CN101539951A - 城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台构建办法 - Google Patents

Abstract

城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台构建办法是通过对视频监控、火灾探测报警等遥测、遥感装置、中国公用计算机互联网、声、光学分析及数据传输等技术的有机整合。通过建立和中国公用计算机互联网联结的，灾害预防和救援处理的专门局域网，实现在最短的时间内以最为经济的方式，实时采集大量的灾区信息(含灾害发生过程的信息)，并以安全方式实时将信息分享给不同空间、地域的有关专家、技术人员分析和处理，为灾害成因、过程记录和救援处理提出全新的信息化解决方式，本发明并就该系统实际日常的更广泛的应用提出了现实的解决方案。同时，有关数据收集和处理方法也打破了光学分析固有的数据来源、采集、传输的方式。

Description

城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台构建办法

技术领域：

本发明主要利用城市现有的视频监控摄像头和摄像头集群及各种远程遥测、遥感的传感器等电子设备，并通过中国公用计算机互联网和城市政府专用网将城市防灾抗灾的专用局域网联结起来，使城市防灾抗灾的专用局域网瞬间提升为具有强大的数据信息采集、整合处理的综合智能信息平台方法以及与此相关的模拟电子信号转换、数据传输、安全保护、访问控制的技术。并就综合智能信息平台的信息共享、综合利用的提出全新的应用方案。

背景技术：

目前大多数城市灾害的信息的处理还要依赖于信息采集人员，在灾害发生后(灾害发生前和中的过程无法取得实物证据)对灾害现场的调查而取得，工作效率低下，且不能及时、有效地甄别因救援、逃生等“假象”而造成假信息。由于信息采集的标准、方式、时间、及被访对象及调查人员的素质的不同(陈述方式和理解能力偏差)造成该信息可靠性低、佐证困难(原始证据可能会随灾害损失扩展而灭失、迁移或人为的移动)。第三，由于相关信息不能被及时、有效的传输、共享，将造成信息分析、处理的滞后。第四，由于信息分析技术落后造成信息标本丧失应有的价值。同时，目前在城市普遍应用的视频监控以及火灾探测报警等遥测、遥感传感装置在城市灾害救援、处置中的功能和作用却被完全忽略了。

发明内容：

本发明通过对视频监控、火灾探测报警等遥测、遥感装置、中国公用计算机互联网、声、光学分析及数据传输技术的有机结合为灾害成因、过程记录和救援处理提出全新的数据解决方式。并就该系统实际口常的更广泛的应用提出了方案。

本发明的技术原理，是在城市无需另行投入巨资架设专门的城市防灾抗灾的城域网络的同时，利用现有的中国公用计算机互联网和政府专用网络将现有的分散在城市各地的小区、楼宇和公共安全、公共交通、公共管理、金融、公共场所等各行各业的模拟和数字视频摄像头和行业视频监控网络的摄像头集群以及城市火灾探测报警、城市大气监测、卫星定位等遥测、遥感的传感装置联结起来，并进而形成和城市防灾抗灾的局域网有效联结，从而实现使城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台数据的采集点瞬间扩展到所有联网的摄像头和视频摄像头集群、传感器的联网方式。使城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台能以最经济方式，在最短的时间内、以最灵活的方式地组成一个可以延伸到城市各个角落(只要存在中国公用计算机互联网、无线网络、移动网络等公共网络以及摄像机或传感器等信息采集器的地方)的集数据采集、处理、共享的庞大的覆盖整个城市范围的防灾抗灾救援指挥平台。通过该平台，就可以利用城市任何一个联网的现场摄像头监测各种灾害，并在灾害发生以后立即通过该网络平台把灾区的实时视频图像传输回来，同时，还可通过灾害现场联网的摄像头的视频储存服务器下载灾区范围内所有记录灾害发生过程的视频图像信息，从而使城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台可以实现远程监控和记录城市灾害发生过程的“黑匣子”功能。

