智慧应急指挥平台关键技术研究.pdf

现代计算机Modern Computer第 29 卷 第 12 期2023 年 6 月 25 日智慧应急指挥平台关键技术研究徐淑珍1*，顾欣2，曹雪松1（1.天讯瑞达通信技术有限公司产品支撑部，广州 510623；2.工业和信息化部电子第五研究所软件质量工程中心，广州 511300）摘要：随着智能化、数字化时代的来临，应急管理工作离不开科技信息化，“没有信息化就没有应急管理的现代化”，应急管理部逐年下发地方应急管理信息化建设任务书，特别强调智慧应急指挥平台的建设。按照“大应急、大安全”的新要求，应急管理的“预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、事后恢复与重建”四个环节都离不开智慧应急指挥平台的支撑。结合监测预警、指挥调度、应急救援等实战要求，研究全域感知、融合通信、数据智能、数字孪生等关键技术在智慧应急指挥平台中的应用，并深度剖析通过关键技术解决应急实战过程中的关键问题，通过科技信息化工作带动应急管理工作现代化。关键词：应急指挥；全域感知；融合通信；数据智能；数字孪生文章编号:10071423（2023）12010805DOI:10.3969/j.issn.10071423.2023.12.020收稿日期：20230301修稿日期：20230327作者简介：*通信作者：徐淑珍（1988），女，江西抚州人，硕士研究生，信息技术工程师，研究方向为应急管理领域的信息化平台策划、设计和研发等，Email：；顾欣（1987），男，吉林长春人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为信息化平台安全咨询、开源技术研究；曹雪松（1979），男，湖北武汉人，博士研究生，高级工程师，研究方向为应急管理、数字政府、视频监控等领域核心技术0引言为防范化解重特大安全风险，健全公共安全体系，整合优化应急力量和资源，推动形成统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、平战结合的中国特色应急管理体制，2018 年，应急管理部整合了公安、水利、林业等11个部门的13项职责，助力提高国家应急管理能力和水平、提高防灾减灾救灾能力、确保人民群众生命财产安全和社会稳定。“人民至上、生命至上”，新时代应急管理使命重大，挑战也巨大，智慧应急是新发展阶段应急管理创新的希望所在。随着信息技术日新月异的发展，AI、云计算、物联网、大数据等新技术的不断推陈出新，应急管理正在发生深刻变革。应急管理部自成立以来每年发布地方信息化建设任务书16，明确规定了自然灾害和安全生产监测预警、应急指挥系统、数据治理等系列应急管理信息化平台建设指南。全国各省份、地市、区县等应急管理部门也相继按照上级要求和实战需要建设信息化平台，重点聚焦智慧应急指挥平台的建设。2021年11月，应急管理部在广东省深圳市召开“智慧应急”建设现场推进会上指出，要推进应急指挥系统智能化和高效化，提高应急通信保障和灾害事故信息获取能力，建强“应急大脑”7。在技术上全面应用5G8、大数据、区块链、人工智能、数字孪生等技术，充分发挥人的集体智慧和技术的信息处理能力，最大限度地实现敏捷应急、科学应急、精准应急、动态应急。“一切围绕实战、一切为了实战、一切服务实战”，在应对实战需求的智慧应急指挥平台的建设中，仍有很大提升空间，主要存在风险监测预警能力不足、跨部门数据共享和汇聚程度低、应急通信与信息保障韧性不足、数据分析和综合分析研判能力不足7，借助云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联、VR/AR 108徐淑珍等：智慧应急指挥平台关键技术研究第12期等新一代信息技术推动智慧应急指挥平台的升级改造是应急救援过程中的强劲需求，以科技信息化推进应急管理能力现代化，推动新时代应急管理事业高质量发展。1智慧应急指挥平台技术架构围绕对“隐患、灾情”演变过程“测、报、防、抗、救、建”的管理全链条，构建一个可快速响应和综合协调的应急救援指挥体系，涵盖灾害监测预警、灾害指挥救援、物资配置调度等核心能力，打造一个共建共治共创共享的应急管理信息化新模式，推动应急救灾能力跨越式发展。本文充分结合应急指挥救援中的实战需求，定位聚焦应急管理业务，以新一代信息技术为支撑，突出应急信息全面汇聚、快速展现、上传下达、协同会商、专题研判、指挥调度和辅助决策等支撑能力，建立反应灵敏、协同联动、高效调度、科学决策的智慧应急指挥平台，构建监测研判、辅助决策、物资配置、指挥调度的应急指挥调度体系，实现统一监测、统一决策、统一指挥，满足应急实战救援中综合指挥调度的需求，实现应急救援智能化、扁平化和一体化指挥作战，为非常态下的应急救援指挥提供一体化的智能支撑。智慧应急指挥平台技术架构如图1所示。