旦发生或救助不及时, 就会给人民的生命财产带来巨大的损失。随着城市建设日新月异, 城市人口密度、建筑密度不断增大, 建筑高度不断增加, 人口流动性增大, 在促进了城市的经济文化发展的同时也带来巨大的火灾隐患。目前, 各个城市消防支队面临的主要问题是如何有效地实现现场和指挥中心的统一指挥, 在现有条件下, 充分利用有限的人力、物力资源高效地完成消防救灾任务, 为此提出应用现代信息技术来解决消防过程中的矛盾。
随着无线通信技术尤其是3G网络的快速发展和广泛应用, 无线网络除了提供语音服务之外, 还提供多媒体、高速数据和视频图像业务。基于3G通信技术可组成3G公众网组成多层次的通信网络, 实现单兵与指挥中心之间、现场指挥车与指挥中心间的数据、图像等信息的可靠传递, 在火灾时将火灾现场的图像和数据实时回传给指挥中心, 以此作为现场决策的重要依据。
消防工作涉及到社会的方方面面, 日常决策数据90%以上具有其空间特性, 不论是大到消防队 (站) 、消防安全重点单位还是小到消火栓等, 共同的特点都具有空间分布的特性, 如何有效利用在日常管理工作中采集的数据, 更有效地对监管单位进行管理和在灾情发生后消防支队处置灾情时的决策指挥, 地理信息系统 (GIS) 、全球卫星定位系统 (GPS) 和视频监控、无线网络传输等技术将起到至关重要的作用。
2 技术路线
2.1 3 G通信技术
3G是第三代移动通信技术的简称, 是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送语音 (通话) 及数据信息 (电子邮件、即时通信等) 。代表特征是提供高速数据业务。相对第一代模拟制式手机 (1G) 和第二代GSM、CDMA等数字手机 (2G) , 3G, 是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统, 3G与2G的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升, 它能够在全球范围内更好地实现无线漫游, 并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式, 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。第三代移动通信系统能够支持不同的数据传输速度, 在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps (兆字节/每秒) 、384kbps (千字节/每秒) 以及144kbps的传输速度。[1]目前国际电信联盟 (ITU) 接受的3G标准主要有以下三种:W C D M A、CDMA2000与TD-SCDMA。随着信息技术、网络技术和移动通信技术的不断成熟和普及, 3G技术正在深刻改变着人们传统的工作、学习和生活方式, 为公众、企业、政府乃至整个社会提供无线接入服务, 提供随时 (A n y t i m e) 、随地 (A n y w h e r e) 、所有的人 (Anybody) 和事 (Anything) 的4A信息服务。
本系统利用3G的高带宽解决了移动状态下视频数据的传输问题。
2.2 无线视频监控技术
本系统的无线视频监控系统主要基于移动通信网络的, 目前中国移动、中国电信、中国联通的3G网络建设都在逐步完善。随着无线通信技术的日益发展, 传输带宽不断提高, 通信终端的实时信息处理能力飞速增强, 无线多媒体应用日渐成为业内关注的焦点, 也成为人们的必然需求, 已广泛应用于消防监控、工地监控、交通监控、安防监控等领域。本系统采用最新的视频编码技术H.264, H.264标准采用了高精度度、、多多模模式式预预测测技技术术用用来来提提高高压压缩缩比比以以降降低码流。H.264标准针对网络传输的需要设计了视频编码层VCL和网络提取层NAL结构, 网络抽象层是提供“网络友好”的界面, 从而使视频编码层能够在各种系统中得到有效的应用。
2.3 移动GI S技术
空间信息技术和3G技术的结合是GIS应用发展的必然趋势。特别是随着空间信息技术获得长足进步, GPS系统的定位精度达到厘米级, PDA、智能手机、车载终端等智能移动设备出现, 3G移动网络与各种移动终端设备的广泛结合, 为GIS的移动应用提供了良好的支撑环境, GIS呈现出由桌面PC和工作站向移动终端发展的趋势。此时将终端设备处于移动情况下使用的地理信息系统, 称为移动GIS。移动GIS使得人们通过移动终端设备可随时随地获取有关地理信息的服务。它不是掌上电脑等个人数字助理 (PDA) 与GIS、GPS的简单结合, 而有着更广泛的外延和更深刻的内涵。GIS和移动网络的有机结合为移动用户基于位置的信息交换、信息获取、信息共享和信息发布提供了便捷、经济的技术途径。[2]
本系统通过智能手机、车载电脑等智能移动设备, 内置业务系统实现了移动办公, 是移动Gis应用的很好体现。
3 系统设计
基于3G通信技术的消防应急指挥系统以计算机网络和通信技术为基础, 集地理信息系统 (GIS) 、全球卫星定位系统 (GPS) 、视频监控、无线网络传输 (3G) 、计算机辅助决策、数据库管理等技术于一体, 具有灾害现场应急指挥系统、消防车辆监控、消防水源管理等功能。通过无线视频传输实现现场图像和数据等重要信息及时与指挥中心进行实时传输, 通过GPS车辆监控引导消防车辆和人员在最短的时间内赶到救援现场, 通过将消火栓、消防水池、消防分区等消防水源信息进行数字化处理、存储和管理, 为执勤及灭火救援特别是跨区域作战提供快捷、方便、直观的辖区道路、水源信息, 为灾害现场实现不间断供水提供支持。系统结构如图1。