在灾害发生以后城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台还可以通过互联网联结的灾区范围内的所有用于企业、行业管理的遥感探测设备(如：火灾联动报警器等远程传感器)采集数据传输回来，同时也可以通过政府内部专门网络将用于城市管理、国家安全、国防的遥感、遥测设备(如：气象遥测、大气监测、卫星定位)监测和感应到的灾区数据，也通过城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台传输回来，以达成在最短的时间收集到足以判断灾害性质、初步损害结果的技术数据并传回城市灾害救援指挥中心的目的。其后，通过对这些数据的专业技术处理(红外、光谱分析等等)还可以进一步研判出灾害现场的温度、空气中有毒、有害物质的成分、浓度以及烟、火的成分以及可能燃烧的物质等等，为救援和扑灭灾害的决策提供了最直接和科学的依据。

本发明包含信息的采集、传输、安全、处理等4大系统和防灾抗灾救援指挥及综合利用2个平台组成。

一、数据采集系统：

(一)、视频数据的采集来源

(1)、楼宇、小区、公共(娱乐)场所用于安全防范的视频监控系统；

(2)、城市交通、管理视频监控系统；

(3)、公安部3111安全防范工程的公共视频监控系统；

(4)、金融及各行业的企业安全视频监控系统；

(5)、消防安全视频监控和医疗救援系统的抢救室、留置观察室及传染病房视频监控：主要目标为城市的易燃、易爆仓库、危险品仓库、加油站、加气站、煤气；液化气储存站(点)、国家战略储备物资储备仓库、其他需要列入消防管控的单位、部门以及医疗救援机构的内部管理视频

(二)、传感数据的采集来源：

(1)、楼宇、小区、公共(娱乐)场、金融机构等用于消防安全防范的监控系统

(2)、城市气象监测系统：

(3)、城市地震监测系统：

(4)、城市电、水、煤、供暖、排水等行业技术监测系统：

(5)、卫星遥感、遥测系统：

(6)、卫星定位系统：

(三)、语音数据的采集来源

(1)、公共通信系统

(2)、城市管理无线通信系统

(3)、网络语音数据分离

二、电子信号转化及数据传输系统：

(一)、模拟信号转换为数字信号；

(二)、数字信号优化处理和传输：

三、数据安全：

(一)、外部链路的访问限制：访问的硬件设备的锁定----预授权，以及来访者身份识别系统：密码和指纹锁。

(二)、内部网络访问实施访问权限管制：可按灾害等级及预定的处置方案和权限，随时开放和关闭有关防问权限。

(三)、数据加密和解密系统：数据发送、接收端分别安装硬加、解密设备。

(四)、数据库储存：采用加密方式，对数据的访问、处理必须联网通过身份验证并获得相应的授权。

(五)、备份数据库：采用标准(明码)数据储存技术，采用硬件锁定只读访问储存主机，联网电脑无法访问本机，数据维护须经过二个最高权限授权---最高访问权、最高管理权并经过身份识别系统识别在本机才可进行。

四、数据的处理分析：

(一)、视频燃烧光谱分析：通过火焰图像的光谱综合分析可以判断火焰的温度，通过燃烧物资释放的光能量分析可以判定燃烧的物质构成进而推断出对应的物品或种类。

(二)、视频环境空气光谱分析：通过对灾害现场的空气光谱分析可以得出灾害现场空气成分的构成，进而推断出空气中有否有毒、有害物质和以及浓度，同时也可以检测空气中的易燃、易爆物质、浓度和其他爆炸物的化学残留成分进而判断灾害的成因。

五、城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台和城市信息智能综合利用平台：

作为一个长效、可持续发展项目，城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台不仅能在灾害发生时可以发挥强大的作用，而且其功能和原理还应该适用于城市日常综合管理(如消防、交通等等)以及企业安全管理和社会安全综合管理，同时该系统对于促进社会公共安全管理和公共安全专营服务社会化具有深远的意义。为了达到这个目标，我们把城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的功能和作用分成二个部分，即在城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的下方建立一个类似于该平台作用的子系统：城市信息智能综合利用平台，把城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台不涉及国防、国家秘密、企业商业秘密及个人隐私和法律、法规禁止开放的信息收集、整理、处理的功能归并到城市信息智能综合利用平台，提升平台的作用和扩展平台实际应用层面。同时，在发生灾害的时候，城市信息智能综合利用平台的功能可以立即归并到城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台上去，即保障了城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的安全和专业性，又可以通过城市信息智能综合利用平台扩展城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的应用层面和商业价值。避免了政府、社会和企业在这方面的重复、无序的投资，使城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台资源发挥最大的社会价值。最后，通过将城市信息智能综合利用平台的信息收集、处理功能的社会化、商业化，在资源共享，有偿使用的原则下，即可以减轻政府维持、维系城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的负担，又可以使政府授权的有偿社会公共安全等服务能更贴近于社会和企业，填补城市社会公共服务空白，提升城市的国际竞争力。