基础设施包括感知网、通信网和云资源，一是感知方面，围绕安全生产监测、自然灾害监测、城市安全监测等应用需求，利用物联网、卫星遥感等技术，通过物联感知、卫星感知、航空感知等感知途径，汇集各地、各部门感知信息，建设全域覆盖的感知网络，实现对灾害频发全方位、立体化、无盲区动态监测，为多维度综合分析风险信息提供数据源；二是通信方面，由指挥信息网、卫星通信网、无线通信网等各类通信网络组成，确保平时、战时的各类信息快速、可靠的传输；三是云资源方面，主要包括计算和存储资源，对于政府部门，平台部署在政务云；对于化工园区等大型企业，平台部署在私有云，按照实际需求部署。数据支撑汇聚全域应急数据，包括结构化和非结构化数据，同时按照“数用分离，智能图 1智慧应急指挥平台总体架构数据支撑应用支撑业务应用统一门户PC端移动单兵智能移动端大屏端应急指挥一张图基础支撑统一消息服务 地理信息服务融合通信服务微服务支撑工作流引擎算法模型模型管理模型开发算法开发模型服务知识图谱业务数据库数据治理预案数据资源数据值班值守数据视频监控数据事件数据数据接入数据处理数据资源池数据服务数据共享交换数据管控前端监测感知数据应急管理数据数据源基础设施政务云、应急云、私有云自然灾害一张图消防救援一张图城市安全一张图安全生产一张图感知网通信网安全生产感知网络指挥信息网卫星通信网无线通信网自然灾害感知网络城市安全感知网络云资源核心系统值班值守协同会商辅助决策信息发布指挥调度专题研判综合分析结构化预案移动指挥指挥演练政务数据社企数据 109现代计算机2023年驱动”的思路，构建符合大数据发展的应急数据治理体系，实现从数据接入、处理、存储、应用等全生命周期的治理，为上层业务应用提供数据服务支撑。应用支撑为各类业务应用提供重要的服务支撑，将分散、异构的业务应用和信息资源进行整合，形成统一的对外服务标准。应用支撑功能包括基础支撑和算法模型，其中基础支撑包括统一消息服务、地理信息服务、融合通信服务等，作为应急指挥平台的基础能力；算法模型包括模型管理、模型研发、知识图谱，模型服务等，为上层业务应用提供智能算法支持。业务应用按照应急管理的“预防与应急准备、监测与预警、应急处置与救援、事后恢复与重建”四个环节进行构建，重点包括平时的值班值守、指挥演练和战时的协同会商、指挥调度、辅助决策、综合分析等应用，同时整个应用基于GIS、数字孪生等技术打造应急指挥一张图，业务覆盖安全生产、自然灾害、消防救援和城市安全等“大应急”领域。智慧应急指挥平台面向应急管理部门不同用户和多场景使用，提供包括大屏、PC、移动等不同载体的门户，并按照应急管理部门要求，集成接入应急管理综合应用平台，确保用户能够基于统一身份认证能力一键登入、快捷使用。2智慧应急指挥平台关键技术智慧应急指挥平台要发挥实战性，离不开包括但不限于云计算、大数据、物联网、人工智能、移动互联、VR/AR等新一代信息技术支撑，广东省应急管理厅结合实战经验，提出融合指挥、应急通信、短临预警、全域感知、数据智能五大技术主攻方向9。本文以此为研究基础，重点研究全域感知、融合通信、数据智能、数字孪生等关键技术在智慧应急指挥平台中的应用。2 2.1 1全域感知全域感知灾害点的智能采集监测：通过无人机巡航、遥感分析监测、视频监控监测等多种手段，对海量、多源、多灾种的风险监测点进行采集监测，把不同时期获取的灾害点影像和实景三维模型双屏显示，通过计算比较滑坡、变形体和泥石流等灾害点的分布位置、距坝距离，方便地进行灾害判读，对灾害做出评估和预警。2 2.2 2融合通信融合通信应急救援通信与协同作战：融合音视频传输的各类通信技术，建立现场实景感知的多方通信救援体系，实现在“三断”极端灾害情况下，现场应急小分队，现场指挥部及后端指挥中心间的协同作战。基于无人机、视频会商、移动单兵、视频监控等融合通信调度技术，打造异构的融合通信平台、云视频会议、视频联网平台，支持接入社会点视频监控和音频通信能力，最大实现对百万路视频类终端节点的调度能力。利用多方协同标绘技术，实现基于一张图移动端、PC端、指挥中心大屏端多主体间的协同标注，构建虚拟电子沙盘演练系统，最大支持15方同屏标绘。2 2.3 3数据智能数据智能灾害事故综合智能研判：基于值班值守体系的上报事件、自然灾害及安全生产监测预警系统的综合预警预报信息，融合各类现场感知的应急数据、视频非结构化图像数据以及GIS时空间地理信息数据，对事发地周边进行风险分析和资源分析。利用大数据融合技术分析灾害事故的发生概率，灾害影响范围和次生灾害链。结合应急AI识别技术对现场实时视频内容进行灾情程度分析，最终实现对灾害事故的综合智能研判。智能结构化预案指令调度：通过对突发事件关联预案的结构化及指令化，快速成立突发事件处置的总指挥部和现场指挥部，智能导出指挥部架构及人员信息，智能生成记录相关单位各自的机构职责，智能派发指令性任务进行现场工作调度。基于自然语言处理人工智能模型，结合预案的结构体系，对预案每一部分进行文本内容的系统自动结构化处理，构建统一的预案智能结构化资源库，以图表形式自动生成该事件的处置流程图，关联责任人下派指令。