水上消防应急指挥系统的制作方法

本发明属于消防技术领域，尤其涉及一种水上消防应急指挥系统。

背景技术：

为保障消防应急救援指挥与调度通信能力，达到机动灵活、快速反应，把现场情况通过船载卫星系统高质量回传至远地指挥中心，对现场通信进行组织、管理和控制，实现现场与远地指挥中心之间的远程双向语音和图像联络、数据信息传输，使指挥中心的指挥决策人员如临其境，及时获得现场信息，实现与各级单位的互联互通，提高决策的准确性和及时性，亟需一种水上消防应急指挥系统。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种水上消防应急指挥系统，提高应急指挥响应能力和应急事件处理能力，提高决策的准确性和及时性，保护生命安全和减少事故损失。

本发明提供了一种水上消防应急指挥系统，包括地面通信系统、船载通信系统及无人机系统；地面通信系统包括单兵通信系统及车载通信系统；船载通信系统包括4g通信系统、卫星通信系统、超短波自组网通信系统、短波通信系统；无人机系统包括无人机视频采集系统、无人机图传系统；

船载通信系统通过将4g通信系统及卫星通信系统接入互联网与远地应急指挥中心进行通信，用于语音、视频及数据的传输；

超短波自组网通信系统通过与车载通信系统及单兵通信系统自动组网进行通信；

无人机系统通过无人机视频采集系统采集事故现场的图像、声音并通过无人机图传系统将采集的现场图像及声音实时传输至船载指挥平台，船载指挥平台将图像、声音通过4g通信系统或卫星通信系统传输至远地应急指挥中心。

进一步地，单兵通信系统包括单兵4g视频采集系统及单兵图传系统，单兵通信系统通过单兵4g视频采集系统采集现场视频并通过单兵图传系统实时传输至船载指挥平台，船载指挥平台将所采集的现场视频通过4g通信系统或卫星通信系统传输至远地应急指挥中心。

进一步地，无人机视频采集系统包括远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载语音融合通信系统，船载语音融合通信系统用于整合接入的多种语音通信方式，对各通信系统及通信终端进行集中管理和统一语音调度。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统，船载地理信息系统用于获取并显示消防单兵及无人机的位置信息，以及通过与4g通信系统或卫星通信系统通信获取单兵及无人机所在位置的视频图像和语音信息。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括电子作战地图系统，电子作战地图系统用于提供事故现场及周围的交通、水源、地形、被救援单位的分布和地形情况，以及当地消防兵力分布情况的信息。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括船载高清视频会议系统，船载高清视频会议系统通过4g通信系统或卫星通信系统进行视频会议图像及音频的传输。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括安装于船载桅杆升降台上的船载光电监控系统，船载光电监控系统包括带有自稳定云台的光电吊舱，自稳定云台上安装有高清摄像机及红外热像仪。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括用于采集气象信息的船载气象信息采集系统，所采集的气象信息包括大气压、湿度、温度、风速和风向信息。

进一步地，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括船载交互智能显示系统，船载交互智能显示系统用于显示视频会议图像、无人机系统及船载光电监控系统采集的图像以及船载气象信息采集系统采集的气象信息。

借由上述方案，通过水上消防应急指挥系统，运用船载动中通卫星系统、4g无线通信链路进行视频直播，突破了水上移动空间的语音、图像双向传输瓶颈，并将现场数据快速推送给远地指挥中心和远程专家，通过视频指导和交互沟通提供准确的判断依据，让指挥长全面掌控多方信息，保证指挥信号上传下达畅通无阻，为前端提供正确有效的作战方案，提高决策的准确性和及时性，保护生命安全和减少事故损失。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明水上消防应急指挥系统的结构框图；

图2是本发明水上消防应急指挥系统的拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1及图2所示，本实施例提供了一种水上消防应急指挥系统，包括地面通信系统10、船载通信系统20及无人机系统30；地面通信系统10包括单兵通信系统及车载通信系统；船载通信系统20包括4g通信系统、卫星通信系统、超短波自组网通信系统、短波通信系统；无人机系统30包括无人机视频采集系统、无人机图传系统；

船载通信系统20通过将4g通信系统及卫星通信系统接入互联网与远地应急指挥中心50进行通信，用于语音、视频及数据的传输；

超短波自组网通信系统通过与车载通信系统及单兵通信系统自动组网进行通信；

无人机系统30通过无人机视频采集系统采集事故现场的图像、声音并通过无人机图传系统将采集的现场图像及声音实时传输至船载指挥平台40，船载指挥平台40将图像、声音通过4g通信系统或卫星通信系统传输至远地应急指挥中心50。

