智能消防定位指挥系统说明

恒德“智能消防定位指挥系统”说明编写目的本文阐述了该系统在操作层面、技术可行性、操作可行性、管理可行性等方面的优势，有助于消防部门及时抵到火灾现场了解内部情况(如火点初始位置、火点蔓延情况、人员疏散情况及部分消防设备的运行情况等)以及消防人员准确定位情况，实现迅速有效的在室内范围寻找被困者、遇险队友，还能立体直观的监控消防员所处环境，从而方便前后场指挥与调度，高效提升协同作战能力，有效减少消防人员在灭火抢险救援工作中的事故。背景消防安全问题越来越受各相关部门的重视，如今的企业、小区、公共场合都必须要有强制性的消防防范设备。火灾等突发事件和事故所造成巨大的生命和财产损失，严重威胁着全社会的稳定与发展。消防部队担负着灭火和抢险救援任务，为了能更好的履行职责，应完善应急救援体系建设，而其中通信系统的建设起着至关重要的作用。消防通信是消防部队开展灭火救援行动的根本保障，是未来城市应急救援体系中信息通信的主要组成部分。加强应急救援体系中通信系统的建设已成为消防部队迫在眉睫的重大任务，这不仅具有明显的经济效益，而且具有非常重要的社会效益，对于保护人民生命财产安全具有重要意义。目前，消防通信中指挥调度系统已经在消防领域得到了一定程度的普及，但消防人员在灭火抢险救援工作中仍屡屡负伤甚至遇难，除现场不可控因素外，现行的消防指挥调度系统因存在定位精度低，部署繁杂，信息一体化程度低，功能单一，定位存在盲区等问题，无法满足实际消防现场的指挥调度需求。现有消防指挥调度系统只听声音不见其人，指挥者只能通过前方反馈的语音信息进行判断分析后，进行决策、下达命令。由于主意信息是一种描述性的信息，它不像视频信息那样直观、具体，缺乏一定的准确性，这给指挥者实施及时、有效正确的指挥带来了一定的影响，这就急需一套能在救援现场稳定工作的实时性强、画质清晰的视频回传系统。目前消防单兵定位系统没有相应的国家标准，市场上的消防单兵定位产品也参差不齐，利用比较多的无线定位技术有红外线定位技术、超声波定位技术、蓝牙定位技术、射频识别技术、超宽带定位技术、WIFI网络定位、ZIgbee技术等。但是在火灾救援现场这种高温、烟气、断电等复杂情况，目前国内外都没有成熟的产品，均处在试验和完善阶段。在消防指挥调度系统中定位技术的选择就显得尤为重要。恒德数字舞美科技有限公司自主开发研制的智能消防定位指挥调度系统是本着科技创新的理念，以服务社会为根本，采用先进的数字化及计算机网络技术、音视频技术，建立的具有监督、监控、指挥、调度功能集成的智能消防救援指挥调度系统，解决了现有市场上指挥调度系统的不足，为消防员与指挥调度中心提供全方位语音通信、视频监督监控、位置监控、安全保障等信息服务。引用标准目前，国家和地方均没有针对本系统的国家标准、行业标准和地方标准，但为保证研发出的产品能够在实际中切实起到保障消防员的生命安全、提高救援效率的作用，在系统研发过程中的每个环节、每个细节做到严格遵守与本系统相关的消防通信方面的有关国家标准和行业标准。具体如下：GB25113移动消防指挥中心通用技术要求GB50313消防通信指挥系统设计规范GB50401消防通信指挥系统施工及验收规范GA1086-2013消防员单兵通信系统通用技术要求GJB4279指挥自动化系统应用软件通用要求参考资料《智能消防救援指挥调度系统》企业标准技术部2016.8室内定位系统软件操作说明书技术部2016.8视频回传系统软件操作说明书技术部2016.8产品概述恒德数字舞美科技有限公司研发的智能消防救援指挥调度系统是为解决消防系统现有技术的不足而研发的一款室内应急救援位置定位及监督控制系统。采用自主知识产权核心算法，定位精度及视频画面回传质量均达同行业国际先进水平。产品主要应用于室内应急救援环境下消防人员的位置及周边环境监控，从而实现迅速有效的在室内范围寻找被困者、遇险队友，还能立体直观的监控消防员所处环境，从而方便前后场指挥与调度，高效提升协同作战能力，有效减少消防人员在灭火抢险救援工作中的事故。