CN113674123A - 一种基于大数据服务的城市应急指挥系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据服务的城市应急指挥系统及方法，涉及应急指挥技术领域，解决了现有方案中数据采集方式单一，在突发事件发生时，造成采集的数据缺失和采集效率低下的技术问题；包括应急指挥中心、信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台、数据存储模块和数据发布模块；本发明中信息采集模块和应急指挥中心结合生成联合采集标签，联合采集标签的引入，既保证了突发数据的采集效率和准确度，又能够通过三种方式的动态结合提高设备利用率，避免采集的突发数据缺失；本发明中的信息采集模块和应急指挥中心结合生成指挥标签，利用了人工智能模型的非线性特点，能够排除不相关因素的干扰，保证指挥标签的预测准确且符合实际情况。

Description

一种基于大数据服务的城市应急指挥系统及方法

技术领域

本发明属于应急指挥领域，涉及大数据技术，具体是一种基于大数据服务的城市应急指挥系统及方法。

背景技术

城市中，任何突发事件，如地震、洪水、火灾、传染病、重大交通事件、公共设施故障或事故等，如果处理不及时或者不适当，极有可能给人民的财产、生命安全造成重大损失。

公开号为CN1900991A的发明专利公开了一种城市应急指挥系统，包括指挥中心、移动指挥车、无线传感网/公用通信网、监测终端网，监测终端网由散布于城市固定位置的无线传感网端机、无线传感网视频监控端机和临时散布的无线传感网端机组成，无线传感网端机由微型传感器、信号处理单元和无线通信模块构成，微型传感器与信号处理单元、无线通信模块连接；无线传感网由在城市中布设的无线传感网基站组成，无线传感网端机的数据信息通过无线传感网/公用通信网直接或经移动指挥车中继实时地传至指控中心。

上述方案打破了时空对人的限制，可以实时动态进行应急突发事件处理，工作现场实时监控及远程指挥，在第一时间紧急处理现场突发事件；但是，上述方案中获取数据的方式通过监测终端网和无线传感网/公用通信网实现，发生突发事件时，监测终端网极有可能遭受破坏，导致数据获取不及时；因此，上述方案仍需进一步改进。

发明内容

本发明提供了一种基于大数据服务的城市应急指挥系统及方法，用于解决现有方案中数据采集方式单一，在突发事件发生时，造成采集的数据缺失和采集效率低下的技术问题，本方案通过信息采集模块和应急指挥中心结合生成的联合采集标签解决上述问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，包括应急指挥中心；

所述应急指挥中心分别与信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台通信和/或电气连接；

所述信息采集模块结合联合采集标签动态采集突发数据，并将突发数据发送至应急指挥中心；所述信息采集模块包括终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元；

所述应急指挥中心对突发数据进行处理获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块；所述动态指挥模块完成人员调度；

所述动态指挥模块和应急救助平台通信和/或电气连接。

优选的，所述应急指挥中心包括高性能计算机、服务器、数据库和大屏幕显示器；所述数据库用于接入应急救助平台的数据；所述应急救助平台包括医疗救助平台、消防救助平台和警务救助平台。

优选的，该城市应急指挥系统还包括数据存储模块和数据发布模块；所述应急指挥中心分别与数据存储模块和数据发布模块通信和/或电气连接；

所述数据存储模块和数据发布模块通信和/或电气连接。

优选的，所述突发数据包括视频、声音、振动和检测图像中的一种或者多种；所述检测图像包括通过核磁图像和X光图像。

优选的，所述终端监测单元由散布于城市固定位置的无线传感网端机和临时散布的无线传感网端机组成，所述无线传感网端机包括微型传感器、信号处理节点和无线通信节点；微型传感器分别与信号处理节点和无线通信节点连接。

优选的，所述无人机监测单元通过无人机获取突发数据，包括无人机、信号处理节点和无线通信节点；所述无人机携带有微型传感器和高清摄像头。

优选的，所述卫星监测单元通过遥感图像获取突发数据；其中，在获取到遥感图像之后需要进行图像预处理，所述图像预处理包括图像裁剪、几何校正、大气校正和图像融合。

优选的，所述终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元单独或者结合使用获取突发数据。

优选的，所述联合采集标签的获取具体包括：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；其中，终端通信标签的取值为0或者1，当终端通信标签为0 时，表示对应的无线传感网端机通讯状态异常，当终端通信标签为1时，表示对应的无线传感网端机通讯状态正常；