在本实施例中，单兵通信系统包括单兵4g视频采集系统及单兵图传系统，单兵通信系统通过单兵4g视频采集系统采集现场视频并通过单兵图传系统实时传输至船载指挥平台，船载指挥平台40将所采集的现场视频通过4g通信系统或卫星通信系统传输至远地应急指挥中心。

在本实施例中，无人机视频采集系统包括远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机。无人机系统包括无人机及无人机地面站，无人机集成有可旋转的三轴增稳云台、气体侦检装置及高清图传系统，三轴增稳云台包括第一云台及第二云台，第一云台搭载该远摄变焦云台摄像机，第二云台搭载该红外热成像摄像机，气体侦检装置包括可燃气体探测装置及有毒气体探测装置，该无人机图传系统用于将远摄变焦云台摄像机及红外热成像摄像机实时采集的图像信息及所述可燃气体探测装置及有毒气体探测装置采集的气体探测信息无线传输至无人机地面站，无人机地面站用于控制无人机执行飞行动作，控制第一云台、第二云台执行旋转动作，以及控制远摄变焦云台摄像机、红外热成像摄像机执行拍摄动作。无人机集成有转信装置，用于在极端环境下建立无线通信链路。无人机还还集成有扩音装置，扩音装置用于传达地面监控装置发出的语音指令。无人机安装有与无人机地面站通信的智能抛投装置，智能抛投装置以压缩气体为动力，用于携带并抛投任务设备；其中，任务设备包括绳索、救生设备及消防设备。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载语音融合通信系统，船载语音融合通信系统用于整合接入的多种语音通信方式，对各通信系统及通信终端进行集中管理和统一语音调度。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统，船载地理信息系统用于获取并显示消防单兵及无人机的位置信息，以及通过与4g通信系统或卫星通信系统通信获取单兵及无人机所在位置的视频图像和语音信息。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括电子作战地图系统，电子作战地图系统用于提供事故现场及周围的交通、水源、地形、被救援单位的分布和地形情况，以及当地消防兵力分布情况的信息。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括船载高清视频会议系统，船载高清视频会议系统通过4g通信系统或卫星通信系统进行视频会议图像及音频的传输。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括安装于船载桅杆升降台上的船载光电监控系统，船载光电监控系统包括带有自稳定云台的光电吊舱，自稳定云台上安装有高清摄像机及红外热像仪。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括用于采集气象信息的船载气象信息采集系统，所采集的气象信息包括大气压、湿度、温度、风速和风向信息。

在本实施例中，该水上消防应急指挥系统还包括船载地理信息系统还包括船载交互智能显示系统，船载交互智能显示系统用于显示视频会议图像、无人机系统及船载光电监控系统采集的图像以及船载气象信息采集系统采集的气象信息。

本实施例提供的应急指挥系统具有受地理环境和气候条件影响最小且解决了高清视频空间传输的距离和带宽限制；自成体系，具有很强的独立性、机动性；实用性、可靠性强，操作方便；考虑在现场没有公网通信情况下，建立无人机视频采集及中继、无线微波图像传输、4g图像传输、超短波自组网通信、短波通信、卫星通信、语音通信融合调度，能够快速地建立临时通信，传输视频、语音、数据业务。

该系统在处理紧急突发事件中机动灵活、快速反应，实现通信保障、指挥调度、图像采集传输等功能。通过船载卫星系统或4g数据无线传输技术把现场情况高质量回传至远地指挥中心，与现场、远地指挥中心之间实现远程双向语音及图像互联互通，使指挥决策人员如临其境，及时获得现场信息，提高决策的准确性和及时性，起到现场统一指挥、快速组织和管控作用。

当遇到紧急情况时，应急指挥消防保障船赶扑救援事故现场进行救援指挥，同时为基地应急指挥中心提供事故现场话音、数据和图像服务的通信保障，保证抢修现场与应急指挥中心、应急指挥通信船之间无线通信联络。可在出现突发事件而导致通信中断或需要临时快速通信时，在最短的时间里获得现场的相关数据信息，制定切实可行的应急预案，并通知所有需要召集的应急人员，用快捷方便的通信手段和通信工具帮助指挥人员进行快速有效的部署和指令传达，通知应急处理部门协同调度指挥，从而最大限度地减少事故造成的影响及损失

