基于BS的森林草原防火应急指挥决策系统的制作方法

基于bs的森林草原防火应急指挥决策系统
技术领域
1.本发明涉及应急指挥管理系统，具体为基于bs的森林草原防火应急指挥决策系统。


背景技术：

2.森林草原防火应急指挥的发展正处于重大机遇期，加快推进新时期森林草原防灭火信息化建设，依托应急管理信息网络、大数据中心和云计算平台，充分利用新技术，对现有的森林草原防火应急业务系统进行梳理和整合，统一相关数据规范、梳理信息报送及处理流程、整合业务系统相关应用，对推进信息技术与森林草原防火应急业务深度融合具有重要作用。积极推进自然灾害防治体系和防治能力现代化的跨越式发展，能够有效提升应急管理信息化水平，利用信息化提高风险监测预警、应急指挥保障、智能决策支持、公众自救互救等应急管理基本能力。针对目前我国森林草原防灭火的实际情况，提出新时期森林草原防火应急综合指挥平台建设思路，通过补充完善森林、草原资源数据和防火应急专题数据，整合优化现有系统，打通各系统之间的信息交互通道，达成权限控制、业务协调和数据共享，构建具有科学化、系统化、智能化特征的现代森林草原防灭火应急管理体系，不断提高森林草原火险预警、卫星监测、数据分析、应急指挥辅助决策等能力。本研究可为进一步提升森林草原防灭火信息化水平，提供纵横贯通的数据服务和技术支撑。目前已建设有森林草原防火信息系统、森林草原防灭火信息指挥系统、森林火险预警系统、林火卫星监测系统、森林火灾统计系统，但目前各系统并未融合应急指挥决策相关业务。例如森林草原防火信息系统，系统仅采用天地图服务，形成一个集火灾监测、热点发布、火情信息和火灾档案等多功能于一体的森林防火信息共享系统。再例如森林草原防灭火信息指挥系统，仅用于森林草原防灭火信息的综合管理，全国森林防火专题数据采集，全国森林防火相关基础数据和专题数据的集中管理，全国扑火队伍数据管理。再例如全国森林火灾统计系统，仅仅构建了森林防火报表统计系统，用于森林防火统计数据统一收集、处理与分析。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提出了基于bs的森林草原防火应急指挥决策系统，包括输入层、业务处理层及输出层；所述输入层包括输入单元和指挥输入单元；所述业务处理层包括资源搜索单元和行动指挥单元；所述输出层，包括显示输出单元和行动指挥响应单元；在所述资源搜索单元中预先存储有使用所述输入单元输入的地图、水源和决策信息；
所述行动指挥单元基于所述指挥输入单元的通报确定灾害点，基于从所述资源搜索单元接收到的指挥决策生成应急指挥指令；所述显示输出单元用于显示地图信息、水源信息以及现场情况图像；所述行动指挥响应单元用于输出所述应急指挥指令，应急指挥决策系统根据所述应急指挥指令进行应急指挥。进一步地，所述资源搜索单元包括：存储单元、地图录入单元、水源信息录入单元、地图显示单元以及指挥决策生成单元；所述地图录入单元和水源信息录入单元分别用于通过所述输入单元录入地图信息和水源信息；所述存储单元存储有所述地图信息、水源信息，还存储有决策信息；所述地图显示单元读取存储在所述存储单元中的地图信息和水源信息，生成图形显示数据；所述指挥决策生成单元在灾害发生时，基于从所述行动指挥单元提供的灾害点信息和存储于所述存储单元的地图信息及水源信息，参照所述决策信息生成指挥决策。进一步地，所述行动指挥单元包括：灾害点确定单元、指挥决策获取单元、应急指挥单元和系统信息单元；所述灾害点确定单元根据所述指挥输入单元的通报来确定灾害点，将表示灾害点位置的灾害点信息输出到所述地图显示单元和所述指挥决策生成单元；所述指挥决策获取单元向所述指挥决策生成单元请求并取得所述指挥决策；所述系统信息单元基于灾害点现场情况估算多个目标的优先层级，参照所述指挥决策生成应急指挥指令；所述应急指挥单元根据所述应急指挥指令进行指挥，经由所述行动指挥响应单元输出所述应急指挥指令。