任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；其中，常数R>10米，且常数R为整数；

当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，则判定终端监测单元工作正常，单独通过终端监测单元获取突发数据，将联合采集标签标记为1；否则，派遣无人机对圆形区域进行监测；其中，正常端机阈值的取值范围为[0.8，1.0]；

当无人机返回的突发数据满足质量要求时，则判定无人机监测单元工作正常，通过终端监测单元和无人机监测单元联合使用获取突发数据，将联合采集标签标记为2；否则，通过终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元联合使用获取突发数据，将联合采集标签标记为3；

将联合采集标签发送至数据存储模块。

优选的，所述指挥标签的获取包括：

通过数据存储模块获取原始数据集；其中，原始数据集与突发数据的内容一致；

通过人工手动为原始数据集设置指挥标签i；其中指挥标签为i＝1,2,…，n,其中n为正整数，指挥标签为i的数值越大，表明突发数据对应应急事件的危害程度越大；

将原始数据集及对应的指挥标签为i按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集；其中，设定比例包括2:1:1、3:1:1和4:1:1；

通过训练集、测试集和校验集对构建的智能模型进行训练、测试和校验，将完成训练、测试和校验的智能模型标记为应急预测模型；其中智能模型包括误差逆向传播神经网络、RBF神经网络和深度卷积神经网络中的一种或者多种；

将突发数据输入至应急预测模型获取指挥标签i。

优选的，所述动态指挥模块根据指挥标签和应急调度表进行人员调度；其中应急调度表可根据实际情况设置，也可参考下表。

指挥标签i	医务人员	警务人员	消防人员
				1	2×1	2×1	2×1
2	2×2	2×2	2×2
				…	…	…	…
n	2×n	2×n	2×n

优选的，所述数据发布模块用于生成应急处理报告；其中应急处理报告包括突发数据、联合采集标签、指挥标签和处理总结。

优选的，所述微型传感器至少包括音频传感器、振动传感器和X射线传感器中的一类。

一种基于大数据服务的城市应急指挥方法，所述城市应急指挥方法具体包括：

根据无线传感网端机的通信状态和无人机返回的突发数据的质量生成联合采集标签；

信息采集模块根据联合采集标签对突发数据进行动态采集，将突发数据和应急预测模型相结合获取指挥标签；

动态指挥模块根据指挥标签进行人员调度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中信息采集模块和应急指挥中心结合生成联合采集标签；当联合采集标签为1时，则仅通过终端监测单元采集突发数据，当联合采集标签为 2时，通过终端监测单元和无人机监测单元结合动态采集突发数据，当联合采集标签为3时，通过终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元结合动态采集突发数据；联合采集标签的引入，既保证了突发数据的采集效率和准确度，又能够通过三种方式的动态结合提高设备利用率，避免采集的突发数据缺失。

2、本发明中的信息采集模块和应急指挥中心结合生成指挥标签，利用数据存储模块中存储的原始数据集对智能模型进行训练获取应急预测模型，结合信息采集模块采集的突发数据获取对应的指挥标签；通过人工智能模型的非线性特点来预测指挥标签，能够排除不相关因素的干扰，保证指挥标签的预测准确且符合实际情况。

3、本发明中的动态指挥模块接收的数据包括突发数据和指挥标签；动态指挥模块调度应急调度表，并结合指挥标签对医务人员、警务人员、消防人员和相关资源进行调度，既保证了人员调度的合理性，又能够避免公共资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明实施例一的原理示意图；

图3为本发明实施例二的原理示意图；

图4为本发明实施例三的原理示意图；

图5为本发明的方法示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

这里使用的术语用于描述实施例，并不意图限制和/或限制本公开；应该注意的是，除非上下文另有明确指示，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”也包括复数形式；而且，尽管属于“第一”、“第二”等可以在本文中用于描述各种元件，但是元件不受这些术语的限制，这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。

如图1-5所示，本发明提供三个实施例。

实施例一：本实施例通过终端监测单元获取突发数据，并通过动态指挥模块完成指挥调度。

请参阅图2，一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，包括应急指挥中心，

应急指挥中心分别与信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台通信和 /或电气连接；动态指挥模块和应急救助平台通信和/或电气连接；