车辆动态管理系统、灾害现场无线图像传输系统要有机集成, 不可彼此独立。可分级、分层显示城市地理信息及相关消防要求, 如报警定位、行车路线与导航、灭火救援现场实况、周边水源情况和重点单位情况等, 使消防指战员直观、方便地获得全方位、多层次的信息集合。消防应急指挥系统是一个为消防出警处理、车辆调度、现场指挥等消防管理服务的, 以计算机网络为载体, GIS、GPS、视频监控等技术为支持的应用型技术系统。系统以统一的坐标系为基础, 以基础地形图数据、以消防专题信息数据和属性信息数据为资源, 紧密结合消防应急指挥工作要求, 为消防指挥提供实时可靠的车辆监控调度和现场指挥提供可视化消防管理手段。
4 主要功能
本系统由灾害现场无线图像传输系统、车辆动态管理系统两个子系统组成。
4.1 灾害现场无线视频传输系统
灾害现场无线图像传输系统, 通过在消防指挥车上安装无线视频监控设备和在前线处理火灾事故的消防员身上配备无线视频单兵设备来实现视频实时传输, 消防支队领导可以在视频监控室通过监视设备或者手机来实时查看火险救灾处理的整个视频过程, 在必要的时候加入指导性的意见。
主要功能如下。
(1) 移动过程中或不确定现场的实时图像传输。
通过摄像机和无线视频传输设备, 借助于3G无线网络将视频数据实时传送到后台监控中心, 可以实现移动过程中或临时现场的监控图像实时向远程监控中心传送的目的。
(2) 监控中心实时调看现场的监控图像。
突发事件发生时, 监控中心通过视频监控软件, 实时调看灾害现场的监控图像, 以便于根据现场情况进行及时、有效的处理。
(3) 多种终端 (客户端) 访问监控图像。
用户可以通过台式电脑、笔记本电脑和PDA等智能终端, 安装视频监控客户端软件, 并以有线或无线方式接入Internet, 输入已授权的用户名和密码, 便可轻松从监控中心服务器获得实时的视频图像。
(4) 多种图像录存方式, 方便、灵活。
系统支持无线传输设备本地录存 (即DVR功能) , 监控中心录存和终端 (客户端) 录存等多种图像录存方式, 同时可以对录像设备进行管理, 图像录存方便、灵活, 利于事后取证。
(5) 断点续传, 自动连接。
前端设备加电启动后, 即与监控中心建立通讯连接。如果通讯连接丢失, 监控设备可以快速恢复连接, 并再次发送图像。
(6) 本地或远程设置图像质量和传送速率参数。
根据无线网络速率和实际的监控需要, 可以通过本地或远程设置图像质量和传送速率。监控软件自带多种模式参数方案, 便于灵活选择和调整。
(7) 前端语音指挥系统。
系统配有无线对讲机, 使得前线抢险救灾工作人员和现场指挥部可以通过无线对讲机保持及时沟通, 配合视频画面, 使得现场指挥部对前线的情况更加了解, 从而使沟通更加高效, 更容易解决困难, 使得抢险救灾工作保持高效。
(8) 火灾现场外部实时视频浏览。
通过车载电脑, 显示现场指挥车摄像头采集的火灾现场外部实时视频并显示。
(9) 火灾现场内部实时视频浏览。
通过车载电脑, 显示单兵系统采集的火灾现场内部实时视频并显示。
4.2 车辆动态管理系统
本系统是一个基于GSM/GPRS/3G移动通信网的GPS信息、安全服务系统, 利用GSM/GPRS/3G移动电话网作为通信媒介, 利用GPS定位技术及数字电子技术、高频无线技术和计算机技术等手段, 结合运用矢量化地理信息电子地图 (GIS) 软件平台, 实现对消防车辆的调度。
本系统由两部分组成, 其一是移动终端部分, 其中装有GPS定位接收器、各种传感器、数据智能处理器和GSM/GPRS/3G通信子系统等;其二是监控中心, 由具有调度、管理、报警、监控、决策和大型电子地图的GIS功能的软件系统和计算机网络组成。
系系统统网网络络拓拓扑扑图图如如图图22。。
图图33阐阐明明了了车车辆辆动动态态管管理理系系统统工工作作原原理。
44结结语
基于3G通信技术的消防应急指挥系统的建设, 为适应城市快速的建设及管理发展, 通过运用先进技术手段实现快节奏、高效率的城城市市消消防防管管理理, , 在在紧紧急急情情况况或或发发生生突突发发事事件件时, 能够快速反应、实施及时有效处置, 以保障人民生命财产安全和社会稳定。
摘要：消防应急指挥系统的建设, 以计算机网络和通信技术为基础, 集地理信息系统 (GIS) 、全球卫星定位系统 (GPS) 、视频监控、无线网络传输、计算机辅助决策、数据库管理等技术于一体, 为消防灾害现场的应急指挥提供无线视频传输、消防车辆监控等功能, 实现灾害现场与指挥中心统一指挥, 提高应急效率。
关键词：GIS,3G,视频监控,车辆动态管理,消防应急
参考文献
[1] 杨丰瑞, 王星.全球3G产业发展状况及前景分析[J].中国多媒体通信, 2007 (7) :8～1.
[2] 李德仁, 李清泉, 谢智颖, 等.论空间信息与移动通信的集成应用[J].武汉大学学报.信息科学版, 2002:27 (1) , 1～6.
[3] 李建林, 谢东亮.基于移动终端的应急现场信息采集和定位模块设计与实现[J].电信网技术, 2007 (11) :10～15.