基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉 濤

天津市消防救援總隊(duì) 作戰(zhàn)訓(xùn)練處，天津 300090

0 引言

基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)模式下的消防水源信息化管理方面的研究，在國(guó)際上已有成功經(jīng)驗(yàn)，許多國(guó)家都有消防水源管理系統(tǒng)，且比較成熟。經(jīng)考察，我國(guó)在消防水源管理信息化建設(shè)方面的研究與應(yīng)用，目前總體處于起步階段，現(xiàn)有消防水源管理系統(tǒng)初步建立了水源臺(tái)賬，基本掌握了水源分布情況，但水源巡檢等方面需要進(jìn)一步完善和提高，對(duì)天然水源取水點(diǎn)和消火栓的信息采集較為簡(jiǎn)單，統(tǒng)計(jì)查詢報(bào)表較為單一，水源信息采集和實(shí)戰(zhàn)互動(dòng)結(jié)合還需要加強(qiáng)。同時(shí)，如何最大程度地提升消防車遠(yuǎn)程供水能力以及快速掌握火場(chǎng)周邊水源分布情況[1-2]，也非常重要。因此，針對(duì)國(guó)內(nèi)消防水源管理系統(tǒng)實(shí)際情況，進(jìn)行水源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，開發(fā)消防水源取水管理系統(tǒng)十分必要。

互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[3]，為建設(shè)新一代消防水源取水管理系統(tǒng)提供了先進(jìn)技術(shù)手段。將移動(dòng)采集、水源引導(dǎo)和滅火作戰(zhàn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水源360度全景影像采集和展示、水源現(xiàn)場(chǎng)精確定位、精準(zhǔn)導(dǎo)航、統(tǒng)計(jì)分析，能極大提高消防水源日常管理水平和滅火救援任務(wù)響應(yīng)速度及效率。

1 消防水源取水管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 總體規(guī)劃

消防水源取水管理系統(tǒng)使用互聯(lián)網(wǎng)、GIS等信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水源數(shù)據(jù)管理與消防滅火業(yè)務(wù)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)一致、業(yè)務(wù)協(xié)同、平戰(zhàn)結(jié)合、精細(xì)管理、精準(zhǔn)導(dǎo)航、統(tǒng)計(jì)分析，提高消防水源日常管理水平和滅火救援任務(wù)響應(yīng)速度及效率[4-5]。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)消火栓和天然取水點(diǎn)等數(shù)據(jù)資源的分布、狀態(tài)的可視化管理，能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，挖掘各類數(shù)據(jù)背后的價(jià)值，提供基于歷史數(shù)據(jù)的靜態(tài)分析報(bào)表和基于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交互視圖展示。該系統(tǒng)手機(jī)版支持互聯(lián)網(wǎng)地圖，在實(shí)戰(zhàn)中，能夠通過(guò)路徑規(guī)劃導(dǎo)航到相應(yīng)消火栓、天然取水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)增援救援站快速水源引導(dǎo)，為遠(yuǎn)程供水提供取水點(diǎn)和供水分析支撐。

1.2 系統(tǒng)概述

消防水源取水管理系統(tǒng)利用信息化技術(shù)[6]，基于互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)移動(dòng)終端等平臺(tái)，通過(guò)移動(dòng)采集取代傳統(tǒng)電腦端水源采集，采用360度全景影像采集和展示取代傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的照片采集等，進(jìn)一步優(yōu)化消防水源的檢查和管理工作；實(shí)現(xiàn)滅火救援指揮現(xiàn)場(chǎng)與總隊(duì)指揮中心之間、跨區(qū)域滅火救援過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享[7]；使各參戰(zhàn)力量都能掌握全面的災(zāi)情和水源等相關(guān)信息，為滅火救援調(diào)度指揮和滅火救援實(shí)戰(zhàn)提供硬抓手和決策支撐[8]。

2 消防水源取水管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)，是一套互聯(lián)網(wǎng)+消防模式的水源取水管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)、GIS導(dǎo)航定位、大數(shù)據(jù)、360度全景信息采集和展示等技術(shù)，能夠提供移動(dòng)APP和PC端工具，實(shí)現(xiàn)水源的管理、維護(hù)、檢查、自動(dòng)感知水位和智能導(dǎo)航等功能，為滅火救援實(shí)戰(zhàn)提供決策支持。

2.1 系統(tǒng)物理架構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)涉及的網(wǎng)絡(luò)包括互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)、指揮調(diào)度網(wǎng)。消防水源取水管理系統(tǒng)以119電子地理信息系統(tǒng)、消防水源電子信息系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)為支撐，以互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)4G/5G網(wǎng)絡(luò)為載體，將水源數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到消防水源取水管理平臺(tái)。各應(yīng)用系統(tǒng)分別部署在相應(yīng)服務(wù)器，同時(shí)配備獨(dú)立的應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。