进一步地，所述行动指挥响应单元包括指挥管理模块以及与所述指挥管理模块通信的多个应急响应终端和多个目标终端；所述行动指挥响应单元获得灾害点区域内或与灾害点区域相关联的区域内所述多个目标终端的位置信息；向所述多个应急响应终端提供所述多个目标终端的位置信息；并在所述应急响应终端的显示器上呈现所述位置信息以及所述应急响应终端的位置区域。进一步地，所述指挥决策生成单元包括：灾情估算模块、森林草原状况估算模块、水源状况估算模块以及决策判定模块；所述灾情估算模块用于计算灾害点处的森林草原的面积，并基于计算的面积确定灾害规模参数a；所述森林草原状况估算模块用于确定表示灾害点处的森林草原状况的状况参数b；所述水源状况估算模块用于确定表示灾害点周围的水源状况的水源状况参数c；所述决策判定模块根据所述灾害规模参数a、状况参数b以及水源状况参数c，参照所述决策信息生成所述应急指挥指令。进一步地，所述系统信息单元包括相机模块、目标呈现模块、目标情况模块和优先层级模块；
所述相机模块用于捕获所述目标终端所在位置的现场情况图像，目标呈现模块将所述现场情况图像发送到所述显示输出单元，在显示输出单元显示地图信息的同时呈现由所述相机模块捕获的现场情况图像，并标注所述目标终端所在位置；所述目标情况模块提供指定的目标终端位置附近的情况信息；所述优先层级模块，用于通过应用预定义优先层级标准确定所述多个目标终端的优先层级。进一步地，所述优先层级模块考虑每个目标终端所处位置的状况概率参数进行优先级排序，当多个参数ai之间互为独立时，则所述状况概率参数p1为：；其中，pi为参数ai的损失概率；k为多个参数ai的个数，1≤i≤k；当多个参数ai之间互为关联时，则所述状况概率参数p2为：p2 =a1*w1 a2*w2
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ai*wi；其中，w1、w2、wi分别为参数a1、a2、ai的权重；所述多个参数ai包括所述灾害规模参数a、状况参数b以及水源状况参数c。
附图说明
4.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图１为本发明的基于bs的森林草原防火应急指挥决策系统的结构示意图；图２为本发明的指挥决策生成单元的结构示意图；图３为本发明的行动指挥响应单元的结构示意图；图４为本发明的系统信息单元的结构示意图。
具体实施方式
5.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本发明的具体实施例附图中，为了更好、更清楚的描述系统中的各元件的工作原理，表现所述装置中各部分的连接关系，只是明显区分了各元件之间的相对位置关系，并不能构成对元件或结构内的信号传输方向、连接顺序及各部分结构大小、尺寸、形状的限定。本发明的森林草原防火应急指挥决策系统是基于bs构架实现。应急指挥决策系统的bs架构主要分为三层结构，第一层是输入层，主要包括输入单元和指挥输入单元，用于应急指挥决策系统的数据输入以及查询的功能，该输入层优选
