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1、消防实战的数字化技术当前的城市消防报警设备均为独立系统，当火灾发生时往往不能及时上报，以致形成火势蔓延，造成重大损失。伴随着信息技术与计算机技术的飞速发展，计算机网络的发展呈现“三网融合”的趋势，即传统的电话通信网、有线电视网、计算机数据网正在相互渗透、相互融合。对于消防工作来说，要借助于这一技术“东风”，改变城市消防报警系统现状，实现城市消防信息的数字化。城市消防数字化后，实现火灾报警全程自动化，可有效地减少人工转报环节可能造成的火警漏报、迟报，实现对城市入网火灾自动报警系统工作状态实时集中监控与管理。该系统能将互联网与监控系统相结合，实现消防系统上级对下级部门的信息查询、数据共享，可使上级
2、部门随时掌握各城市的消防状况。可使城市消防形成一个安全防范网，对提高城市消防安全水平有着重要的现实意义和经济意义。“数字化消防”主要是以基于Web方式的可交互式三维物件、三维场景的网络三维虚拟现实技术。该技术以国际标准的Extensible3D，即X3D为基础，结合正在发展的XML、JAVA等先进技术，包括了更强大、更高效的3D计算能力，并通过整合各类多媒体技术，从而建设一个数字化消防平台。在这个数字化消防平台中，可以结合消防的日常执勤训练、火警受理、火场指挥、辅助决策、综合管理等方面进行诸多的技术开发。此系统利用GSM蜂窝网为通讯平台，充分利用现代社会中强大的通讯资源，使之服务于现代消防事业
3、，克服了采用有线或专网作为通信手段所带来的可靠性差、投资大、日常维护困难等缺点。该系统集语音技术、GSM蜂窝通讯技术、电子地图技术(GIS)、网络技术、数据库技术、多媒体技术和计算机远程通讯技术于一身，组成新一代联网监控、调度指挥系统。系统由城市消防网络监控、119调度指挥中心系统、通信网络系统、GIS地理信息处理系统和用户端消防网络监控器等设备组成。一、城市消防网络监控、119调度指挥中心是专门对各单位的火灾报警系统进行联网、监控、监测，面向火灾报警的紧急处理、调度而设计的。系统主要由智能接受卡、管理微机和管理软件、远程维护软件、打印机和UPS等组成。119调度指挥中心负责整个系统的接警工作
4、，一般由消防支队直接管理，作为火灾发生前的最后一道保险，它的作用是非常重要的。它是全市消防资料的所在地，重要部门和重点单位信息可以在此查到。二、通讯网络系统。本系统将防火区域火灾报警控制器的信息经过处理后通过无线网络传送到城市消防网络监控中心，中心可以对防火区域进行管理和监控。三、GIS地理信息处理系统。本系统是为了获取、储存、显示、查询定位数据而建立的计算机数据库管理系统，将所需要的信息和资料直观、形象地在电子地图上以图形或表格的形式显示出来。为消防网络监控系统提供良好的地图环境，以直观的方式显示防火区域的位置和状态等信息。本系统的电子地图采用矢量方式，对任意指定区域的防火地点进行查询，可根
5、据需要分层显示信息；可任意放大、缩小、移动；可进行同屏多窗口监控，或将发生火灾的区域锁定在某窗口。四、用户端消防网络监控器。当火灾发生时，消防网络监控器的报警控制电路自动将此信息传送给城市消防网络监控中心和119调度指挥中心，并在电子地图上直观地反映出报警的信息。系统所有的报警都有语音提示，使用方便、快捷。中心一旦确定火情后，通过无线有线调度，在系统注册的各个消防单位和相关系统，一同对火警进行处理。城市消防网络监控系统主要有以下特点：1、结合GIS地理信息资料便于及时确定地点，通过中心处理器事先储存信息及时查阅各单位的详细内容，便于了解各单位设备运行、预演准备、配备设备、单位领导等情况，能随时
