基于室内外定位技术消防应急指挥平台设计与实现.doc

基于室内外定位技术消防应急指挥平台设计与实现 　　摘 要：针对目前高层建筑消防缺少室内定位和室内地图支持的问题，结合当前室内定位技术并利用GIS技术研发了一个消防应急指挥平台原型系统。该平台解决了室内外地图服务，室内外定位信息的跟踪显示以及消防员手持终端、指挥中心指挥系统及移动指挥系统间的信息共享与同步等关键问题。基于该平台，可为消防应急指挥和救援提供室内外地图及定位信息服务，对消防应急指挥能力的提升具有较高的应用价值和广泛的应用前景。 　　关键词：室内定位；室内地图；GIS技术；消防应急指挥；移动应急指挥平台 　　中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）03-0014-04 　　0 引 言 　　火灾是严重威胁人类生存和发展的常发性灾害之一，具有发生频率高、时空跨度大，造成的损失与危害严重等特点[1]。随着社会科技的发展，火灾报警或指挥调度的信息系统越来越多地应用到消防应急救援中，逐步向“科技消防”和“智能消防”的目标迈进。目前，纵观国内外，基于地理信息系统 （GIS）、3G通信、虚拟现实、全球定位技术、视频监控等多种技术，构建了大量的消防应急指挥系统，如基于GIS的消防应急指挥系统[2]，基于3G通信技术的消防应急指挥系统[3]，基于Web GIS的消防应急指挥系统[4]，基于虚拟现实技术的消防应急指挥系统[5]等。 　　消防救援指挥决策必须依赖于各种定位信息，如消防员位置、消防车辆位置、消防设施及被困群众位置信息等。目前，GPS技术、北斗导航技术等室外定位技术已被应用到消防应急指挥工作中，为消防应急指挥提供了实时的消防人员及消防车辆室外定位、救援路线规划等服务。然而，消防员在室内的实时位置信息，对消防救援具有极其重要的意义，但由于缺乏有效的室内地图和室内定位技术的支持，目前消防应急救援指挥还仅停留在利用监控技术来实现对室内信息的及时掌控，而无法满足消防应急指挥业务的需求。 　　近年来，室内定位技术日趋成熟，如：文献[7]提出了一种运用无线射频（RFID）技术提高室内空间定位精度的方法，并通过实验进行了验证；文献[8]提出INS和GSM混合定位；文献[9]提出利用两种滤波器进行数据融合的DGPS和WUB结合定位算法；文献[10]将DGPS和UWB结合定位，利用Kalman滤波器对UWB非视距误差（NLOS）进行消除，采用粒子滤波器对不同传感器进行数据融合，并使用GPRS通信模块进行无线数据传输。随着定位技术的发展，为消防应急救援指挥提供了室内定位信息的支撑。 　　室内地图是限制室内定位技术在消防指挥决策中应用的一个主要障碍。与成熟的室外电子地图相比，室内地图数据缺乏统一的标准规范，使得室内电子地图的生产、更新、维护和数据共享成为难点。室内地图的研究和应用基本上还处于起步阶段。目前，室内地图服务已引起广泛关注。一些公司正在绘制购物中心、会议中心和机场等大规模建筑空间的室内地图，以填补建筑内部地理信息空白。微软、百度、谷歌等厂商相继发布了室内地图服务[11，12]，实现了一些大城市的大型商店和机场的室内地图功能。 　　总之，现有消防应用平台缺少室内定位及室内地图的支持，使得火灾现场指挥员主要依靠经验和直觉来指挥部队、实施抢险救援活动，这势必导致指挥具有很大的盲目性，缺少科技依据，从而大大降低了灭火救援的成功率和效率。为了把人员伤亡和火灾损失控制在最小程度，需要消防部队具有高效的指挥系统和科学的决策系统。基于室内定位技术的消防应急指挥系统旨在建立一种集定位、指挥于一体的消防应急指挥系统，可为消防应急救援指挥提供更加详细、准确的空间位置信息，使消防应急救援决策更加高效、科学，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。 　　1 系统设计 　　基于室内外定位技术的消防应急指挥平台（Indoor Positioning Service Based Fire Emergent Command Platform，IPS_FECP）构建的目的是基于室内定位技术和室内地图技术，为消防应急指挥提供建筑内部地理信息和消防终端的室内定位信息，支持消防救援指挥，其系统构架如图1所示。一个完整的IPS_FECP系统由指挥平台服务器、服务器控制程序和客户端3部分构成，其中客户端包括普通用户手持终端、消防员手持终端、指挥中心指挥系统和移动指挥系统4种。其中普通用户手持终端为受灾群众持有的装有室内定位软硬件的手持设备，可以将被困群众的位置信息传递到服务器；消防员手持终端为消防员持有的具有室内定功能的手持专业设备，将消防员位置信息及火场信息实时传送到服务器；指挥平台服务器接收并维护普通用户手持终端及消防员手持终端发来的信息，实现消防信息共享与同步，为消防指挥系统（指挥中心指挥系统及移动指挥系统）提供室内外位