六、本发明在城市防灾抗灾中的实际应用举例(以消防灭火为例)

(一)、城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台在消防救灾中的作用：

1、火灾扑救：

A、通过城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台，及时将火灾现场的现状视频(特别是火灾现场初起火灾的直观情况)提供给灭火决策中心以及灭火部队的指挥人员，使灭火战斗的决策，从传统的到达现场调查后开始，提前到收到火警信息后立即可以开始，使消防部队从驻地到达火灾现场之间的时间也得以充分利用。

B、对于疑难火灾的扑救，可以通过数据交换和控制中心，在第一时间将火灾现场的现状视频提供给所有的专家，并结合有关视频、红外、光谱分析软件(国内外应用空白)，可以及时研判出燃烧中心和燃烧物质及温度，并汇总专家的扑救意见、建议，及时反馈给现场指挥人员，可以有效地提高现场灭火部队指挥人员决策的准确率。

C、对于重、特大火灾的扑救，通过城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台，消防战斗部队可以实现远程和现场管控实时切换，为高级灭火指挥人员到达现场指挥提供无缝转接，实时掌握火场的一切变化，并为高级灭火指挥人员，在第一时间确定救援部队派遣、装备配置等决策，提供真实、可靠的科学依据。

D、可以有效降低现场灭火部队进入火场侦查的盲目性、危险性，提高现场搜、救的效率和成功率，有效降低火灾现场搜、救人员的伤亡率。

2、救援：

城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台将判明的起火点、火势扩大趋势的方向以及对应的最优化的逃生路线和救援方案及时反馈给城市信息智能综合利用平台，城市信息智能综合利用平台将预设的指导被困人员逃离火场或逃离火灾中心、构筑临时避难空间，等待救援的提示声音、示意图传送到火场内的公共显示屏(或各个单元的多功能显示器)上。

同时，城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台通过消防局内部网络给火灾现场的救援消防部队下达救援指令，使救援人员可以按方案的提示协助被困人员打开逃生通道，并在相对安全的情况下进入火场有目标的进行搜救。可以最大限度地减少火灾现场被困人员和火场搜、救人员的伤、亡率和最大限度地提高被困人员的逃生率及消防灭火部队的搜、救成功率。

3.事故调查(取证)：

城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台在接警的同时，通知城市信息智能综合利用平台将火灾现场所发生的一切(特别是火灾发生过程中的现场视频立即下载)保存记录下来，并实时传输给城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台。可为将来起火原因、事故调查提供无法替代、不可逆转的最直接的原始数据和证据。同时，由于该数据是实时取得并保存于第三方的储存设备内，在法理上具有无可替代的有效性和权威性。

4.人员培训(队伍建设)：

通过城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台，消防战斗部队、消防科研人员和消防专家可以收集、整理火灾现场内部的实况(含火灾前、中、后的数据)，结合现场的扑救过程的文字、声音、图像等等资料，可以全面促进战斗部队的技、战术水平的提高。同时，各级指战员也可以通过以上资料，总结、检讨任何一次(不论该指战员是否参战)灭火战斗的得、失，以及决策的正、误，进而修正、改善有关战斗方案，可以迅速提高战斗部队第线指战员的指挥协调能力。

(二)、城市信息智能综合利用平台在日常消防安全管理中的服务应用：

1、企业服务：

A、经相关企业委托通过对企业及其重点防火部位的视频巡视来确定被检单位的消防安全的管理现状，同时也可通过被检现场的消防报警、灭火设备的远程监控系统反馈的信息来检查设备的工作状态，及时向委托企业通报企业消防安全管理状况，并在授权范围内安排技术人员对故障设备进行及时修复和处理，确保被检企业消防安全管理工作的有效落实。(主要目标单位：建筑工地、易燃、易爆、危险品仓库、化学品仓库、加油站、储气站等等)