6、掌握每一个入网单位的详细情况。2、各中心可相互通讯(如支队与总队通讯，在总队可以了解支队对入网单位的管理情况)。目标是119与城市的其它网络如燃气网、电网、水网、110、120等联网，实现社会网络资源共享，使各网络为消防工作服务，也可为社会提供相应服务。3、通过网络可解决在日常消防检查工作中出现的问题。检查人员在现场检查设施时，有些单位就开通使用，检查人员一走就停机，不能保证消防设施正常运行，而所有报警设备并网后不仅能监督消防设施正常运行，还可及时发现设备在运行中出现的问题，督促检查人员有的放矢地开展工作，对所控场所进行长期有效的管理。4、利用高科技网络技术解决队伍人员不足、检查不到位的问题。
7、利用网络有目的地检查，对管理不严的入网单位和我们的管理者都是一种促进。5、可以充分调动社会资源，使用社会资源，减少资源浪费，实现全民消防安全体系的目标，也是科普教育的理想场所。6、对消防部队管理的促进作用。通过网络为各值勤部队建立档案，了解装备配置、使用等情况。对部队建设、促进部队装备配置有积极作用。城市消防网络监控中心应由一定技术水平的专业消防工程公司承担。负责系统的安装、调试、维护及日常管理，配合消防部门119调度指挥中心对重点消防单位实施联网监控，从而提高城市火灾报警系统的开通完好率，达到防火减灾的目的。单兵头盔移动视频通信系统需求分析： 利用头盔方式的视频无线结合传输，将可以解决火场单
8、兵监控问题。利用头盔等将需要的视频图像传回到就近的无线站，再有无线站传输到需要解决的地方。 由于设备是方在头上，所以对重量和体积都有较为严格的方式。太重会影响到使用者的使用时间和感觉。 图像定位功能必须有，不然，头盔的使用者会觉得累，影响使用的时间。定位可以让头盔使用者清楚自己拍摄的位置和角度，调整图像质量，方便后方人员观察！方案设计原则： 根据项目需求的具体情况，我们在设计中应遵循下列原则： 先进性原则： 采用先进的设计思想，选用先进的网络设备，使网络在今后一定时期内保持技术上的先进性。开放性原则： 网络设计及网络设备选型遵从国际标准及工业标准，使网络具有高度的开放性和所提供设备在技术上的兼
9、容性。 可伸展性原则： 网络设计在充分考虑当前情况的同时，必须考虑到今后较长时期内业务发展的需要，留有充分的升级和扩充的可能性。充分利用现有通讯微波资源，为以后扩充到更高速率提供充分的余地。另一方面，还必须为网络规模的扩展留有充分的余地。 安全性原则： 网络系统的设计必须贯彻安全性原则，以防止来自网络内部和外部的各种破坏。贯彻安全性原则体现在以下方面： 设备采用的是扩频技术； 提供了射频信道的加密； 用户可以通过设置自己的网桥或另加独立加密设备实现更高的安全性； 网络内部对资源访问的授权、认证、控制以及审计等安全措施：防止网络内部的用户对网络资源的非法访问和破坏。 可靠性原则： 网络系统的设计
10、必须贯彻可靠性原则，使网络系统具有很高的可用性。可靠性原则体现在以下方面： 选用技术先进、成熟高可靠性的网络设备； 系统增益储备高； 链路的可维护性好；应用环境：具体使用中不同的环境条件，对单兵无线图像传输设备的防护性能有不同的要求。在高低温、雨雪天气、危险气体等环境条件下的应用将不断扩大，要求单兵无线图像传输系统能够适应不同环境条件下的应用。温度环境：对于消防、火灾应用环境要求设备工作高温能够在800环境中工作。湿度环境：通常要求设备工作相对湿度环境090%,而对于水灾、消防、野外天气等环境，要求设备能够满足符合IP55、IP56防护等级的防护要求，在潮湿、喷淋状态下能够正常工作。这类设备非
11、常适合洪灾、地质灾害、火灾等特殊行业部门的应用。特殊气体环境：在特殊工业环境中，要求设备具备防爆功能，能够在危险气体、粉尘环境中工作。智能化消防机器人为体现以人为本的消防灭火技战术指导思想和装备设计理念，在新世纪里替代消防队员进入各种有毒、易燃、易爆、高温、辐射等危险场所进行灭火、侦检、探测、洗消、破拆、排爆、封堵、救援等作业的消防机器人的应用技术的研究也将被赋予足够的重视，目前已有个别类型的机器人进入产业化阶段，为新世纪我国消防机器人的进一步发展与推广应用奠定了一个良好的基础。国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)：第一代是程序控制消防机器人，第二代是具有感觉功能的消防机器人，第三代
