基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援問題研究

文/雍岐東 陳 陽 張世富

基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援問題研究

文/雍岐東 陳 陽 張世富

摘 要：地震應(yīng)急救援，具有很多不確定性。要想提高地震應(yīng)急救援的時(shí)效性，就得設(shè)法減小其不確定性。本文試圖借助物聯(lián)網(wǎng)來探討如何降低地震救援中的不確定性問題，通過研究物聯(lián)網(wǎng)背景下地震應(yīng)急救援的特點(diǎn)，提出基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援思路、流程，并討論面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，地震應(yīng)急救援，不確定性，救援流程

縱觀中國汶川5.20地震、玉樹地震、蘆山地震和日本3.11地震等數(shù)次應(yīng)急救援實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)地震應(yīng)急救援是一項(xiàng)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，地震救援的本質(zhì)特征具有顯著的不確定性。不確定性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是自然環(huán)境（地質(zhì)、氣候、道路、交通等）的不確定性；二是損傷嚴(yán)重程度（房屋、人員、設(shè)施等）的不確定性；三是地震應(yīng)急救援方案的不確定性，諸如裝備調(diào)度呈現(xiàn)不確定性，在應(yīng)急救援時(shí)不能及時(shí)明確等待救援裝備的數(shù)量和種類，也不能明確救援的位置和需求等。不確定性的直接后果是影響應(yīng)急救援的時(shí)效性，增大應(yīng)急救援成本，降低應(yīng)急效益。為此，如何探索更有效的途徑來提高應(yīng)急救援效益是十分必要的。

近年來，隨著科技的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給我們帶來了新的應(yīng)急救援途徑。本文就此探討采用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行地震應(yīng)急救援問題。

1.基于物聯(lián)網(wǎng)的救援定義

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱是”Internet Of Things”，簡稱為IOT，最早被稱作“傳感網(wǎng)”，由上個(gè)世紀(jì)末EPC（Electrical Product Code）Global及麻省理工學(xué)院自動(dòng)識(shí)別實(shí)驗(yàn)室（Auto-ID Lab)提出的。它利用射頻識(shí)別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，如圖1所示[1，2]。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)示意圖

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援，主要是指在物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的地震災(zāi)害應(yīng)急救援組織的方法和手段以及組織形式等，本文定義為在地震救援中利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急救援的組織、方法和手段的實(shí)時(shí)感知、控制的一種救援模式。

2.基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援特點(diǎn)

在物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，可以使地震災(zāi)區(qū)的所有物體都變成了“活”的元素，不再全部是殘?jiān)珨啾诤偷顾慕ㄖ?；人員的搜救可以實(shí)現(xiàn)最大化搜救和最小化傷亡；人與人之間可以實(shí)現(xiàn)有效的通信和互聯(lián)；應(yīng)急救災(zāi)物資可以實(shí)現(xiàn)有序的投遞和發(fā)放等。具體來說，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）救援組織網(wǎng)絡(luò)化

地震應(yīng)急救援是一項(xiàng)高度復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要?jiǎng)訂T整個(gè)社會(huì)的人力、物力和財(cái)力資源，并綜合協(xié)調(diào)多個(gè)部門共同開展救援工作。而這些所有的資源，都需要進(jìn)行有效的組織，才能實(shí)施及時(shí)有效的應(yīng)急救援。通過物聯(lián)網(wǎng)，這些救援部門和力量就可以形成相互連接的網(wǎng)絡(luò)，在統(tǒng)一的指揮下實(shí)施救援行動(dòng)。

（2）救援力量整體化

地震時(shí)的救援力量，有來自官方的，有來自民間的，有團(tuán)體，有個(gè)人，還有自救的，甚至還有外來人士，這些救援力量，往往是看見哪里就救援哪里，沒有一個(gè)統(tǒng)一的、整體的、合理的對(duì)救援人員、裝備等的整體調(diào)度和分配，使得救援力量不能整體化和最優(yōu)化。在物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，通過物聯(lián)網(wǎng)形成的網(wǎng)絡(luò)，可以使救援力量之間相互明確各自的位置、人員、裝備等，解決了“在哪里”和“有多少”的問題，因而救援力量可以得到整體部署，最大程度地發(fā)揮救援作用。