B、经消防安全管理部门和相关企业授权下在消防安全专业咨询服务的企业的协助下完善委托企业的消防管理档案和数据库的建设，建立并完善企业在不同火险或火灾的不同过程中的应急救援、安全疏散方案，并通过平台联网建立火灾实时的救援和疏散、逃生发布系统(行业空白)。(主要目标单位：酒店、商业中心、办公楼、高档住宅等等，可以有效提高相关单位的附加商业价值，提高委托企业的行业竞争能力)

C、经消防安全管理部门和火灾公共责任保险单位或被保险企业的授权，通过网络视频和消防报警智能联动控制的遥感信号对被保险单位实施消防安全管理状况和被保险单位的有关消防灭火设备、设施实施安全监察，即可以保障了火灾保险公司的权益，又为长期、有效控制火险的被保险企业降低保险成本提供真实、可靠、有效的科学依据。(方案的实施可以确保消防安全管理行业的诚信机制的建立，为消防安全管理行业的有序、长效、可持续发展奠定坚实的基础)

D、经消防安全管理部门授权和相关企业同意下，在保障相关联网企业的商业机密的同时有偿向消防报警、联动灭火设备生产厂商提供有关视频监测的技术资料，为研发新产品提供可靠的数据保障。同时，也可以向消防报警、联动灭火设备生产厂商有偿提供新产品全天候、不间断的监视数据，可以降低消防报警、联动灭火设备生产厂商新产品检测的人员涉险程度和火灾仿真过程，可以有效缩短消防报警、联动灭火新产品的研发周期。

2、行政管理辅助和社会服务：

A.受辖区政府委托为低保和经济适用房等社区和“老城厢”安装临时或无线视频监控，并将其纳入城市信息智能综合利用平台的视频数据采集范围，平时驻有专人管控，定期向辖区政府提供相关消防安全和火灾预防管理的报告。在发生火警时有关视频数据(含起火前后的情况)通过城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台统一处理，可以大幅度提高这些地区的防火、灭火的能力，彻底解决长期以来困扰辖区政府的消防安全管理盲点的问题。

B.受消防安全管理部门委托定期或不定期提交联网或临时联网监测单位的视频巡视和消防灭火设备远程监控的实时报告，使消防管理部门可以随时掌握辖区企业的消防安全的管理动态，在强化政府消防安全管理职能部门的行政监督力度的同时又减轻了基层行政管理部门的人工巡检的工作强度。解决行政执法取证难的问题，提高行政执法部门的执法效率和权威性。

C.经消防安全管理部门授权对经常违反消防安全管理的重点企业、公共娱乐场所、人员密集场所的消防重点部位实施进行24小时视频实时监控，及时发现、记录违法、违规现象并随时向消防安全管理部门报告，杜绝违法、违规单位的侥幸心理，为彻底解决屡禁不止的重、特大火灾安全隐患，提供可靠的技术保证。

附图说明：

图1是现行的视频摄像头和传感器以及网络在城市的分布示意图

图2是按传统城域网方式建立城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台的示意图

图3本发明方式联网以后的视频摄像头和传感器以及城市网络示意图

图4本发明的数据优化、传输、安全、访问控制示意图

图5本发明的城市防灾抗灾信息化救援指挥智能综合平台和城市信息智能综合利用平台的结构及数据处理方式示意图

图6本发明和城市消防灭火部门的网络联结及实际使用示意图

图7本发明在消防灭火过程中的数据光学分析和交互处理实际应用示意图

具体实施方式：

参照图1，目前视频摄像头和摄像头集群以及传感器都是以点状在分散城市各个部位，不能实施对城市灾害有效的监控，如果以城市防灾抗灾信息化救援指挥综合智能平台为中心，建立一个城市防灾抗灾信息化救援指挥的城域网的话，如图2所示，工程将十分浩大，其投资额要比图1所示的建立公安网、消防网和城市交通建设网的成本总和还要高，因而可行性和实用价值不大。