12、是智能化消防机器人。目前，工业发达国家正在加快开发具有不同功能的实用型的第二代、第三代（低级）消防机器人，着手研究第三代高级智能机器人。一些工业发达国家把研究开发消防机器人列入国家技术发展规划，作为经济发展的一个重要保证手段。国内消防机器人发展现状：我国在机器人的研究和制造方面是比较早的，早在上世纪50年代中国的一些科学家已经开始研究用于军事的机器人。消防警用机器人是一个很大的市场。但是，目前投入使用的一些消防警用机器人还有很多先天的缺陷，还必须在新颖性、实用性和创造性方面做出相当大的努力。如何最大可能性地发挥人与机器的各自最大优点，做到取长补短人机的有机互助，这是最理想的。目前，影响机器人的
13、普及和推广应用的最重要的关键有三个：1) 性能：所谓性能，是指在实战中，消防警用机器人确实不如人好用。2) 维护：目前的警用机器人维护维修，确实太麻烦，故障又多。3) 价格：目前的警用机器人确实太贵，从几百万元人民币乃至上千万元人民币，如果其市场的基本价能够在40万元人民币左右，其普及性将是革命性的迅猛发展。 我们要重视机器人研制的技术通用化、结构模块化，降低研发成本，提高机器人的作用可靠性；搞好产品的系列化、多元化开发，提高生产工艺水平及制造水平，提升产品档次，提高竞争力，消防灭火机器人，是结合多种消防灭火手段为一体的新型消防装备。现有消防机器人面临的问题：现阶段投入使用或正在研究的消防机器
14、人都是基于机器人个体进行研究；研究内容涉及灭火、侦察，并逐步向破拆、救人及多种功能组合的开发工作展开；控制方式主要采用有/无线的远距离程序控制。然而，针对各种消防事故分析之后发现，重大人员伤亡往往发生在救援人员对危险环境缺乏正确认识或对环境变化不能及时掌握了解的情况下，这就是缺乏环境危险状态信息所致。进行救援工作时，信息的缺乏使救援人员无法正确认识救援工作环境，从而导致对整体局势错误评估，带来重大人员伤亡。为了避免这种情况，必须研制出能够有力检测环境并评估环境危险状况的机器人。对目前国内外已研制出的消防机器人进行深入细致的分析比较后发现，现在消防机器人存在的主要问题是：环境识别能力较弱，往往只
15、能对单一指标进行判断，即使能对多个指标进行检测，也缺乏多个指标之间关系的分析，对环境的发展状况不能掌握；通用性不够，研究出的消防机器人过于专业，仅针对某一危险状况工作；单机器人工作，只能对所处位置作业，缺乏收集三维空间危险信息的能力。消防机器的发展方向：1.多传感器的集成与融合以运行在未知、动态环境下的多传感器系统为研究对象，相应的融合方法将成为研究热点。不确定性信息的数学处理工具将发挥重要作用，人工智能和神经网络方法也将继续成为研究热点。人工智能的研究将会在传感器选择、自动任务误差检测与恢复及世界模型等领域发挥更大作用，神经网络也会在目标识别和鲁棒多传感器系统两个领域发挥重要作用。由于危险环
16、境的发展变化跟起初环境、导致原因和外界条件等因素相关，而这些综合因素共同作用下形成了某一特定的危险状况和发展趋势，因此，可通过消防机器人进入危险环境的方式来识别并掌握环境危险状况和发展趋势。2.解决危险环境下的环境识别、动态评估l.复杂危险环境的三维识别重建a.表征复杂危险环境的模式：利用可观测的烟雾、温度、火焰、燃烧气体、空气中危险气体浓度等参量，研究它们之间的相互作用机制，明确其中关键因素，确定表征复杂危险环境的特征参数。b.局部复杂环境三维重建：通过研究各种可观测环境参量，确定各参量对整体环境影响的模型；通过分析多种传感器对危险环境检测结果，并利用各测量参量对环境影响的模型进行信息融合处理，构建局部复杂危险环境