智能消防定位指挥系统实现了救援现场移动指挥中心对火场内消防员的精准定位、视频回传语音通话和生命体征、呼吸机气压的一体化监控，为救援现场的全方位信息化提供可靠保障。主要功能有：对消防员进行三维精确定位，移动指挥调度台对消防员的楼层、方位一目了然;指挥调度控制台与消防员之间、消防员与消防员之间的单独通话和集群通话;呼吸机气压不足消防员单兵及现场移动指挥中心的两级预警保障;消防员生命体征的实时监测。智能消防定位指挥系统主要包括室内定位系统、音视频回传系统、生命体征系统、呼吸机气压监控系统等四个子系统，这些子系统均放置在消防员的身上：定位设备放置在消防员腰部、音视频采集设备嵌入在消防头盔上;生命体征、呼吸机气压监控系统戴在消防员的手腕上;另外系统还包括无线收发系统、软件平台和应急指挥中心，均设置在指挥车上;应急指挥中心接收到的所有信息可以通过3G/4G/WIFI信号和119指挥中心之间进行双向通信。该系统的结构如下：系统的结构图工作原理智能消防救援指挥调度系统利用无源定位技术，无需任何额外的基础设施或网络系统，可以准确的获取消防员的室内位置信息，采用无线方式实时高效的将位置信息回传到监控指挥中心服务器。在软件建筑三维模型中实现对消防人员的线路定位，甚至包括运动轨迹、运动姿态、奔跑速度等动态信息，便于指挥中心实时掌握救援一线动态。便于部署消防员的作战位置，规避极度危险区域，提示消防员提前做好防范与作战准备，做到救援现场的高效与风险可控。通过后方指挥员统一调度，达到相互协同作业、队友搜救、被困人员救助、安全退出引导等功能。定位模块主要装置为惯性传感器(也称加速度传感器)、陀螺传感器。加速度传感器主要用于计算位移和高度，陀螺传感器主要用于计算方向和姿态。各种相关参数经过解算成坐标后通过短波电台传送到监控中心服务器。监控指挥中心服务器调取数据库中定位信息并对定位信息进行处理，监控指挥中心根据定位信息获取消防员位置。视频监控模块采用一种特定的网络协议作为信令协议，通过一定频率的短波电台，利用无线通信技术，实现救援现场的可视化调度和集中控制，实现点对点、一点对多点、多点对多点的音视频通讯;利用计算机图像分析技术，分析救援现场潜在危险，辅助指挥者决策。嵌入微型生命体征监测芯片，实现指挥中心对消防员生命体征的完全把控;现场传感器及高清微型摄像机将现场数据进行实时回传，对消防员进行生存概率警示，进一步保证现场消防员自身的生命安全。该系统集成度更高、功能更强大、操作更简单、性能更稳定。覆盖范围广、信号强度大，适用多种救援场合，能够保证救援现场的4G、WIFI及专网通讯信号的网络全覆盖。系统不受线路和距离的限制，不受信号干扰和信号源盲区的限制。该系统的应用，可有效提高指挥调度控制台对现场消防员的全面把握，切实保证消防员的安全。功能特点(1)人员定位及轨迹模拟根据人员所佩戴的定位终端传输回来的三维参数，在建筑模型中实现对消防人员的准确定位及高亮标注，便于后方指挥系统实时掌握救援第一线动态。同时，根据人员定位设备传输回来的三维参数在建筑中实现人员行走轨迹实时动态模拟，每个的消防员行走的轨迹采用一种颜色表现，便于实时监控消防人员的位置，对于许多极度危险区域，可以提示消防员做好防范，做到救援现场的高效风险防控。(2)消防员间联动配合、安全退出引导通过后方指挥员统一调度，以及消防员自身所佩戴的终端设备，在能见度差、情况复杂的救援现场，可实现相互间协同作业，以及实现紧急情况下的队友搜救、被困人员救助、安全退出引导等。(3)可视化直观指挥调度能第一时间查看人员在楼宇内部分布，同时各个人员有其特有的编号，每个编号均对应相关消防人员的基本信息等，便于总指挥现场调度和调控。同时还可准确能查看楼宇内部的消防设备分布，每个设备的基本信息及状态信息等，便于指挥消防员在救援过程中及时启用。(4)建筑三维展示系统本身带有三维构建和展示模块，可对特定建筑物在较短时间内实现三维建模。