110徐淑珍等：智慧应急指挥平台关键技术研究第12期2 2.4 4数字孪生数字孪生沉浸式应急指挥调度：利用数字孪生技术，融合多维度的灾查等静态要素数据和动态感知数据，结合监测预警、应急救援等实战需求，面向救援现场、危化园区、隧道港口、大坝桥梁等重点区域重点对象，建立一系列可进行高质量信息交互的数字化虚拟空间场景，形成场景孪生库，支撑应对越发复杂的应急业务场景，协助指挥人员直观了解现场情况，辅助决策指挥调度工作，实现沉浸式的应急指挥调度功能。3解决的关键问题分析“一切围绕实战、一切为了实战、一切服务实战”，科技信息化的核心作用也是为了快速高效地解决应急管理实战中的问题，前文描述了在应急实战过程中存在的痛点和不足，通过上述的关键技术拟重点解决在实战过程中的具体关键问题包括：（1）成千上万个灾害易发点，通过无人机巡航、遥感分析监测、视频监控监测等多种手段，对海量、多源、多灾种的风险监测点进行采集分析，解决灾害点难以采集和预测风险等问题，提升灾害综合风险评估和预报预警能力。（2）为解决在断电、断路、断网“三断”极端灾害情况下，现场应急小分队、现场指挥部及后端指挥中心实时通信问题，通过无人机、视频会商、移动单兵、视频监控等多体制融合通信调度技术，避免单一通信中断造成失联失控的情况，并需要攻克多方协同作战，同步开展工作的关键问题，提升指挥调度的效率。（3）避免灾害成因分析不足造成指挥效率低下的问题，需进一步提升灾害事故综合智能研判准确性，预期解决海量应急数据融合分析、视频AI风险预警，次生灾害链风险识别等关键问题；为克服“口令”型指挥造成的应急处置工作不统一、不规范、低效率的问题，研究基于预案自动化调度的工作机制，提升指挥调度工作智能化、自动化水平。（4）为避免后方决策者对灾害现场情况不了解，地理环境不熟悉，造成指挥调度不及时、不正确的问题，需研究现场实景还原的数字孪生技术，将虚拟仿真和救援指挥深度融合，加强决策者对灾害影响范围和程度判断的精准性。4结语智慧应急指挥平台是应对应急突发事件的核心平台，在各大应急指挥中心发挥了重要作用，它实现了跨部门、跨灾种、全要素的监测预警和信息汇聚，同时提供协同会商、专题研判、指挥调度和辅助决策等支撑能力，实现预防为主、防抗救相结合的应急管理目标。新一代信息技术的发展将不断推动智慧应急指挥平台的升级改造，尤其是全域感知、融合通信、数据智能、数字孪生等关键技术的不断演进，它将使得智慧应急指挥平台更加贴合实战需求，不断提升辅助指挥决策和救援实战能力。参考文献：1 应急管理信息化发展战略规划框架（20182022年）概要版 A.应急管理部，201812.2 应急管理信息化 2019 年第一批地方建设任务书A.应急管理部，201904.3 地方应急管理信息化2020年建设任务书 A.应急管理部，201912.4 应急管理信息化2021年地方建设任务书 A.应急管理部，202012.5 地方应急管理信息化2022年建设任务书 A.应急管理部，202112.6 广东省应急管理信息化发展规划（应急厅 20192022）A.广东省应急管理厅，201907.7 杨健，李雪峰，杨佳，等.中国智慧应急现状与发展报告（2022年）R.中国管理科学学会、腾讯研究院“智慧应急”研究联合课题组，2022.8 雷霆，孙骞，王孟轩.基于 5G 的智慧应急指挥平台J.指挥与控制学报，2020，6（4）：319323.9 彭凌，谭彦秋，许文浩，等.应急管理信息化“五大主攻方向”探索与研究 J.中国应急管理科学，2021（4）：7582.111现代计算机2023年The research on key technologies of intelligent emergency commandplatformXu Shuzhen1*,Gu Xin2,Cao Xuesong1（1.Product Support Department,Tisson Regaltec Communications Tech.Co.,Ltd.,Guangzhou 510623,China;2.Software Quality Engineering Center,China Electronic Products Reliability and Environmental Testing Research Institute,Guangzhou 511300,China）Abstract:With the advent of the intelligent and digital era,emergency management can not be separated from scientific andtechnological information.