信息采集模块结合联合采集标签动态采集突发数据，并将突发数据发送至应急指挥中心；信息采集模块包括终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元；

应急指挥中心对突发数据进行处理获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块。

其中，联合采集标签的获取包括：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；

当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，将联合采集标签标记为1，通过终端监测单元采集突发数据。

数据采集模块根据联合采集标签驱动终端监测单元获取突发数据。

通过数据存储模块获取原始数据集；通过人工手动为原始数据集设置指挥标签i；将原始数据集及对应的指挥标签为i按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集，并对智能模型进行训练、测试和校验，将完成训练、测试和校验的智能模型标记为应急预测模型；根据应急预测模型和突发数据获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块；

动态指挥模块根据指挥标签和应急调度表完成人员调度。

一种基于大数据服务的城市应急指挥方法，城市应急指挥方法具体包括：

根据无线传感网端机的通信状态和无人机返回的突发数据的质量生成联合采集标签；

信息采集模块通过终端监测单元对突发数据进行动态采集，将突发数据和应急预测模型相结合获取指挥标签；

动态指挥模块根据指挥标签进行人员调度；如当指挥标签为1时，则分别调度2名医务人员、2名警务人员和2名消防人员进行应急处理。

实施例二：本实施例与实施例一的区别在于通过终端监测单元和无人机监测单元获取突发数据，并通过动态指挥模块完成指挥调度。

请参阅图3，一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，包括应急指挥中心，

应急指挥中心分别与信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台通信和 /或电气连接；动态指挥模块和应急救助平台通信和/或电气连接；

信息采集模块结合联合采集标签动态采集突发数据，并将突发数据发送至应急指挥中心；信息采集模块包括终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元；

应急指挥中心对突发数据进行处理获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块。

其中，联合采集标签的获取包括：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；

当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，将联合采集标签标记为1，通过终端监测单元采集突发数据；否则，派遣无人机对圆形区域进行监测；

当无人机返回的突发数据满足质量要求时，将联合采集标签标记为2。

数据采集模块根据联合采集标签驱动终端监测单元和无人机监测单元共同作用获取突发数据。

通过数据存储模块获取原始数据集；通过人工手动为原始数据集设置指挥标签i；将原始数据集及对应的指挥标签为i按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集，并对智能模型进行训练、测试和校验，将完成训练、测试和校验的智能模型标记为应急预测模型；根据应急预测模型和突发数据获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块；

动态指挥模块根据指挥标签和应急调度表完成人员调度；如当指挥标签为 2时，则分别调度4名医务人员、4名警务人员和4名消防人员进行应急处理。

一种基于大数据服务的城市应急指挥方法，城市应急指挥方法具体包括：

根据无线传感网端机的通信状态和无人机返回的突发数据的质量生成联合采集标签；

信息采集模块通过终端监测单元和无人机监测单元对突发数据进行动态采集，将突发数据和应急预测模型相结合获取指挥标签；

动态指挥模块根据指挥标签进行人员调度。

实施例三：本实施例与实施例一、实施例二的区别在于通过终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元联合作用获取突发数据，并通过动态指挥模块完成指挥调度。

请参阅图4，一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，包括应急指挥中心，

应急指挥中心分别与信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台通信和 /或电气连接；动态指挥模块和应急救助平台通信和/或电气连接；

信息采集模块结合联合采集标签动态采集突发数据，并将突发数据发送至应急指挥中心；信息采集模块包括终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元；

应急指挥中心对突发数据进行处理获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块。

其中，联合采集标签的获取包括：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；

当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，将联合采集标签标记为1，通过终端监测单元采集突发数据；否则，派遣无人机对圆形区域进行监测；

当无人机返回的突发数据满足质量要求时，将联合采集标签标记为2，则通过无人机采集突发数据；否则，将联合采集标签标记为3，则发送采集终端异常信号应急指挥中心；将联合采集标签发送至数据存储模块。根据采集终端的状态对联合采集标签进行标记，既能够保证突发数据采集的准确性和及时性，又能保证采集终端在出现故障时，能够进行及时预警，保证维修人员在最短时间内对采集终端进行维修。