同时可以在显示终端能够对建筑三维模型实现缩放、平移、旋转定位功能，从而达到对建筑不同部分(外墙、内部结构、通道、设备等)可视化漫游浏览。(5)单兵终端功能扩展单兵终端终端还可以根据实际需要进行模块化配置，如氧气倒计时模块、毒气报警模块、生命呼叫仪模块、语音导航模块等可按需配置。(6)现场视频回传将现场的画面高清晰度低延时回传，在指挥调度中心，可直观查看每个消防员所处环境是否安全，以便及时发送指挥调度命令，在保障消防员的人身安全情况下，高效完成紧急救援任务。(7)异常报警系统发现定位装置出现超时停滞、标签失联等异常，实时报警。救援人员遭遇险情，也可自主发送求援信号。(8)实现了消防员生命体征的实时监测，对生命体征出现异常的消防员及时组织营救。主要创新点(1)无源定位技术消防单兵定位系统采用无源定位技术(自主定位技术)，无需任何额外的基础设施或网络系统，可以准确获取消防员的室内位置信息。(2)微功率扩频无线通信采用无线方式实时高效地将位置信息回传到室外指挥人员。(3)三维快速建模该系统可以对建筑物进行快速三维搭建，为指挥者提供全视角消防员三维位置和行程轨迹信息并呈现出消防员与建筑物的相对位置关系，便于指挥人员根据建筑物内部结构地图对救消防员的行动进行指挥、引导。(4)实时行为模式识别该系统能够检测消防员站立、跌倒、行走、上下楼等各种运动状态，并实时显示消防员的3D姿态动画。(5)多方位运动识别该系统能够准确判别前进、倒退、横向行走等多方位运动模式，有效解决消防员火场救援时动作复杂的特点。(6)变步长算法该系统采用高精确度变步长算法，能够准确计算消防员行走步长，单步步长误差小于3%。(7)高集成度提供了目前业内体积最小的嵌入式系统。集成度高带来可靠性高、功耗低、成本降低等诸多优势。(8)支持900M无线高带宽视频传输模式。(9)流量控制方式无线传输为自动流量控制，不产生多余流量。(10)视频传输同时支持3码流：QCIF、CIF、D1同时观看，并且帧率和码率可调。(11)多种录像方式本地SD存储(最大支持64G，触发录像、报警联动录像、预置时间录像等多种录像方式)，网络存储(可以将视频存储到网络的任何人指定地址)。(12)模块化设计，集定位、视频、语音、数据采集、无线网络传输、生命体征检测多功能为一体。(13)视频回传采用超低码流优化H.264编码，图像质量最高达25桢和D1标准，在3G网络有效范围内，可获得流畅的高品质图像。(14)系统内置智能充电管理，实时查询电量，具备低电智能报警，省电模式。配置大容量电池可持续工作6-8个小时。(15)支持双向语音对讲，及时捕捉关键影像，为决策者提供远程指挥的第一手资料。(16)配有监控中心服务系统软件，包含了定位、音频监控、视频监控和生命体征监控。系统硬件介绍智能消防救援指挥调度系统是恒德数字舞美科技有限公司为解决现有消防系统救援通讯手段不足而研发的。该系统主要由音视频回传子系统、室内定位子系统、生命体征监测预警子系统、呼吸机气压监测预警子系统四个子系统组成。系统的硬件连接拓扑图如下所示：短波电台单兵2指挥车119指挥中心单兵1单兵N数字通信网络系统硬件连接拓扑图音视频回传子系统：从应急实时视频传输的应用出发，按照用户要求开发的全新的无线高清晰度单兵数字图像传输设备，完全符合应急无线图像传输的需求，同时还提供了一些方便的功能设置以满足用户现场环境的需求。设备架构紧凑，体积小，扩展性好、灵活组网。可以一个指挥中心（应急指挥箱）对四个无线单兵、或者一个指挥中心对八个无线单兵，采用专网通讯频率，特定网络架构，实时指挥，第一时间多方位、多角度、立体化实时指挥，提高救援效率和救援时间。室内定位子系统：可快速形成救援现场三维坐标模型及消防单兵三维楼层运动轨迹，实现室内无盲区三维立体定位、逃生路线规划、安全退出引导；利用计算机图像分析技术，分析救援现场潜在危险，辅助指挥者决策。生命体征监测预警子系统：采用嵌入式微型生命体征监测芯片，指挥中心对消防员生命体征实时把控（心率、血压等）；消防员在救援现