地震现场应急指挥技术系统框架设计与应用

谭德明

摘 要：地震应急救灾指挥系统是一项复杂的系统工程，工程内容包括计算机软硬件平台、应急响应系统应用软件（灾害评估、应急对策）开发、数据库（专家知识系统）、3S（GIS、GPS、RS）技术应用、网络、通讯、投影、声像、监控、系统总体集成和有关理论研究，以及基建、场地布局、消防、供电、环境（新风、温、湿度）控制、装饰装修等。一个功能完善且实用的地震应急指挥技术系统，有利于在大震应急时在时间和空间上掌握震情和灾情，便于有效地抗震救灾，最低限度地减少损失。文中对该技术系统的体系结构进行了论述，提出了初步设计方案和技术框架，并就今后发展进行了讨论。

关键词：地震现场； 应急指挥技术； 体系；设计；应用

Abstract： The earthquake emergency relief command system is a complex system engineering， engineering content， including computer hardware and software platform， emergency response system， application software （disaster assessment， emergency response） development， database （expert knowledge）， 3S （GIS， the GPSRS） technology applications， networks， communications， projection， audio and video， monitoring， and overall system integration and related theoretical studies， as well as infrastructure， site layout， fire， power supply， and the environment （wind， temperature， humidity） control， decoration. A functional and practical earthquake emergency command system is conducive mastered time and space in the earthquake emergency earthquake situation and the disaster， to facilitate effective earthquake relief， at least to reduce losses. The paper discusses the technical system architecture， preliminary design and technical framework， and discussed the future development.

Key words： earthquake site； emergency command； system； design； application

1.引言

随着经济的发展，我国人民的生活水平逐步提高，地震灾害可能造成的危害更加严重。我国地震活动具有频度高、强度大、分布广及震源浅等特点，是世界上地震灾害最为严重的国家之一。迄今为止，几乎所有的省、自治区、直辖市在历史上都曾遭受过6级以上地震的袭击。大地震突袭城市，往往会使房屋建筑和工程设施严重破坏和倒塌，城镇基础设施、生命线工程大量毁坏或功能失效，造成社会混乱，使火灾、爆炸、溢毒、滑坡、泥石流、海啸等次生灾害频频发生，导致大量人员伤亡和巨大的经济损失。由此可见，地震已成为危害我国社会稳定和阻碍可持续发展的一个不可忽视因素[1]。

地震现场工作特点是：时效性强、协调性强、专业性强和社会化要求高。地震现场工作开展的好坏与否，直接关系到地震灾区人民的生命和财产安全，直接关系到灾民的安置和灾区社会的稳定，直接制约着抗震救灾的成效。

根据地震现场工作的特点，建立地震现场应急指挥技术系统，可以大大提高政府及有关部门对破坏性地震的应急反应能力，高效地调度和运用一切可能的救灾力量，是应对破坏性地震发生、综合防御地震灾害的行之有效的手段，必将极大地提高地震现场工作的效率，使我国地震现场工作的整体水平得到进一步提升，并取得显著的减灾效果。

2.地震现场应急指挥技术系统框架设计

2.1 地震现场应急指挥技术系统功能

地震现场应急系统是在地震应急指挥系统在地震现场应急工作的基础通用平台。它是地震现场的通信与传输、地震现场信息获取与加工、现场各类信息的综合处理与指挥、地震现场的后勤保障等多系统的集成。

破坏性地震发生后，现场指挥系统 2 小时内出发，到达现场后立即开展工作，加强现场震情、灾情信息的收集与处理能力，提供现场应急指挥技术支撑，并向后方提供所收集到的地震现场的灾害信息和图像。基于上述目标，研究设计地震现场应急指挥技术系统[2]。

2.2 地震现场应急指挥技术系统的构成

从结构上分，地震现场应急指挥技术系统由几个子系统构成，包括地震现场通讯子系统、地震现场局域网子系统、地震现场视频图像快速获取与传输子系统、地震现场灾害损失评估子系统、地震现场科学考察信息子系统、地震现场应急指挥信息管理子系统以及后勤保障系统。

通过对各系统功能的研究设计，将地震现场应急指挥技术划分9个功能模块。

2.2.1 地震现场应急指挥命令技术系统

建立指挥部成员发布应急指挥命令的工作平台，同时，建立地震现场震情、灾情跟踪系统，及时了解地震现场震情、灾情变化；建立现场地震应急数据库管理系统，为应急指挥提供初步的基础数据和信息；建立强余震应急响应系统、现场信息通告系统，及时将各种指挥命令及相关信息向各级传达。

2.2.2 地震现场灾情获取及传输系统

建立通过图像采集系统、移动计算机和海事卫星便携站建立 64 k带宽的现场活动图像传送系统，该系统可以和现场指挥部以及国家地震指挥中心联络，传送现场活动图像。此外，利用海事卫星与后方指挥中心构成网络连接，作为现场通讯系统中卫星通讯的备份信道。