“Without informatization,there is no modernization of emergency management”.The emergency management department has issued the task book of local emergency management informatization construction year by year,with specialemphasis on the construction of intelligent emergency command platform.According to the new requirements of“big emergencyand big security”,the four links of emergency management,namely,“prevention and emergency preparedness,monitoring andearly warning,emergency disposal and rescue,and post recovery and reconstruction”,cannot be separated from the support of theintelligent emergency command platform.Combined with the actual combat requirements of monitoring and early warning,command and dispatching,emergency rescue,it studies the application of key technologies such as global awareness,integrated communication,data intelligence,digital twins,etc.in the intelligent emergency command platform,and deeply analyzes the key problems in the emergency actual combat process through key technologies,and drives the modernization of emergency managementthrough scientific and technological information work.Keywords:emergency command;global awareness;integrated communication;data intelligence;digital twinsResearch and realization of personalized teaching mode based onstudent portraitChen Pingping,Liu Xiufeng,Liu Huiling,Zhan Xiuju,Tan Dingying*（School of Medical Information Engineering,Guangzhou University of Chinese Medicine,Guangzhou 510006,China）Abstract:Personalized teaching respects students individual differences and promotes the development of students personality,which is the direction of future education development.This paper is based on student portrait model to realize personalizedteaching,by collecting teaching data,using Lookalike algorithm and big data processing technology to identify studentslearningsituation,assist teachers timely grasp students dynamic changes,portrait modeling for students learning situation,achieve“Thousands of people thousands of faces”effect,provide students with accurate personalized learning route,training scheme and employment recommendation guidance,realize individualized teaching.Keywords:student portrait;personalized teaching;Lookalike algorithm（上接第107页）112