侯忠輝

(上海市消防局，上海 200051)

0 引言

隨著滅火救援任務的日趨繁重，消防工作的重要地位顯得更為突出，隨之而來消防部隊承受的社會壓力也與日俱增，其中一項重要指標便是看消防部隊的快速反應能力。如何進一步提高消防部隊的快速反應能力，實現(xiàn)消防車輛的動態(tài)管理、動態(tài)調度、動態(tài)指揮是其中的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的消防作戰(zhàn)的消防車輛、消防船艇等與后方指揮中心的信息聯(lián)系主要依靠無線電臺的通信。每輛消防車輛的實時狀態(tài)，如出動、到場、出水、停水、返隊等信息主要通過無線電臺與后方指揮中心取得聯(lián)系，由后方指揮中心的操作員通過手動來設置車輛動態(tài)。后方指揮中心也無法直觀地了解到當時消防車輛所處的戰(zhàn)斗位置和戰(zhàn)斗狀態(tài)。

傳統(tǒng)的GPS主要應用于消防車輛的導航，未與消防滅火救援作戰(zhàn)任務緊密結合起來，未有效地支持消防作戰(zhàn)車輛的管理制度，對現(xiàn)場移動指揮的支撐不夠有力。本文針對傳統(tǒng)的車輛管理，提出建立利用成熟的GPS/GPRS/GIS平臺的GPS車輛管理系統(tǒng)，應用于消防實戰(zhàn)，以提高消防部隊的戰(zhàn)斗力。

1 GPS/GPRS/GIS概述

1.1 GPS 概述

GPS即全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經緯度和海拔高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。

GPS系統(tǒng)這一全新的現(xiàn)代定位方法已全面取代常規(guī)光學和電子儀器，與現(xiàn)代通訊和計算機技術相結合，以同時測定三維坐標的方法將測量定位技術擴展到海洋和外層空間，同時從定點擴展到區(qū)域，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，精度達到毫米級，從而大大拓寬了應用范圍，在地球物理學、氣象、海洋、交通等領域獲得了廣泛運用。

1.2 GPRS 概述

通用分組無線服務技術(General Packet Radio Service)是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS網(wǎng)絡是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡中需要增加新的節(jié)點，如 SGSN(Serving GPRS Supporting Node)和GGSN(Gateway GPRS Supporting Node)。

GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?Packet)的方式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56kbps甚至 114kbps。

1.3 GIS 概述

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)是隨著地理科學、計算機技術、遙感技術和信息科學的發(fā)展而發(fā)展起來的一個學科。在計算機發(fā)展史上，計算機輔助設計技術(CAD)的出現(xiàn)使人們可以用計算機處理圖形數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)的標志之一就是圖形元素有明確的位置坐標，不同圖形之間有各種各樣的拓撲關系。簡單地說，拓撲關系是指圖形元素之間的空間位置和連接關系。簡單的圖形元素如點、線、多邊形等;點有坐標(x，y);線可以看成由無數(shù)點組成，線的位置就可以表示為一系列坐標對(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn);平面上的多邊形可以認為是由閉合曲線形成的范圍。圖形元素之間有多種多樣的相互關系，如一個點在一條線上或在一個多邊形內，一條線穿過一個多邊形等。在實際應用中，一個地理信息系統(tǒng)要管理非常多、非常復雜的數(shù)據(jù)，可能有幾萬個多邊形、幾萬條線、上萬個點，還要計算和管理它們之間的各種復雜的空間關系等。

GIS能夠將各種專題屬性信息同空間地理位置有機結合起來，將地理學、計算機科學、RS、GPS和Internet等技術相融合實現(xiàn)綜合分析處理，以數(shù)字化的手段統(tǒng)一實現(xiàn)對整個地球及其相關現(xiàn)象的重現(xiàn)和認識及對空間環(huán)境的多分辨率、三維描述，以處理自然和社會活動諸方面的問題，建立具有生物物理和社會經濟各方面資料的基礎地理信息數(shù)據(jù)庫和綜合信息數(shù)據(jù)庫。

GIS系統(tǒng)目前已經廣泛應用于消防部隊。

2 消防GPS車輛管理系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構

消防GPS車輛管理系統(tǒng)有7個部分組成，分別為GPS車載終端、便攜移動指揮終端、GPRS傳輸網(wǎng)絡、網(wǎng)絡隔離通信平臺、數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關、數(shù)據(jù)存儲服務器、車輛動態(tài)管理系統(tǒng)，具體如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構

2.2 消防GPS車載端

為保證后方指揮中心能對消防車輛的作戰(zhàn)位置、戰(zhàn)斗態(tài)勢、作戰(zhàn)路線等有全面的了解，對GPS數(shù)據(jù)終端設備必須上報的基本數(shù)據(jù)要素做出定義，具體如表1所示。