（3）救援實(shí)施精確化

地震應(yīng)急救援，對(duì)時(shí)間的要求非常高。早一點(diǎn)實(shí)施救援，就有可能多拯救一條生命。然而在地震之后，出現(xiàn)在我們眼前的是殘?jiān)珨啾冢瑥U墟林立。如何對(duì)生命跡象進(jìn)行及時(shí)、精確、有效地探測(cè)和實(shí)施救援，除了現(xiàn)在的生命探測(cè)儀之外，如果在地震災(zāi)區(qū)應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有遇難人員的及時(shí)定位，當(dāng)然就可以進(jìn)行及時(shí)的施救，這就使得救援實(shí)施變得更加精確。而且，通過智能識(shí)別，還可以對(duì)施救力量部署做出智能處理，在遇難人員集中的地方集中實(shí)施救援，在遇難人員零散的地方分散救援。

（4）救援裝備智能化

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援，對(duì)于救援裝備來說，也呈現(xiàn)智能化的特點(diǎn)。應(yīng)用裝備上自帶的電子標(biāo)簽，救援裝備可以實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度、合理分工、智能探測(cè)、自動(dòng)搜救、自動(dòng)通信等功能。通過這些智能應(yīng)用，地震救援可以在人力不能到達(dá)或者不能及時(shí)到達(dá)的地方，智能探測(cè)生命跡象，應(yīng)用機(jī)械的力量實(shí)施救援，最大限度地挽救生命。針對(duì)救援后的人員，根據(jù)其身體狀況，及時(shí)作出相應(yīng)的后續(xù)跟蹤處理。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援實(shí)施

基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援，其目的就是最大程度地突破傳統(tǒng)方法的阻礙，在復(fù)雜天氣情況下，對(duì)救助人員無法到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行相關(guān)信息的獲取、處理、分析，從而實(shí)現(xiàn)救援效益的最大化。

因?yàn)榈卣鹁仍皇呛唵蔚囊揽磕骋环降牧α?，而是整個(gè)社會(huì)對(duì)抗震救災(zāi)工作的統(tǒng)一部署，因而可以以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，和政府相關(guān)部門相結(jié)合，形成一個(gè)新的救援網(wǎng)絡(luò)。通過物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)的信息與專題模型的相互結(jié)合、相互滲透、集成為制定快速、有效的科學(xué)決策提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。這樣就可以在地震救援時(shí)，建成和完善遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)的一體化地震災(zāi)害防治和救援方案，及時(shí)主動(dòng)地實(shí)時(shí)救援，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，使得救援效益最大化。

（1）實(shí)施原則

應(yīng)急救援實(shí)施的原則主要有以下幾個(gè)。一是生命至上原則。在地震救援的過程中，人的地位是至高無上的，一切都要以救人為最高準(zhǔn)則。二是時(shí)間原則。一定要利用物聯(lián)網(wǎng)，及時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)施精確救援，救援時(shí)間越早，得救的人就越多。三是整體性原則。在應(yīng)急救援的過程中，一定要發(fā)揮多方面的的能量，不要局限于條條框框，實(shí)現(xiàn)軍人、政府、社會(huì)力量等多方力量的融合，最大限度地整合資源，提高救援效益。對(duì)整個(gè)救援工作實(shí)現(xiàn)整體工作的部署和救援之后的統(tǒng)一轉(zhuǎn)移等，都要進(jìn)行統(tǒng)一的安排。

（2）實(shí)施機(jī)制

現(xiàn)有機(jī)制主要有契約、信任、激勵(lì)和行政等四種方式[3～7]。基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援，不是摒棄和改變現(xiàn)有的資源和救援網(wǎng)絡(luò)，而是把這些都統(tǒng)一起來，最大限度地實(shí)時(shí)救援。在物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下，更多的是將其中的不確定因素進(jìn)行了整合，因而這就使得應(yīng)急救援的實(shí)施機(jī)制產(chǎn)生了新的變化。

針對(duì)契約機(jī)制的問題，主要是指政府向企業(yè)訂購應(yīng)急裝備，利用物聯(lián)網(wǎng)，可以就近訂購應(yīng)急救援裝備，與此同時(shí)還可以更加準(zhǔn)確地確定應(yīng)急裝備的類型、數(shù)量以及新的裝備需求等，這就大大地縮短了應(yīng)急裝備的物流時(shí)間、類型匹配等問題，同時(shí)也指出了新裝備的研發(fā)方向。

針對(duì)信任機(jī)制的問題，主要是指增加了信任度。以往是通過相互之間的信任來實(shí)現(xiàn)，信任度一旦出現(xiàn)問題，在應(yīng)急救援時(shí)候就有可能延誤救援時(shí)機(jī)。而通過物聯(lián)網(wǎng)，使得整個(gè)救援過程都動(dòng)態(tài)可視，信任度大大增加。