地采用mvc模式来进行开发实现。第二层是业务处理层，包括资源搜索单元和行动指挥单元的业务，并完成相应处理。第三层是输出层，包括显示输出单元和行动指挥响应单元。bs架构中，所有的逻辑都在业务处理层实现，输入层主要是用于采集用户输入信息，输出层主要是做显示画面的渲染和行动指令的输出。如图1所示，为本发明基于bs的森林草原防火应急指挥决策系统的整体结构示意图，该应急指挥决策系统由资源搜索单元、输入单元、显示输出单元、行动指挥单元、指挥输入单元以及行动指挥响应单元构成。资源搜索单元由存储单元、地图录入单元、水源信息录入单元、地图显示单元以及指挥决策生成单元构成。指挥决策生成单元用于生成指挥决策，该指挥决策是用于在灾害发生时根据来自应急指挥单元的请求来决定出动的车辆和人员等的信息。另外，在资源搜索单元的存储单元中预先存储有使用由键盘等输入设备构成的输入单元输入的、包含与地图、水源有关的信息的各种数据。地图信息是包含记录有森林草原区域地理位置的地图信息。水源信息是包含表示在森林草原区域内以及附近区域接地的消火栓、水库等水源状况的信息。在存储单元中还存储有决策信息。决策信息是用于记录在历史灾害发生时，决定出动的车辆和人员的信息表格，信息表格还记录有灾害种类以及灾害规模等。地图显示单元读取存储在存储单元中的地图信息和水源信息，并生成显示为图形数据的显示数据。生成的显示数据由显示输出单元显示。该显示输出单元用于在数据的登记时、实际的指令执行时确认地图的情况、确定灾害发生的地点情况等。在优选实施例中，地图显示单元基于由操作者经由输入单元指定的地域等来检索地图信息和水源信息，从存储单元读出包含所指定的地域等的地图信息和包含对应的地域等的水源信息，并显示于显示输出单元。另外，地图显示单元还基于在灾害发生时从应急指挥单元提供的表示灾害点的位置的信息即灾害点信息，在显示输出单元所显示的地图上显示灾害点。指挥决策生成单元在灾害发生时根据来自行动指挥单元的请求，基于从行动指挥单元提供的灾害点信息和存储于存储单元的地图信息及水源信息，取得与灾害点及其周围的状况相关的信息，通过参照决策信息来生成指挥决策。行动指挥单元由灾害点确定单元、指挥决策获取单元、应急指挥单元和系统信息单元构成，基于指挥输入单元的通报确定灾害点，基于从资源搜索单元接收到的指挥决策生成应急指挥指令。灾害点确定单元根据指挥输入单元的通报来确定灾害点，将表示灾害点的位置的灾害点信息输出到资源搜索单元的地图显示单元和指挥决策生成单元。指挥决策获取单元向资源搜索单元的指挥决策生成单元请求指挥决策，取得由指挥决策生成单元生成的指挥决策。然后，指挥决策获取单元确认所取得的指挥决策，并根据需要适当变更指挥决策。应急指挥单元根据由指挥决策获取单元取得的指挥决策生成应急指挥指令进行指挥。应急指挥指令经由行动指挥响应单元输出，从而根据该应急指挥指令进行成为出动
对象的车辆和人员的指挥。应急指挥单元还包括系统信息单元，如图4所示，系统信息单元包括相机模块、目标呈现模块、目标情况模块、优先层级模块。相机模块用于捕获目标终端所在位置的现场情况图像，目标呈现模块将现场情况图像发送到显示输出单元，在显示输出单元显示地图信息的同时呈现由相机模块捕获的现场情况图像，在图像位置上，识别并标注真实灾害点区域内的相应目标终端的位置。目标情况模块提供关于指定的目标终端位置附近的情况信息，例如，目标终端位置附近人的数量、遭受的伤害、经历的反应、所需的特定类型的帮助、所需的应急响应终端的数量和请求等。优先层级模块，可以确定多个目标终端的优先层级。可以通过应用一个或多个预定义优先层级标准来确定优先层级，这样的优先层级标准基于用户位置信息、装备位置信息、注册用户详细信息和目标情况信息中的一个或多个。优先层级标准可以以任何方式定义。在优选实施例中，优先层级标准可以包括为计算每个目标终端所处位置的状况概率参数来确定，并且基于状况概率参数对目标终端的需要的迫切程度进行排序。状况概率参数可以由以下方法计算，当参数ai之间互为独立时，则状况概率参数p1为：；其中，pi为参数ai的损失概率；k为参数的个数，即1≤i≤k；当参数之间互为关联时，则状况概率参数p2为：p2 =a1*w1 a2*w2