本实施例提供的水上消防应急指挥系统包括船载部分、地面部分、无人机以及相关单位，其中船载部分接入互联网、公用电话网及数字常规系统，消防员的不同单兵设备分别可接入互联网和数字常规系统，无人机地面站可接入互联网或船载局域网，从而使3个部分能够互联互通。同时相关单位和国内外消防专家可通过互联网或公用电话网进行远程指导，具体包括：

1)船载互联网通信方案：基于ip的智能监控架构体系，消防保障船与岸地之间的通信采用有线网络和大功率wifi(2.4ghz/5ghz双频段)两种组网方式，数据传输更快捷、更稳定；消防保障船与远地通信采用4g无线数据(三卡通)、卫星通信手段接入互联网；消防保障船与现场单兵采用微波专网和4g接入。消防保障船在沿海遮蔽区域，可利用移动公司的信号转发基站，当4g带宽不足时，通过负载均衡配置对多个4g路由器的带宽进行叠加，增强带宽通信能力。当没有4g信号时，采用卫星动中通通信，能确保与internet网互联互通，保证语音、视频回传至远地指挥中心，实现数据、视频共享。

2)通信距离：消防保障船至远地指挥中心的有效通信距离大于500公里；消防保障船与救援现场的有效通信距离不小于6公里。

3)超短波通信中继系统：现场音视频与消防保障船通信采用先进的同频中继自组网技术，快速、简易、自动组网，可保障指挥消防保障船与各救援部门及消防员之间无线通信联络。

4)抗毁性能优异：由于无线链路技术的特点，整个无线通信网络的抗毁能力非常强，即便高强度地震、洪水、台风、火灾，卫星动中通通信网络生存的几率非常高。中等级的自然灾害包括电力消失，不会导致通信中断。

5)统一音视频通信，无缝沟通协同：将现场移动语音、高清视频采用无线通信传输到应急指挥消防保障船，并通过应急指挥消防保障船无线传输到基地指挥中心，实现各种语音、视频终端的互通，视频决策显著提升沟通效率。

6)高清视频会议系统：建立全套1080p/720p高清视频会议系统，实现了消防保障船到各远地应急指挥中心视频会议全覆盖，图像锐利清晰，色彩逼真鲜艳，60fps的帧率技术更为远程沟通提供了卓越的现场交互感。具备两种不同方式的全无线链路，双向传输，操作便捷，通信范围大，语音清晰，图像高清、流畅，抗干扰能力强。

7)远地指挥中心：应对突发事件，能够实时、同步接入现场语音和视频信号，实现远程统一调度和统一指挥，运用可视化、协同化的手段，做到精准调度和协同指挥，全面提升消防与各个应急救援部门之间的即时互通能力，提高协同作战能力和应急响应效率。

8)单兵图像采集系统：消防救援人员携带无线音视频传输设备靠近事故现场进行动态图像采集，先将图像传回消防保障船应急指挥通信系统，再由4g或卫星链路将音视频转发给应急指挥中心，辅助指挥中心的现场专家做出合理的作战部署方案。

9)无人机应用：无人机搭载热传感器、高清摄像机和红外热成像采集设备，以及视频、语音无线传输设备等。通过无人机系统进行侦查和探测现场火情，并可移动跟踪目标，采用无线传输方式将突发现场的图像、声音实时传输至消防保障船的指挥舱，然后通过4g或卫星通信将图像、声音同步传输至远地指挥中心，以便指挥中心快速了解现场情况并进行指挥、决策。

10)船载气象信息：测量5种最主要的气候参数：大气压、湿度、温度、风速和风向，可作为指挥调度和无人机安全飞行作参考。同时，将采集的气象数据由平台通过4g或卫星链路传回到地面服务器中，地面指挥中心可通过实时了解气象情况，做到掌握全面信息，指挥因地制宜。另外，通过互联网获取国家海洋环境预报中心、中央气象台海洋气象、浙江气象局和浙江省海洋监测预报中心等机构发布的风场、海浪、海流、近海海洋环境等预报数据。