2.2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)，整體遵照消防一體化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、消防信息安全保障體系以及消防救援隊(duì)伍信息化運(yùn)行管理體系，從邏輯上分為四個(gè)層級(jí)：交互層、應(yīng)用層、服務(wù)層、中間層。(1)交互層，該層實(shí)現(xiàn)與用戶的交互，包括PC電腦端、移動(dòng)手機(jī)終端。(2)應(yīng)用層，該層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能應(yīng)用，主要包括取水點(diǎn)信息、消火栓信息、戰(zhàn)區(qū)及轄區(qū)信息、用戶信息、機(jī)構(gòu)信息、角色信息等。(3)服務(wù)層，該層主要為系統(tǒng)的功能應(yīng)用提供后臺(tái)服務(wù)支撐，主要包括應(yīng)用服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、安全服務(wù)、GIS服務(wù)等。(4)中間層，該層主要用于和服務(wù)層進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)交互層與服務(wù)層的互聯(lián)互通。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

2.3 系統(tǒng)開發(fā)與部署架構(gòu)

為方便系統(tǒng)的使用、部署與升級(jí)，基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)，采用B/S和Android原生應(yīng)用相結(jié)合的方式進(jìn)行整體開發(fā)、架構(gòu)。消防水源取水管理系統(tǒng)后臺(tái)采用B/S模式進(jìn)行架構(gòu)，主要負(fù)責(zé)人員維護(hù)、組織機(jī)構(gòu)管理、角色設(shè)置、權(quán)限劃分等。消防水源取水管理APP采用Android原生模式進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，主要包括用戶登錄、系統(tǒng)圖例展示、消防數(shù)據(jù)加載與控制、水源巡檢與路線導(dǎo)航、消息共享與發(fā)送、報(bào)表統(tǒng)計(jì)與查詢等。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3 消防水源取水管理系統(tǒng)主要功能

根據(jù)消防水源業(yè)務(wù)流程和管理功能進(jìn)行劃分，該系統(tǒng)平臺(tái)由消防水源取水管理系統(tǒng)PC端和消防水源取水管理系統(tǒng)APP移動(dòng)端兩個(gè)子系統(tǒng)組成。

3.1 用戶管理與角色設(shè)定

結(jié)合消防水源取水管理系統(tǒng)使用范圍和使用對(duì)象，系統(tǒng)設(shè)定總隊(duì)、支隊(duì)、消防站等不同角色，每一種角色用戶將劃分不同的操作權(quán)限和功能，便于管理和維護(hù)各類消防資源數(shù)據(jù)。

3.2 組織機(jī)構(gòu)管理

該系統(tǒng)通過(guò)樹形結(jié)構(gòu)圖的方式，對(duì)不同部門信息進(jìn)行維護(hù)管理，頁(yè)面布局主要分為左側(cè)樹形控件和右側(cè)部門列表，選擇特定部門后可進(jìn)行屬性編輯和維護(hù)。部門信息包括編號(hào)、部門名稱、上級(jí)部門等。

3.3 系統(tǒng)登錄

為更好地保護(hù)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全，登錄管理將對(duì)所有用戶進(jìn)行合法性驗(yàn)證，確保只有授權(quán)用戶和設(shè)備才可以登錄使用，在登錄頁(yè)面設(shè)置有兩個(gè)文本輸入框控件(用戶名、密碼)、一個(gè)按鈕控件(登錄)方便用戶進(jìn)行登錄。系統(tǒng)支持總隊(duì)、支隊(duì)、消防站等不同身份用戶的登錄。

3.4 圖層加載與控制

該系統(tǒng)的消防資源類型較多，為方便用戶更好地管理各類數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了GIS圖層方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)加載、顯示與隱藏控制，控制方式主要通過(guò)選中或取消選中CheckBox復(fù)選框控件進(jìn)行操作。可管理的數(shù)據(jù)主要包括：天然水源取水點(diǎn)、消火栓、重點(diǎn)單位、戰(zhàn)區(qū)及轄區(qū)管界、影像圖、電子地圖等。

3.5 圖例展示

通過(guò)消防資源圖例(圖標(biāo)+文字)展示功能，可方便用戶了解并掌握不同圖標(biāo)所代表的內(nèi)容信息，為快速熟知該系統(tǒng)中的消防資源提供輔助支撐。