通過GPRS通信平臺，在指揮中心下達出車指令后，案件出車指令自動下達到車載GPS數(shù)據(jù)終端設備，并自動導航至案發(fā)點。

表1 車載GPS數(shù)據(jù)上報要素

2.3 移動指揮GIS平臺

為現(xiàn)場移動指揮平臺提供了移動GIS功能，定位追蹤移動消防車輛、消防栓、交通路況等動態(tài)變化情況。實現(xiàn)綜合可視化、空間分析、查詢檢索，使消防車輛調度更加直觀，為現(xiàn)場指揮人員的決策指揮提供便捷手段。

2.4 內外網(wǎng)隔離

由于消防內部網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡的物理隔離，為保證網(wǎng)絡及通信安全不能采用TCP/IP透明傳輸模式。兩個網(wǎng)絡之間凡是需要通信的，可以采用串口連接方式，采用特定的串口程序進行網(wǎng)間數(shù)據(jù)通信。在本系統(tǒng)中采用MOXA的NPort設備為例，具體如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡安全隔離結構圖

2.5 系統(tǒng)實現(xiàn)功能

消防車輛傳送回的GPS數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)經過數(shù)據(jù)處理網(wǎng)關的處理，提供了以下消防車輛指揮管理功能。

(1)當前案件監(jiān)控。

在消防接處警系統(tǒng)中選擇當前正在發(fā)生的案件，觸發(fā)GPS車輛管理系統(tǒng)啟動當前案件監(jiān)控。監(jiān)控派出車輛位置、車輛與火場的距離、案發(fā)火場周圍的消火栓信息、周邊重點單位信息、周圍消防力量的位置信息，在狀態(tài)欄中顯示已出動車輛的統(tǒng)計數(shù)據(jù)(出動車輛數(shù)、到場車輛數(shù)、出水車輛數(shù)、車輛的種類等)。并可對當前案件車輛進行集結指令調度，通過車載GPS終端自動導航至作戰(zhàn)集結點。

(2)車輛狀態(tài)信息。

通過車輛上安裝的GPS數(shù)據(jù)終端設備，可將每輛車輛的實時狀態(tài)，如出動、到場、出水、停水、返隊等信息傳送回后方指揮中心，后方指揮中心自動根據(jù)前方反饋的信息進行車輛狀態(tài)調整。

(3)歷史案件回放。

從消防接處警系統(tǒng)上選擇歷史案件，觸發(fā)GPS車輛管理系統(tǒng)啟動歷史案件軌跡回放。對案件派出的所有車輛或是單個車輛進行軌跡回放。

(4)駐防管理。

在節(jié)假日、重大活動保衛(wèi)等期間，可根據(jù)需要設定某一時間范圍內車輛的駐防位置，并保存為駐防方案。對于在設定時間范圍的節(jié)假日駐防方案，系統(tǒng)會自動顯示出來，自動進行車輛駐防比對，顯示車輛實際位置和駐防位置的差距。

(5)車輛超速報警。

當GPS車輛行駛速度超過設定的最高值時，系統(tǒng)自動提示?？砂磿r間、單位、車輛類型等條件查詢超速情況，自動生成報表(超速時間、超速車輛名稱、車牌號碼、所屬中隊、駕駛員姓名、超速車速、超速地點等)，當點擊超速記錄，可在地圖上定位超速地點。

(6)執(zhí)勤越界報警。

車輛在執(zhí)勤狀態(tài)下，一旦駛離指定區(qū)域，系統(tǒng)自動報警，并記錄在數(shù)據(jù)庫中，形成報表，可按時間、單位、車輛類型等條件查詢，顯示執(zhí)勤越界時間、車輛名稱、所屬中隊信息。

3 結束語

對于GIS來說，GPS提供了一種極為重要的實時、動態(tài)、精確獲取空間數(shù)據(jù)的方法，是GIS的重要數(shù)據(jù)源頭，GPS大大地拓展了GIS的應用領域和應用方式。而對于GPS來說，GIS是一種重要的數(shù)據(jù)展示平臺。通過GPRS平臺作為GPS和GIS間的數(shù)據(jù)傳輸橋梁，三者緊密聯(lián)系，共同開創(chuàng)和深化更多領域的空間應用。

利用成熟的技術解決消防部隊在滅火救援中的實際問題，對于提高消防部隊戰(zhàn)斗力具有非常重要的意義。基于成熟的GPS/GPRS/GIS平臺的消防GPS車輛管理系統(tǒng)大幅度提高了消防部隊的快速反應能力，相信能夠在消防部隊得到應用，并發(fā)揮積極作用。

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