数据采集模块根据联合采集标签驱动终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元联合使用获取突发数据。

通过数据存储模块获取原始数据集；通过人工手动为原始数据集设置指挥标签i；将原始数据集及对应的指挥标签为i按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集，并对智能模型进行训练、测试和校验，将完成训练、测试和校验的智能模型标记为应急预测模型；根据应急预测模型和突发数据获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块；

动态指挥模块根据指挥标签和应急调度表完成人员调度；如当指挥标签为 3时，则分别调度6名医务人员、6名警务人员和6名消防人员进行应急处理。

一种基于大数据服务的城市应急指挥方法，城市应急指挥方法具体包括：

根据无线传感网端机的通信状态和无人机返回的突发数据的质量生成联合采集标签；

信息采集模块通过终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元协同作用完成对突发数据的动态采集，将突发数据和应急预测模型相结合获取指挥标签；

动态指挥模块根据指挥标签进行人员调度。

本发明中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，将联合采集标签标记为1，通过终端监测单元采集突发数据；否则，派遣无人机对圆形区域进行监测；当无人机返回的突发数据满足质量要求时，将联合采集标签标记为2；否则，将联合采集标签标记为3。

根据联合采集标签驱动信息采集模块，获取突发数据；将突发数据与应急预测模型相结合获取对应的指挥标签；调取应急调度表，在指挥标签的基础上，完成人员和资源的调度，并生成应急处理报告。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，包括应急指挥中心，其特征在于，所述应急指挥中心分别与信息采集模块、动态指挥模块、应急救助平台通信和/或电气连接；所述动态指挥模块和应急救助平台通信和/或电气连接；

所述信息采集模块结合联合采集标签动态采集突发数据，并将突发数据发送至应急指挥中心；所述信息采集模块包括终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元；

所述应急指挥中心对突发数据进行处理获取指挥标签，并将指挥标签发送至动态指挥模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述城市应急指挥系统还包括数据存储模块和数据发布模块；所述应急指挥中心分别与数据存储模块和数据发布模块通信和/或电气连接；所述数据存储模块和数据发布模块通信和/或电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述突发数据包括视频、声音、振动和检测图像中的一种或者多种；所述检测图像包括通过核磁图像和X光图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述终端监测单元由散布于城市固定位置的无线传感网端机和临时散布的无线传感网端机组成，所述无线传感网端机包括微型传感器、信号处理节点和无线通信节点；微型传感器分别与信号处理节点和无线通信节点连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述终端监测单元、无人机监测单元和卫星监测单元单独或者结合使用获取突发数据。

6.根据权利要求2所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述联合采集标签的获取具体包括：

获取终端监测单元中无线传感网端机与应急指挥中心的通信状态并标记为终端通信标签；任意选取一个终端通信标签为0的无线传感网端机并标记为目标端机，以目标端机的位置为圆心，常数R为半径划定圆形区域；

当圆形区域中终端通信标签为1的无线传感网端机的数量占比超过正常端机阈值时，将联合采集标签标记为1；否则，派遣无人机对圆形区域进行监测；

当无人机返回的突发数据满足质量要求时，将联合采集标签标记为2；否则，将联合采集标签标记为3；将联合采集标签发送至数据存储模块。

7.根据权利要求2所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述指挥标签的获取包括：

通过数据存储模块获取原始数据集；通过人工手动为原始数据集设置指挥标签_i；将原始数据集及对应的指挥标签为_i按照设定比例划分为训练集、测试集和校验集，并对智能模型进行训练、测试和校验，将完成训练、测试和校验的智能模型标记为应急预测模型；将突发数据输入至应急预测模型获取指挥标签i。

8.根据权利要求1所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述动态指挥模块根据指挥标签和应急调度表进行人员调度。

9.根据权利要求2所述的一种基于大数据服务的城市应急指挥系统，其特征在于，所述数据发布模块用于生成应急处理报告。

10.一种基于大数据服务的城市应急指挥方法，其特征在于，所述城市应急指挥方法具体包括以下步骤：

根据无线传感网端机的通信状态和无人机返回的突发数据的质量生成联合采集标签；

信息采集模块根据联合采集标签对突发数据进行动态采集，将突发数据和应急预测模型相结合获取指挥标签；

动态指挥模块根据指挥标签进行人员调度。

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