图3是本发明利用中国公众计算机网和公安网、消防网和城市交通建设网将分散在城市的点状视频摄像头和摄像头集群及传感器有效的联结在一起，通过城市防灾抗灾信息化救援指挥智能平台就可起到监控城市每一个点的摄像头和传感器的作用，而其投入成本仅仅只是建立2个(实质是一个)可以联结中国公众计算机网的局域网。同时，为确保数据的传输安全，我们除了在城市防灾抗灾信息化救援指挥智能平台局域网的入口和安装防火墙以外，客户通过中国公众计算机网向内网传输数据时均采用硬件加密的方式，以确保客户数据在传输途中的安全。为了实施防灾抗灾信息化救援指挥智能平台和城市信息智能综合利用平台更便捷的联结和访问，我们设计了二种访问防灾抗灾信息化救援指挥智能平台和城市信息智能综合利用平台的方式，一是通过中国公众计算机网(外网)访问防灾抗灾信息化救援指挥智能平台和城市信息智能综合利用平台的方式，另一种是通过防灾抗灾信息化救援指挥智能平台或城市信息智能综合利用平台(内网)访问的方式。同时，我们为了保证防灾抗灾信息化救援指挥智能平台或城市信息智能综合利用平台网络的安全，我们设计了外网对内网的三重访问控制，第一、来访计算机实施硬件识别(硬件访问权)第二、来访者指纹识别(身份识别)第三、联网密钥确认(身份复核及权限控制)来确保联网的设备是内网预先设定的、来访人是预先认可的本人、来访人只能按预设的等级权限访问资源(可按灾害等级和处理预案预先设置，并可由城市防灾抗灾平台的最高网络管理权限人随时做出调整)。

图4是本发明的数据优化传输、传输安全、数据储存安全、安全便捷的访问控制的说明。

图5是城市防灾抗灾信息化救援指挥智能平台和城市信息智能综合利用平台处理城市数据的权限示意图，我们设计在保护城市保密数据(涉及国防、国家机密、企业经营秘密、个人隐私)的前提下，通过城市信息智能综合利用平台共享城市数据为企业、社会服务，使防灾抗灾信息化救援指挥智能平台和城市信息智能综合利用平台能更具实用性、可操作性和社会价值。

图7是本发明通过火灾现摄像头传回的数据在经过光学分析软件处理后和消防灭火部门联动，消防部门经过对火焰的光谱、红外数据等光学数据的分析以及对火灾现场传回的实时图像的其他分析、研判后做出灭火决策，同时消防部门可以通过本发明向火场内被困人员发出逃生、疏散指令，以便内外配合解救被困人员。

Claims (9)

1、通过建立和中国公用计算机互联网联结的，灾害预防和救援处理的专门局域网，实现在最短的时间内以最为经济的方式，实时采集大量的灾区(或特定区域)信息(含灾害发生过程-或特定目的信息)。并以安全方式实时将信息分享给不同空间、地域的有关人员分析和处理，为灾害(或特定目标、目的)成因、过程记录和处理的信息化处理方式。

2、根据权利要求1所述，通过网络联结采集、处理数据方式，其特征在于，是通过局域网和广域网或互联网将各种传感器、探测器、处理、分析、软件等联结在一起，实现传感、探测数据传输、共享及实现异地同步分析的方式。其特征在于，传感数据、探测数据由远程取得，而处理、分析和相关软件又可以是分布在各地的信息数据采集、储存、处理的集成方式，其根本特征是工作的数据的采集、储存、分析、处理是分别在不同空间、地域进行的，而工作要求和目标是统一发布的。

3、根据权利要求1所述信息数据传输、储存、访问是安全的，其特征在于，传输过程和数据储存的安全、访问设备的安全、访问对象(人)的安全以及访问权限管理和数据储存方式。

4、根据权利要求2所述，其中传感、探测数据采集或处理、分析软件要跨不同性质的二个或以上网络进行(如：局域网到城域网，局域网到互联网，中国计算机网到国际互联网等等)。

5、有关光学分析数据的采集是经由摄像机等图像设备跨网络(不同性质的二个网络)取得的。

6、根据权利要求5所述，视频数据成为光学、红外、电磁波的物理、化学分析的数据来源。

7、根据权利要求5所述，光学、红外、电磁波的物理、化学分析的数据来源可以由远程、网络获得。

8、数据交互处理方式在火灾扑救现场的应用。

9、根据权利要求8所述的数据交互技术要求，其技术特征是：可以实施与火灾扑救处理有关的二方(含二方)以上的人、机构、单位实施数据交流，其中有一方必须处于火灾现场内。

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