地震现场移动办公辅助系统设计

何雅枫，许 娟，周志华，范开红，顾 铁

（1.四川省地震局,成都 610041）

0 引言

2019年至今，四川省自贡市、宜宾市等地地震灾害频发，大量地震现场前后方协同联动工作实例表现出紧迫性、时效性和协同性等特点。地震现场指挥部在短时间内需协调管理多个单位、处室、灾情调查人员和车辆，在有限的时间内收集、整理、共享现场指挥部产出与系统自动产出的震情、灾情信息、地震现场灾情调查数据以及实时会议视频联动信息等。此外，现场办公人员的会议纪要仍采取传统的文字记录方式，导致办公效率不高；现场灾情调查人员的信息共享采用文件拷贝等方式，易出现格式不统一、共享不及时等问题；前后方信息交互采用的是专人整理方式，耗时较长、无法实现实时传输；部分实时信息仍使用通信软件、文件传送等交互方式，其时效性和承载性较差，且无法有效整合，不能适应新时代地震应急响应前后方的联动协同需求，应急科技支撑能力不足。针对上述问题，以现场指挥部为核心迫切需要整合各工作主体的力量和资源共享，引入前后方协同联动机制，建立针对地震现场工作的智能化办公、数据通信和协同工作的模式，设计一套地震现场移动办公辅助系统，使地震现场应急期的工作更加快速、有序，为地震现场前后方应急指挥决策协同提供更有力支撑。

1 现状分析

经多年研究，国内外在地震现场协同联动方面已有一定的研究基础和技术积累。近十年来，中国地震局先后颁布了一系列现场工作标准规范、应急指挥现场作业规范、应急指挥场所网络规范、应急预案管理、平台建设使用办法等，并建成了地震现场应急指挥系统，在专业系统基础上围绕地震现场协同联动平台的设计与构建，开展了科学研究工作，在视频会议联动、地震应急、灾害调查等方面均取得了长足进步。

相关技术标准的出台也为前后方协同联动工作提供了技术保障。《地震现场应急指挥数据共享技术要求》、《地震现场工作》、《地震灾情应急评估》规定了地震现场前后方协同联动的规范化工作流程、应急指挥数据和灾情调查数据共享的数据类型、编码、格式，以及共享数据维护和管理的基本要求等。

同时，四川省地震局承担的芦山地震灾后恢复重建“地震应急指挥场所与现场技术系统升级改造项目”中地震现场灾情快速调查评估系统的研发，为本研究中人员、车辆统一管理、灾情信息采集提供了流程化的建设依据和系统平台支撑。

但针对地震应急工作，尤其是地震现场指挥工作，大部分精力被投入到现场灾情调查、“纵横”视频会议联动、地震现场建筑物鉴定等，智能办公与灾情调查有效集成依然是空缺的。而现场指挥部成立后，各工作的处置阶段划分、现场人员组队、工作部署、震情监测分析、宏观考察、社会影响、科普宣传、舆情防控、与地方政府的联系、文书通信、后勤保证等一系列工作的有序进行，对震后地震部门协助政府和社会最大限度地减轻地震灾害以及后期地震科研探索与实践具有重要意义。因此，研发地震现场移动办公辅助系统，提高地震现场工作效率和协同能力，是本次研究的重点和创新之处。

2 需求分析

实践表明，目前四川省地震现场指挥部、上级行政单位、现场调查队之间的联动协同工作模式亟待加强，前后方仍缺乏有效的快速沟通机制和联动协同能力。目前还存在灾情信息共享、灾情采集数据交换、智能办公、工作会议记录自动生成、前后方协同交互操作、人员调度、任务派遣等多项工作内容的前后方协同需求。因此，研究地震应急响应前后方协同联动保障技术，发展省中心、现场指挥部、现场灾情调查工作组三级联动，设计地震现场移动办公辅助平台，重点在于明确前后方信息获取需求、现场办公智能化需求、现场灾情调查需求、视频会议需求、平台功能需求；同时整合现有技术平台资源，建立信息联动协同机制；规范现场指挥部智能化办公流程，在应用软件和数据库系统的基础上，对产出的数据进行加工并共享，形成服务于不同工作主体的信息数据，进而提升前后方地震应急综合响应能力。

在地震应急处置过程中，省中心主要以人员调动、任务指派、专业产品推送、实时通信联动、震情跟踪、数据接收等为主；现场指挥部则以现场调查、现场办公、后勤保障、科普宣传等为主；现场灾情调查工作队主要任务是获取第一手灾情资料和评估辅助资料[1]。因此，省中心、现场指挥部、现场灾情调查工作队因工作内容、职能定位和所处地理位置不同，对信息获取和产出也有不同的需求，同时利用好信息采集、产出和传播手段，是平台建设重点关注的技术指标。具体信息协同需求和平台功能需求如表1所示。