針對(duì)激勵(lì)機(jī)制的問題，在物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)下的救援成果，更加透明可視，動(dòng)態(tài)傳達(dá)到每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)個(gè)體，使得激勵(lì)機(jī)制更加成功。

針對(duì)行政機(jī)制的問題，行政命令只存在具有上下級(jí)行政隸屬關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)里，在平行的行政等級(jí)或者沒有隸屬關(guān)系的時(shí)候，利用物聯(lián)網(wǎng)可以解決行政命令不能解決的問題，同時(shí)也并不會(huì)遏制下級(jí)的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。

（3）實(shí)施流程

基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援實(shí)施流程如圖2所示。在該流程中，北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)感知災(zāi)情，并將其信號(hào)傳入“數(shù)據(jù)庫”中心；再通過地理信息系統(tǒng)（GIS）和決策支持系統(tǒng)快速制定救援方案；根據(jù)應(yīng)急救援方案，組織現(xiàn)場(chǎng)施救。

4.基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援體系建立面臨的挑戰(zhàn)

地震應(yīng)急救援，是一個(gè)全民參與的活動(dòng)，同時(shí)又是在政府主導(dǎo)下進(jìn)行?；谖锫?lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援，主要就是借助于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)手段，更加有效率地實(shí)施應(yīng)急救援，這就使得要建立基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援體系面臨一些新的挑戰(zhàn)。

圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援實(shí)施流程圖

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前提。當(dāng)前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以在地震應(yīng)急救援中進(jìn)行應(yīng)用，但是還存在著這樣那樣的未知風(fēng)險(xiǎn)。一是物聯(lián)網(wǎng)硬件的抗毀性。地震破壞性很強(qiáng)，在地震災(zāi)區(qū)，應(yīng)有效存在相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備，如發(fā)生電力中斷和通信中斷等情況，可以使用備用的硬件設(shè)備連接網(wǎng)絡(luò)，這樣可以避免硬件損毀導(dǎo)致的物聯(lián)網(wǎng)中斷，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就不會(huì)發(fā)生故障。二是物聯(lián)網(wǎng)的普及性。地震發(fā)生，究竟在什么地方，什么時(shí)間，往往是不可預(yù)料的，因而要實(shí)現(xiàn)人員的精確搜救，必須使得整個(gè)國家或者整個(gè)世界都是物聯(lián)網(wǎng)全覆蓋的，沒有盲區(qū)。三是人員的素質(zhì)。這主要是指既要有會(huì)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員來實(shí)施搜救，又要有能夠解決物聯(lián)網(wǎng)中斷等問題的人員來維護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

（2）政府職能的轉(zhuǎn)變

基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援，政府需要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和地震現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化，及時(shí)調(diào)整救援策略，不斷制定出新的救援方案。政府的主要職能，從以往的注重細(xì)節(jié)，變得注重全局和宏觀，從整體上進(jìn)行調(diào)控，具體的細(xì)節(jié)由具體的執(zhí)行者來進(jìn)行掌控，職能分工更加明確，各級(jí)主觀能動(dòng)性都能得到最大限度地提高。政府管理者除了對(duì)整個(gè)救援工作進(jìn)行指導(dǎo)外，還要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)救援力量網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，包括利用物聯(lián)網(wǎng)來對(duì)人員調(diào)度、力量分布、位置分布等進(jìn)行部署，使得政府職能進(jìn)行了增加和轉(zhuǎn)變。

（3）重視績效與評(píng)估

基于物聯(lián)網(wǎng)的地震應(yīng)急救援，還屬于一種探索性的思維，一旦在災(zāi)害救援中得到應(yīng)用，其效果如何，還需要得到檢驗(yàn)。這就要求要利用每一次地震應(yīng)急救援的機(jī)會(huì)，對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急救援進(jìn)行績效研究與評(píng)估。只有這樣，才能不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，使得地震應(yīng)急救援呈現(xiàn)出最大的搜救效益。

〔致謝：本文得到了“應(yīng)急裝備關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化示范”（CSTC2012GG-SFGC00002）和國家社科基金項(xiàng)目“生產(chǎn)運(yùn)行安全預(yù)警預(yù)報(bào)研究”（12FJS004）項(xiàng)目的資助，在此表示感謝！〕

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作者單位：（解放軍后勤工程學(xué)院/65523部隊(duì)）