11)视频监控系统管理平台：视频管理平台软件以视频管理为核心，实现对监控摄像机、编码、解码设备、存储设备、组织机构、用户及权限等的统一管理，包含视频应用、视频网管、电子地图、集成管理四大应用子系统。系统实现移动视频监控、存储管理、报警管理、视频上墙等功能，提供设备监测、故障上报功能。集成电子地图模块，地理信息应用的gis地图与动态地图结合智能应用功能，以更直观的方式管理以及调阅资源，提供查看资源详情、预览视频、录像回放等功能。

12)多功能语音调度台：接入15路模拟和数字常规对讲机、2路船载电台、2路电话以及指挥舱音响系统，可对各个通信终端进行集中管理和统一语音调度，实现不同通信系统内各通信终端的无缝语音通信，实现互联互通功能，增强消防协通指挥。同时对各路语音进行实时录音保存。

13)船载光电监控视频：船载光电监控设备安装于桅杆升降台上，光电吊舱带有自稳定云台，可隔离船体摇晃等影响，实现稳定热成像和高清视频拍摄。尤其夜晚、雾霾天等高清摄像机无法拍摄的情况下，红外热像仪能够清晰呈现火灾状况。

14)手机app功能：融合多种信息化手段，减少盲点，可视指挥，智慧决策，提升消防指挥和作战效率，降低灾害损失。

15)地理信息系统：融合电子地图、消防单兵系统和无人机系统，能导入和叠加各救援单位的三维地理信息系统，应急指挥平台可对前方救援车辆、救援人员通过gps/北斗进行人员定位等调度管理功能，系统可实时、动态显示单兵和无人机的所在位置，并通过点击图标，大屏能立即直播回传的视频图像和语音信息。

16)交互智能显示系统：在指挥舱设置二块98英寸交互智能平板，主要显示视频会议图像、无人机和船载多功能摄像机采集的图像，有触摸功能，便于指挥作图，也可以实时同步播放影音资料。在主屏幕上方安装一块0.67m(高)*9m(长)的led屏幕(2.5mm颗粒),右端显示当前时间信息，中间显示标语、文字信息，左端显示现场采集的气象参数：如大气压、湿度、温度、风速和风向数据。大屏幕下方设置储物柜，可以收纳救生衣等一些救急备用品。

17)救援现场的通信设备具备防爆性能。

18)消防员配备便携式可燃气体探测器、毒气检测仪、红外测温仪。

本实施例提供的水上消防应急指挥系统采用综合技术，有机融合了远程视频会议系统、多方语音调度及无线集群通信系统、交互智能大屏、音视频设备、单兵语音图像采集系统、无人机及图传设备、北斗/gps信息卫星定位系统、三维地理信息系统、船载光电监控图像和气象采集站等各种子系统，实现了如下功能：

(1)统一通信：实现视频终端互连互通，移动应急通信设备与硬件视频终端进行互通，实现真正的可视化指挥调度，保障网络正常运行。

(2)全程可视：多方音视频会议决策，现场图像第一时间回传，立体监控视频和相关探测数据可通过互联网实时共享，消防专家和救援指挥单位可在任意地点通过网络查看火灾现场状态。提高决策效率。

(3)立体监视：无人机航拍视频、船载光电监控视频以及单兵4g记录仪视频形成空中俯瞰、远距遥看、近距观察等多方位立体火灾监控，为救援指挥提供有效支持。

(4)数字融合：移动指挥单兵与监控、远地指挥中心随时对接，实时掌控现场状况，构建现场通信网络功能，实现现场指挥调度和现场数据采集。

(5)高清传输：最高提供1080p/720p高清视频，适当网络条件延时小于1秒。

(6)多手段通信：指挥船具备多种手段与消防员、火灾现场、相关单位、消防专家等保持实时通信，确保通信指挥链路畅通，包括卫星通信(含互联网和电话网)、公网移动通信、专网数字常规(电台)系统通信、无人机数据链通信等。

(7)远程辅助指挥：基于船载系统完备的通信手段，指挥船可在任意地点快速构建通信网络进行现场指挥。国内外消防专家通过网络可以查看火灾现场状态，并可通过互联网、电话、电台(对讲机)对救援现场进行远程辅助调度指挥。