3.6 消防水源日常巡檢

消防水源是實(shí)施消防滅火救援任務(wù)的重要資源，對(duì)水源進(jìn)行日常維護(hù)和狀態(tài)檢查極其重要，水源設(shè)施的好壞直接影響滅火救援的成敗和效率。該系統(tǒng)將消防水源劃分為兩大類，即消火栓(市政類型、重點(diǎn)單位類型、小區(qū)類型)和取水點(diǎn)(河流、湖泊、取水碼頭、魚池、其他)，其中消火栓屬性包括樣式、類型、壓力、管徑、流量等12項(xiàng)，取水點(diǎn)屬性包括地址、名稱、水源類型、儲(chǔ)水量、水流形式、能否座車、座車數(shù)量、垂直距離、水平距離等14項(xiàng)。為方便用戶日常管理，系統(tǒng)設(shè)置有兩類頁(yè)面分別負(fù)責(zé)不同水源的維護(hù)操作，每個(gè)頁(yè)面根據(jù)屬性不同放置有多個(gè)標(biāo)簽、文本框、下拉選擇框和功能按鈕，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)唯一性、有效性進(jìn)行驗(yàn)證并給予提示，以確保水源信息正確無(wú)誤。

3.7 位置共享和語(yǔ)音導(dǎo)航

為提高滅火救援效率，方便增援力量能夠在第一時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，該系統(tǒng)提供消防資源位置共享功能，在各救援力量前往現(xiàn)場(chǎng)途中，用戶可根據(jù)需要選擇路徑導(dǎo)航操作，系統(tǒng)將同步開啟語(yǔ)音播報(bào)功能，可有效地規(guī)避道路擁堵等情況，有效縮短到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間。

3.8 共享著火點(diǎn)單位信息

著火點(diǎn)信息主要是指發(fā)生火災(zāi)單位的基本信息和位置信息，通過(guò)共享著火點(diǎn)單位信息可將著火單位基本情況發(fā)送至各救援力量，方便實(shí)時(shí)掌握著火點(diǎn)信息及其周邊情況，為現(xiàn)場(chǎng)滅火救援任務(wù)的展開提供輔助決策和信息支撐。

3.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、查詢是每個(gè)系統(tǒng)必不可少的功能，除了為用戶提供必要的信息查詢，還可以為數(shù)據(jù)分析、管理決策提供可靠數(shù)據(jù)來(lái)源和支撐。該系統(tǒng)提供兩類報(bào)表功能，一類是詳情列表格式，另一類是數(shù)量統(tǒng)計(jì)格式。詳情列表可展示具體屬性信息，數(shù)量統(tǒng)計(jì)主要展示查詢對(duì)象的數(shù)目統(tǒng)計(jì)信息。每一類報(bào)表都支持根據(jù)條件進(jìn)行查詢操作，主要通過(guò)Android報(bào)表控件和數(shù)據(jù)庫(kù)SQL查詢技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.10 日志管理

日志管理主要記錄用戶的日常操作、系統(tǒng)維護(hù)等內(nèi)容，并生成相應(yīng)的系統(tǒng)日志，為日志查詢提供可靠的數(shù)據(jù)來(lái)源，日志信息主要包括操作內(nèi)容、具體時(shí)間、人員等。

3.11 系統(tǒng)升級(jí)

升級(jí)系統(tǒng)可以更好地管理軟件版本，提升系統(tǒng)整體質(zhì)量、功能和用戶體驗(yàn)，修復(fù)使用過(guò)程中可能存在的漏洞等問(wèn)題。為方便用戶的升級(jí)操作，系統(tǒng)采用B/S模式進(jìn)行管理，支持在線升級(jí)，大大節(jié)約了系統(tǒng)維護(hù)成本和費(fèi)用。

4 消防水源取水管理系統(tǒng)部分效果

基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)移動(dòng)端APP主要展示所在區(qū)域的消防水源分布、水源周邊360度全景和水源路徑導(dǎo)航規(guī)劃。該系統(tǒng)部分展示效果如圖2、圖3所示。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于移動(dòng)4G/5G及互聯(lián)網(wǎng)的消防水源取水管理系統(tǒng)，將天然水源日常管理與滅火救援工作相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了二維三維影像圖加載、戰(zhàn)區(qū)及轄區(qū)展示、著火點(diǎn)信息推送至增援消防救援站、消防水源路徑導(dǎo)航及語(yǔ)言播報(bào)、救援途中路況實(shí)時(shí)展示、消防水源位置共享、移動(dòng)采集取代傳統(tǒng)電腦端水源采集、360度全景影像采集和展示、水源位置快速精準(zhǔn)定位、人工水源智能引導(dǎo)、天然水源檢查分析與統(tǒng)計(jì)等功能。該系統(tǒng)已在天津市北辰區(qū)消防救援支隊(duì)上線使用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證實(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定流暢，具有較高的可靠性、高效性、便捷性和可維護(hù)性，取得了預(yù)期效果。

圖2 水源分布

圖3 路徑導(dǎo)航