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ai*wi；其中，w1、w2、wi分别为参数a1、a2、ai的权重。图２表示指挥决策生成单元的结构示意图。指挥决策生成单元由灾情估算模块、森林草原状况估算模块、水源状况估算模块以及决策判定模块构成。灾情估算模块读出存储于存储单元的地图信息，根据从应急指挥单元提供的灾害点信息和地图信息中包含森林草原区域的信息，计算灾害点处的森林草原的面积，灾情估算模块基于计算的面积确定灾害规模参数a。灾害规模参数a的值越大，表示灾害规模越大。该灾害规模参数a能够基于灾害规模表来决定。灾害规模表预先存储于存储单元，灾害规模表记录了森林草原的面积以及与历史灾害规模参数a的对应关系。森林草原的面积以及对应的灾害规模参数ａ的值根据实际的运用的结果而适当变更。森林草原状况估算模块读出存储于存储单元的地图信息，根据从应急指挥单元提供的灾害点信息和地图信息中包含森林草原区域的信息，确定表示包含灾害点的森林草原状况的状况参数b。状况参数b值越大，表示灾害点处的情况越复杂。该状况参数b能够根据存在于灾害点规定范围内的森林草原的种类和复杂程度来决定。水源状况估算模块读出存储于存储单元的水源信息，根据从应急指挥单元提供的灾害点信息和水源信息，确定表示灾害点周围的水源状况参数c。水源状况参数c值越大，表示针对灾害点的水源状况越好。该水源状况参数c能够基于存在于距灾害点的规定范围内的水源的水量和水源位置来决定。
决策判定模块根据由灾情估算模块、森林草原状况估算模块以及水源状况估算模块确定的灾害规模参数a、状况参数b以及水源状况参数c，参照存储于存储单元的决策信息来生成指挥决策。在优选实施例中，该指挥决策包括根据灾害规模参数a的大小而确定的前往应急的车辆和人员的多少等，根据状况参数b的大小而确定的应急时间预测或防火措施制定等，根据水源状况参数c的大小而确定的水源的供应措施等。系统信息单元的优先层级模块计算状况概率参数时所需的参数ai可选自灾害规模参数a、状况参数b以及水源状况参数c。对灾情估算模块的计算处理中，首先，在步骤s11中，读出存储单元中存储的地图信息，提取在从应急指挥单元提供的灾害点信息所示的灾害点的位置上已设的森林草原的边界信息。接着，在步骤s12中，基于提取出的边界信息，计算灾害点处及周边面积。然后，在步骤s13中，根据计算出的灾害点处及周边面积，参照存储单元中存储的灾害规模表，确定灾害规模参数a。对基于森林草原状况估算模块的状况计算处理中，首先，在步骤s21中，读出存储于存储单元的地图信息，提取由应急指挥单元提供的灾害点信息所表示的灾害点的位置规定范围内的森林草原的地图信息。接着，在步骤s22中，基于提取出的森林草原的地图信息，基于规定范围内的森林草原的茂密程度、种类、复杂度等，计算表示包含灾害点的周围状况的状况参数b。对水源状况估算模块的水源状况计算处理中，首先，在步骤s31中，读出存储于存储单元的水源信息，提取由应急指挥单元提供的灾害点信息所示的灾害点的位置的规定范围内的水源有关的水源信息。接着，在步骤s32中，基于提取出的水源信息所包含的水源的水量和距离灾害点的距离信息，通过下式来计算表示灾害点周围的水源状况参数c：水源状况参数c=水量/距离。如图2所示，行动指挥响应单元包括与指挥管理模块通信的多个应急响应终端和多个目标终端。多个应急响应终端、多个目标终端和指挥管理模块之间的通信通过多个通信链路直接或间接地发生。行动指挥响应单元可以获得灾害点区域内或与灾害点区域相关联的区域内多个目标终端的位置信息；获得负责灾害点区域的多个应急响应终端的位置信息；向多个应急响应终端提供多个目标终端的位置信息；和／或在应急响应终端的显示器上呈现现实显示对象，现实显示对象覆盖表示灾害点区域或灾害点区域的部分图像，以及由应急响应终端的gps部件识别的应急响应终端所处的位置区域。