(8)实时远程音视频指导：前后端实现双向语音沟通平台，专家可实时提供音视频指导，现场工作者实时作答。推送双向高清视频内容，通过多媒体指导和交互，保证专家指导的可视化与准确性，为后端提供第一时间的判断依据，远程协助现场指挥和排兵布阵，并可实现实时追踪。双向文字反馈，在嘈杂情况下，沟通可完全以文字进行，并保证私密性。双向图片与标记，专家可推送图片或标记，叠加在前端所见内容上，确保指导可视化与准确性。运用实时远程音视频指导，能够解决远程专家指导的空间问题，实现现场态势感知、信息等资源共享、协同配合功能，提高了消防救援队伍的快速反应能力。

(9)卫星和4g视频通讯指挥系统：是一个集快速响应、视频高清、通讯畅通无延时、指挥有力、资源保障等全面协调的的联动视频通讯指挥平台，系统具备扩展性好、全方位、立体化、形象直观等突出特点，实现现场应急与后方应急指挥中心的实时视频通讯，实现高清音视频、数据等多媒体业务的实时同步传输，实现可视化快速应急的精准调度与各级高效协同，实现指挥中心的实景实时反馈、统一调度指挥。

(10)会议视频：多方视频会谈、现场图像双向高清，可将现场图像实时同步地推送给远地指挥中心。

(11)多功能语音调度台：将多样化的语音通信方式进行整合接入，最终体现给客户的就是通过一个调度平台实现对现有各通信系统与通信终端进行集中管理和统一语音调度，实现不同通信系统内各通信终端的无缝语音通信。

a)调度基本功能：统一指挥平台提供强大的指挥调度功能，调度台具有操作员按键控制、调度员软件操作双模式操作功能。调度范围可从调度指挥中心到现场每个单兵及各个相关部门人员，调度功能分呼出、呼入、群呼、组呼；

b)系统通话方式：具有单独通话、多方通话、单组通话、多组通话及语音会议功能；

c)系统调度功能：具有来电提示、电话转移、通话记录功能，具有强插、强拆、监听、录音、功能；

d)应急预案功能：可事先将相关人员的联络方式进行设置，当有重大事故发生时，可一键启用预案，对所有相关人员进行语音互联互通，做到迅速反应、正确处置；

e)多网交换功能：可接入短波通信系统、超短波通信系统、集群通信系统、卫星电话、有线电话、gsm移动话，以及其他特定的通信系统；

f)统一调度功能：多个通过不同通信手段呼入时，具有三种灵活的操作方式(本地操作台、图形化软件、自动转接)可进行统一调度；

g)联网功能：设备不仅支持本地组网，还可通过ip网络实现异地通信终端的接入，将全国区域异地指挥调度通信网联网，实现实时网络协同调度能力；

h)可方便进行容量扩展功能：设备板卡式设计，可根据实际互联通信设备数量方便配置和扩容，支持板卡热插拔，单机设备还可通过级联方式，实现有/无线话音通道的通信能力扩展；

i)方便的操作模式：可方便支持本机键盘，控制软件等多种操作方式，图形化界面，操作简单灵活。

(12)计算机辅助指挥调度：对于重大火跨地区火灾进行宏观指挥调度，查询有关预案信息通过通信平台进行辅助调度；自动记录作战指挥过程，转换成案例以供日后研究。

(13)现场综合信息管理功能：现场综合信息包括用于跟踪记录指挥任务执行过程中的各种记录文本、指挥决策方案、调度工作流程及作战成果返回信息，以及在指挥任务执行过程中，来至上级单位、所属单位的各种信息资料，同时整理生成的各种公文、简报、档案资料等，对这些资料尽心管理并留档备查。

(14)电子作战地图系统：供指挥长直观、交互式地查询现场及周围的交通、水源、地形、被救援单位的分布和地形情况，以及全省消防兵力分布情况，以便领导全面掌握作战环境情况，快速决策，为增援部队提供相关的地形、道路图。

本发明采用卫星动中通通信技术、4g远程通信技术、无线集群通信技术、单兵语音图像采集系统、数字视频处理技术、数字多媒体编解码技术、h.264图像压缩和数字移动图像传输技术、北斗和gps卫星定位、地理信息系统等当今国际先进技术，组成一个功能较为完备的水上移动式消防应急指挥平台，并与现场、远地消防指挥中心联网，具有其他商业通信网无法提供的快速无线多用户接通能力及完善的指挥调度功能，为指挥工作提供快捷、方便、灵活的语音图像通信手段，建立多系统交互为一体的综合化应急通信调度系统，实现多向语音融合、统一调度、协同指挥以达到及时、快速、有效的指挥调度目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。