2.2.3 地震现场调查、科学考察系统

利用各种移动通讯终端器材（GSM手机、卫星手机、无线对讲机系统）构成地震现场的语音及窄带数据通讯，通过图片采集设备、计算机终端设备（移动计算机、掌上电脑） 、GPS，建设现场图片和文字信息传送系统，及时将地震现场的情况传送到现场指挥中心。通过视频设备，采集现场图像信息。建立现场视频处理系统。建立地震现场科学考察数据的管理系统。为地震现场的指挥决策提供相关信息支持。

2.2.4 地震现场建筑物安全鉴定系统

根据震后强余震的预测意见和地震现场建筑物安全鉴定国家标准，建设地震现场建筑物安全鉴定装备与信息处理系统。

2.2.5 现场数据库管理系统及GIS地理信息处理系统

建立国家级地理数据、人口、经济数据、重点目标数据、生命线、现场灾害评估数据，科学考察数据等的数据库管理系统。提供地震现场指挥决策的基础信息数据支持。建立GIS地理信息处理系统，为地震现场应急指挥提供所需的各类数据。配备现场数据服务器 。

2.2.6 震害动态评估系统

该系统根据地震现场不断反馈回来的信息，动态修正评估结果。在地震参数修正后或收到地震现场调查的反馈数据后，选择不同的修正模型，重新评估地震灾害损失，从而得到更接近真实的地震灾害损失结果。主要内容如下：①宏观震中确定：快速获取和显示实际的破坏性地震宏观震中位置；②现场烈度信息获取：快速获取和显示地震现场宏观烈度考察确定的地震烈度的等震线和极震区；③人员伤亡速报：按照地震灾情上报的规定，及时获取地震现场调查得到的人员伤亡情况，并将核实后的数据及时显示；④现场灾情信息速报与处理：不断跟踪地震现场上报的灾情信息，及时整理、校核和入库，并提供显示与查询功能；⑤快速评估结果修正：根据地震震源参数校正，修正各类建筑物破坏比，动态修正灾情快速评估结果，为指挥部人员提供更加准确的地震灾害损失结果。

2.2.7 后勤保障系统

为保证地震现场指挥系统的建立和运转，建立一系列的后勤保障系统。主要有经过必要改装的交通工具、移动电源系统、环境保障支持系统（帐篷、应急食品、生活用品等）。

2.2.8 应急卫星网管中心

利用卫星通信无缝覆盖，快速部署，直接广播等技术优势，将国家、省市指挥部、地震现场以及现场通信车组成一个网状直接连通的卫星通信网络。这个卫星通信平台采用宽带 TDMA控制协议，实现用户带宽的动态分配。用户设备的通信能力大于2Mbps。

2.2.9 后方指挥部现场动态跟踪管理系统

后方指挥部要实时地震现场传输到的信息，现场地震信息的收集、传输是一个动态过程，因此指挥中心要不断跟踪这些信息（人员伤亡、建筑物破坏、生命线及重大工程破坏、烈度异常区等），同时根据应急指挥的需求分门别类整理、入库，供在指挥决策时提供可视化的统计、查询图表[3]。

地震现场应急指挥技术技术系统运至地震现场，接收存储来自地震现场的视频信息，并通过视频广播服务器向指挥中心点播服务器广播视频信息，指挥中心的点播服务器可以实时向指挥中心大屏显示系统提供视频信号源，使指挥部能获得地震现场情况的实时动态图像，也可以存储成视频文件，以便于现场视频资料的归档、保存和管理。配置针对视频文件的相关数据转换接口，可将经存储转发的视频文件转存为公用视频格式文件，以便能随时回放有关图像。

3.地震现场应急指挥技术在消防中的应用

3.1 汶川地震中应急指挥技术的应用

消防部队作为“灭火救援的战斗队、抢险救援的突击队、处置突发事件的机动队”的专业队伍，在汶川地震抢险救援工作中发挥了尖刀作用。2008年5月12日14时28分，汶川发生8.0级强烈地震，地震波及16个省、市、自治区，这是新中国成立以来我国遭受最严重的地震灾害。成都消防迅速、准确、有序、科学、高效地开展救灾工作，在一线成功疏散群众13252人，营救高楼围困和被埋压人员2766人，生还者981名，运送救援物资3167吨，送水15453吨。其中，应急指挥技术在抢险救灾中发挥了巨大的作用。

3.1.1 迅速启动处突预案，成立抗震救灾指挥部

地震发生后，立即调用基础数据库启动《抗震救灾预案》，并成立抗震救灾指挥部，由支队长、政委任总指挥，下设作战指挥组、通信保障组、战勤保障组、宣传鼓动组和机动组，各部门在指挥部的统一领导指挥下，为救援工作的快速展开奠定了基础。