多个应急响应终端和／或目标终端可以运行应急响应程序，应急响应程序在行动指挥响应单元上运行。应急响应程序可以促进对应急响应终端、目标终端、行动指挥响应单元的资源的访问，并且可以将经由这些资源中的任何一个获得数据、分发数据。在优选的实施例中，应急响应程序提供gui以向目标终端显示信息，选择应急响应程序的gui上的图标，以打开他们的应急响应终端与另一终端（诸如特定目标终端或一组目标终端）或另一应急响应终端（诸如行动指挥响应单元的队长/主管的应急响应终端）之间
的双向通信信道，包括sms文本消息传送会话、视频消息传送、图片消息传送、应用内消息传送会话、语音呼叫、视频会议等。在另一优选的实施例中，应急响应终端可以选择应急响应程序的gui上的图标或菜单项来激活目标终端的资源，以帮助应急响应终端定位目标终端。例如，应急响应终端可以激活目标终端的扬声器以传播警报声音，以帮助应急响应终端在他们靠近由行动指挥响应单元识别的位置时找到目标终端。同样地，应急响应终端可以激活目标终端的光源（例如，led)以传播闪光，以帮助应急响应终端找到目标终端，并且最终用户与目标终端相关联。应急指挥决策系统所使用的集成指令和bs操作框架可以表示提供有实现本发明的实施例所需的硬件资源和／或软件的逻辑配置，并且不一定对应于物理组件或设备。也就是说，应急指挥决策系统所使用的集成指令和bs操作框架可以对应于为实现本发明的实施例而提供的硬件和／或软件的逻辑组合，并且如果需要，可以通过安装在彼此分离的设备中并执行它们的功能以实现本发明的实施例来实现为一组逻辑组件。此外，应急指挥决策系统所使用的集成指令和bs操作框架可以对应于为实现本发明实施例的每个功能或角色单独实现的一组组件。另外，如本发明所述的模块或单元可以对应于用于执行本发明的实施例的硬件和用于驱动硬件的软件的功能或结构组合。例如，本领域技术人员可以容易地推断模块可以表示预定代码和用于执行预定代码的硬件资源的逻辑单元，并且不一定表示物理连接的代码或单个类型的硬件。在优选实施例中，行动指挥响应单元还包括有设置模块，设置模块可以定义用于分组操作网络中包括的应急响应终端、目标终端和指挥管理模块之间的通信的规则，例如，可以在通信规则中定义关于规则或序列的信息，其中，相同操作网络中包括的所有或部分终端和指挥管理模块之间可以双向通信并且可以不直接与其他通信终端对话，或者可以与一些终端单向通信，或者当某个终端正在讲话时，限制其他终端的讲话。这些通信规则可以由设置模块指定。然后，当包括设置的通信规则的控制信号被发送到行动指挥响应单元时，行动指挥响应单元可以在通过向终端发送终端设置信号并接收对终端设置信号的响应来执行通信的同时，将通信终端设置为在通信规则中定义的。另外，设置模块还可以定义信息规则，使得可以根据预定的信息规则来设置终端。这样的信息规则可以是定义信息的记录、录像、重放、查询和传输的权利的规则。在优选实施例中，输入单元可以生成操作资源搜索单元的每个单元应该遵循的信息规则的指南，并将指南发送到行动指挥单元，然后，行动指挥单元可以使用指挥输入单元识别信息从而生成信息规则，使得指南可以被设置为实际上适合于行动指挥单元中每个单元的权利。在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机
能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disk，ssd))等。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。