表1 地震应急响应前后方协同联动保障需求表

3 关键技术及架构设计

3.1 拟采用的常用技术

1）自动语音识别技术。语音识别是机器将待识别音频数据转换成能够处理的文本字符串或命令等。其流程通常为预处理、特征提取、语音识别模型训练、模式匹配以及后语音处理等。本研究将语音识别技术应用于将视频会议系统中的录音录像转为文字记录中，实现地震现场工作会议纪要自动生成。

2）感知技术。包括智能传感、射频识别、音视频采集等。以物联网为媒介，采用深度学习算法等将终端设备、传感器、系统平台接收或识别的信息分类处理后汇聚至数据库中[2]。本研究采用感知技术实现现场灾情采集人员位置信息定位和实时回传。

3）网络通信技术。本研究将该技术应用于有效收集后的信息实际传输过程中，是保证信息共享和安全可靠传输的基础。

3.2 系统体系结构

本研究拟通过设计地震现场移动办公辅助系统架构，实现地震应急响应前后方协同联动，保障各方工作高效、稳定地进行。利用各种传感器和终端设备实时采集需要协同和记录的信息，并通过网络将获取的信息传输到后台管理平台，从而实现各种会议管理、信息共享等服务。本文系统逻辑层体系结构可参考物联网的体系结构[2]，采用基于领域驱动微服务分层架构视图方式进行逻辑设计，程序结构清晰，由于层间松散的耦合关系使得升级和维护容易。分别从数据感知层、数据传输层、网络层、应用层、服务层和基础设施层进行阐述[3-4]（图1，表2）。系统网络体系结构如表2所示。

表2 系统体系结构

图1 地震现场移动办公辅助系统体系结构示意图

1）感知层。即为数据感知层，是包含现场录音录像、视频会议接入、会议纪要（语音转换、整理）、个人语音录入转换等相应的感知终端采集相关音视频和文字信息，为会议管理人员提供自动化处理后的数据源和参数。

2）数据传输层。即为数据源、数据流、数据持久化和存储等数据使用的设计，通过规定数据安全体系、数据质量体系、元数据标准和数据格式标准，实现对所有数据的收集、整理、存储、管理和应用等工作。

3）网络层。网络层通过对现有的互联网技术进行整合和更新，在常用物联网技术如射频识别技术、无线网络技术、移动通信技术、智能识别技术以及信息安全技术等的基础上，研究在不同应用场景下采用自适应网络实现数据采集和数据传输。

4）应用层。应用层是地震应急响应前后方协同联动工作中产出信息成果的一层，是很“瘦”的一层，主要负责服务的组合、编排和转发，负责处理业务用例的执行顺序以及结果的拼装，用来表述应用和用户行为，通过 API 网关向前台应用发布。本研究中应用层是基于现有的视频会议系统和现场灾情调查评估系统以及其他各业务系统，进行包括内部即时办公通信、应急信息文档产出、工作会议记录、视频会议接入、流媒体点播服务、各类信息统一管理、前后方协同交互操作等功能的设计。应用层从功能模块集成的角度，设计信息的分类、元数据、协同格式及数据质量，将涉及地震应急响应前后方协同联动的共享信息划分为3 类：第一类是出队管理中的人员、车辆、物资等基本信息；第二类是地震现场工作会议的录像、录音及语音转文字、会议共享文件等信息；第三类是现场灾情调查数据包括现场房屋调查、其他灾害调查、灾害损失评估及地震现场音视频和图像等。

5）服务层。是较“胖”的一层，其实现了全部业务逻辑并且通过各种校验手段保证业务正确性，是介于逻辑与表现之间的中间层，也是合理安排全部业务逻辑并且通过各种校验手段保证业务正确性展现的关键层。采用分布式架构和微服务技术体系，结合业务限界上下文与技术因素，对服务的粒度、分层、边界划分、依赖关系和集成关系进行梳理，完成微服务拆分和设计，增强可用性、服务易扩展、减少服务发布对整个平台的影响。其设计原则简化为领域驱动设计、边界清晰、职能清晰和不过度拆分。

6）基础设施层。封装基础资源服务，为应用层和服务层提供基础资源服务（如数据库、缓存等基础资源），实现各层的解耦，降低外部资源的变化对核心业务逻辑的影响，同时通过技术框架来支持各层之间的交互。

3.3 功能实现

在明晰系统网络体系架构和逻辑架构的基础上，拟采用BS/CS 架构进行系统研发。主要包含BS 架构的后台管理系统及出队管理、CS 架构的现场智能化办公系统、基于Android 操作系统的现场灾情调查系统等，各个子系统的数据通过特定的功能模块实现对调度数据的交互。为达到各子系统和第三方业务系统的信息协同目标，需要在地震现场移动办公辅助系统研发初期，合理规划信息产出的控制方法和数据流转方案，重点实现各子系统之间的互联和互操作性。