3.1.2 采取各种技术，保障通信畅通

地震发生后，所有通信瞬间中断，固定电话中断半个小时左右，市应急联动中心接警系统瘫痪，手机、小灵通等移动通信无法拨通，没有通信就掌握不了灾情，就无法实施力量调度和组织指挥，在抗震救灾现场，采取了以下技术措施以保障现场通信通畅：

3.1.2.1 利用通讯指挥车在前沿指挥部架设350MHz无线应急通信网，使无线应急通信网络覆盖了震区现场，话音质量清晰，有效、可靠地保障了现场指挥部与各救援点之间的通信联络场通。

3.1.2.2 与电信协调3部固定电话和2部电信无绳电话解决前线指挥部与支队指挥部、支队指挥中心的通信联络。

3.1.2.3 为现场指挥部提供1部车载卫星电话，以解决同成都市外的通信联络畅通。

3.1.2.3 24小时轮流值班，对各车载通信设备进行巡检，同时担负起接听报警电话、协调救援现场所需车辆、收发传真、值守电台、为手机和手持台电池提供不间断充电及更换电池的工作，通信指挥车同时还为现场指挥部提供外接电源，在抗震救灾期间，提供了稳定可靠不间断的通信和电力保障。

3.2 地震现场应急指挥技术在消防中的探讨

3.2.1 地震现场应急指挥技术要求

地震发生后，仅具备完善的后方应急指挥中心是不够的，现场指挥仍然需要强大并可独立指挥的临时指挥中心。消防部队可依托应急指挥车作为应急指挥中心派驻现场应急救援的最高指挥场所。根据地震现场情况，应使消防应急指挥技术达到以下要求：

（1）发射信号绕射能力强，可采用300--800MHz频段，具有更强的绕射能力，用于在非视距环境下工作。适应地震学爱海下应急通信的各种复杂环境要求。

（2）辐射范围广，采用高性能的纠错编码和高性能的抗多径技术，在移动环境下具有较高高的灵敏度。这意味着有更大的覆盖范围。

（3）抗干扰能力强，保障在复杂的电磁环境下仍然保持优良的通信质量。

（4）发射机辐射小，可在比较小的发射功率下就可以达到相当理想的覆盖性能。

（5）图像声音清晰，灵活可调，分辨率较高，可得到高清晰视频图像。

（6）移动性能良好，使得指挥车在高速移动下应急指挥系统仍能正常工作。

（7）支持多点会议和点对点通讯，利用卫星移动通信系统可支持点对点通讯，又可以支持多个移动终端的多点通讯。

（8）卫星移动通信系统可结合卫星视频会议系统实现指挥车现场指挥，且具有强大的会议控制能力。

（9）装置GPS卫星定位系统，便于跟踪可以车辆，使指挥中心实时掌握车辆行驶位置。

3.2.2 消防指挥车系统组成

根据以上要求，消防应急指挥车应配备以下技术系统：超短波通信系统、多通道图像传输系统、无线会议系统、中控系统、远程视频会议系统、投影显示系统、信号存储系统、卫星控制终端、单兵发射前端、GPS卫星定位系统、卫星主席控制端、及其他车载辅助系统（车载卫星通信子系统，供电、照明等）。

3.2.3 注意事项

3.2.3.1 提高整体反应能力

地震事件的突发性决定了指挥技术的要求有较高的快速反应能力。应当体现系统在处理信息时的整体反应速度、准确率和失败频率。

3.2.3.2 加强可靠性技术

对于应急指挥技术系统，可靠性是非常重要的指标。MTBF（平均故障间隔时间）、MTBM（平均维修间隔时间） 是系统可靠性的主要参数。在初始设计时，应对软硬件和通讯链路，考虑适当的冗余，以满足系统的要求，保证指挥系统的每一个环节在任何时间都处在正常运行状态。

3.2.3.3 提高安全性

为保证系统正常运行和国家基本地理信息等有关数据的保密，必须充分考虑系统的安全性（防泄密、防恶意入侵），设备本身的易损程度以及对操作、维护人员造成伤害的可能性。

3.2.3.4 系统有效性

系统的有效性是指，可运行时间与规定时间之比，系统是否处于可触发、可运行状态。有效性对于不间断运行系统同样是一个重要的指标。

3.2.3.5 设备可维修性

可维护性是指系统发生故障时恢复运行的能力。一个好的系统在故障发生时，工作人员能够通过设备自检、利用适当的仪器、个人经验的判断、熟练的操作，对故障部位进行定位，损坏的部件能够快速得到更换，在尽可能短的时间内迅速恢复正常运行。

参考文献

[1] 国家科委、国家计委、国家经贸委自然灾害综合研究组.中国自然灾害区划研究进展[M].北京： 海洋出版社，187

[2] 姜立新、吴天安、刘在涛等.地震现场应急指挥技术系统的结构与设计[J].地震，2004.24（3）：35-41

[3] 姜立新、帅向华、张建福等.地震应急指挥管理信息系统的探讨[J].地震，2003.23 （2）： 115-120