地震现场移动办公辅助系统需提供强大的数据共享功能和智能化办公功能，使地震前后方不同对象可以更深层次的信息交流和工作协同，故系统功能设计初步考虑有后台管理模块、出队管理模块、现场灾情调查模块、现场智能化办公模块、信息共享平台架构5 个部分（图2）。

图2 地震现场移动办公辅助系统功能模块架构设计

规范的后台管理功能及自动化水平。后台管理模块通过业务流程划分，建立前后方协同数据库，在协同支撑组件的支持下设计公共数据处理工作站，向办公软件和灾情调查软件层进行各类数据处理、交换和调度。系统主要的功能模块可包括但不限于流媒体点播服务、统计报表产出、会议管理、会议纪要自动产出、日志管理、资料搜索等。

高效的智能化办公功能。通过设计现场智能化办公模块，以实现现场办公人员可全面、准确、规范、快速、安全地完成各项现场办公工作，满足如现场实时录像录音、视频会议联动、会议纪要自动生成、语音录入及转换的实际需求。

实用的数据协同功能。采用物联网技术实现前后方各业务系统产出资料、上报信息、现场采集信息、实时任务指令等信息共享平台的搭建，同时可在视频会议过程中进行桌面共享以及文字交流、文字实时传输，可以第一时间实现前后方基础数据和实时数据的收集和转发。

强大的信息采集和任务管理功能。设计出队管理模块和现场灾情调查模块，主要包括基本的人员和车辆管理、人员分组和任务指派、队伍行进轨迹及分析、房屋调查、其他灾害调查、描述信息录入和信息管理等。

针对信息采集和数据协同，需对数据存储和集成进行有效的规划和管理，以保障地震现场移动办公辅助系统稳定运行。数据分为结构化数据和非结构化数据两类，根据前文提出的信息协同需求将数据再分为基础数据、来源数据、实时数据和产出型数据，从存储形态上可分为数据库存储和文件存储。前后协同联动主要是在已有省级应急指挥技术系统、现场灾情调查系统以及音视频信息采集工具的基础上，有效整合原有数据库和重新定义规划的协同数据库中地震应急快速响应期内所需的应急产出和办公产出资源，实现灾情快速采集、会议资料产出、指令发布、快速评估产品协同等一体化运行。其阶段性数据的成果依托协同系统后台管理模块进行传输和存储，同时通过协同系统实时监控各业务流程产出的数据产品，向协同数据库进行定向传输[5]（图3）。

图3 协同数据入库

友好简易的操作功能。系统拟基于移动APP应用进行研发，使用者只需要安装、升级软件即可。其高质量的音频处理和视频信息采集效果均基于移动终端配置。功能模块分类清晰，操作简便。

3.4 系统设计的创新点

1）现场灾情调查任务分派和人员管理

本系统设计中有关任务分派、人员管理和行进路线的模块是基于开源地图和GIS 地图，将人员车辆管理、人员分组、显示人员位置、快速分派任务、队伍轨迹分析等功能有机地集成到一起，相对于现有系统已有内容，其新增功能和智能化程度大幅增加，直接关系到现场灾情调查和信息共享工作能否有效、有序地开展。

2）传统会议和视频会议智能记录

会议智能记录分为传统会议和视频会议两部分，包含现场会议录音录像、视频会议接入、会议纪要整理等，功能简单但智能化水平要求高，尤其在会议录音录像以及语音转文字的记录方面，视频会议在4G 或5G 自适应网络接入方面要形成一套实用、自动、尽量少的人工干预和调整的现场办公模块是整个系统架构和系统建设的核心问题，既要满足现场办公工作需求，又要符合信息共享需求，并方便后台管理和资料整理归档。

3）地震现场灾情调查和信息共享

地震现场灾情调查主要由房屋和灾害调查、信息上报音频录入和转换、使用终端管理、任务分派组成，灾情调查数据的协同是前后方指挥部数据共享的核心部分，是实现前后方无缝连接、减少数据协同的时间和误差、实时修正和评估地震灾情、提高应急期地震现场工作效率的关键因素。

4 结论与讨论

基于自动语音识别技术、感知技术、网络通信技术等，通过研发地震现场移动办公辅助系统将现场信息管理、智能办公、信息共享、调查信息录入和上报等功能有机地集成到一起，做到“内外兼顾”。向内主要服务于现场指挥部的会议内容精准记录和文档快速产出，向外服务于现场灾情调查人员灾情信息快速采集、指令获取和信息共享，从而提高地震现场信息录入上报效率、提高现场办公流程的保密和安全性、提高前后方协同联动的可操作性，最终提高地震应急响应前后方协同联动能力。同时，该系统具有强大后台管理和可视化显示的优势，进行流媒体点播管理、现场设备位置和状态显示、会议记录管理、数据共享管理和人员管理等。在今后的研究工作中，研发系统的各个模块应既可集成一体，也可拆分成独立的服务模块，不同特定功能模块在使用中互不干涉且不占用过多资源，而且根据使用者的不同，系统界面也可不同，满足不同使用者需求的地震现场移动办公辅助系统。