物联网在应急领域的应用分析

杨继东 黄卫东

物联网在应急领域的应用分析

杨继东 黄卫东

匮乏的智能化响应极大地限制了应急救援的效率，物联网的出现和应用使应急响应有了新的进展。

在经济信息全球化的时代，信息互联网技术的广泛应用给人们的生活和工作带来了无限的舒适和便捷，人们之间的通信方式出现了很多种新形式，人与人之间的联系打破了时间与空间的束缚。但是这些仍远远不够，在涉及人们生命和财产安全的应急救援工作中就已经暴露出了很多问题。由于没有及时获取相关信息或者救援资源没有得到及时有效调度，人们依旧遭受着突发事件所带来的灾难后果，突发事件的发生给人们的生存和生活带来了巨大的挑战。如何应对突发性紧急事件，如何使突发事件的危害程度降到最低，成为了世界各国共同深入研究的一个重要课题。

近年来，物联网的出现被人们普遍认为是继20世纪80年代PC机、90年代Internet、移动通信网之后，将引发IT届突发性发展的第三次IT产业化浪潮，是信息通信技术行业的又一大突破，并且得到从IT届到国家政府首脑的高度关注，其应用也正在逐步走入我们生活中的各个领域，如智能交通、智能家居、智慧物流等。虽然应用程度还有待提高，但是可以说，物联网在一定程度上已经实现了物的智能化，能够在某些方面自动为人们的生活提供舒适的服务。

物联网概念诠释

物联网最早是1999年由麻省理工学院自动标识中心提出的，早期的定义是：把所有物品通过射频识别标签等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。随着相关技术的不断成熟和广泛应用，物联网的概念也出现多元化，但是总结这些概念及相关研究，发现有以下几点是学术界比较认同的观点：

1、物联网是一种物与物相连，并且能够相互传递信息的网络。通过射频识别（RFID）、全球定位系统、GIS、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把物品与互联网相连接并进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

2、互联网是实现物联网的网络基础。物联网是物物相连的网络，互联网是把全世界的计算机与计算机、人与计算机以及人与人联系在一起；物联网将实现物与物之间的关联与信息传递。但是人与物之间天生的不可分割的关系，注定会使分别以人与物为核心的互联网与物联网成为紧密相连的新网络。

3、物联网将引起世界范围内的技术与市场变革。物联网可以实现的应用和市场前景是不可估量的，从“智慧地球”、“感知中国”到“智能交通”、“智能家居”，无论从市场规模的广度，还是从技术应用的深度，物联网都将成为引领未来市场发展的主题。

应急领域中存在的问题

突发性紧急事件是指突然发生，造成或者可能造成严重社会危害，需要采取应急处置措施予以应对的自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件等。应对突发性事件之所以非常棘手，主要有以下几个原因：

突发事件的发生难以预测。它包括两层含义，一是无法预测，完全出乎意料；另一个是可以预测，但时间极短。难以预测性使突发事件的应急救援工作往往向后延迟一个时间段，这使得应有的救援没有及时到位，突发事件造成的后果也在这段时间内不断恶化发展，进而增大了救援工作的难度。

突发事件发生的情景信息没有及时得到获取。突发事件的情景信息对决策者有着重要的指导作用，决策者可以根据这些信息调度应急救援资源，寻找优化救援策略。如根据路况信息，调整救援车或载物车的行走路线；根据地理环境，选择最佳储物地点等。但是目前情景信息并没有发挥其应有的辅助作用，使应急救援部门的联动协同工作没有做到位。

应对突发事件的应急预案数字化程度还很低。迅速做出有效的应急措施是拯救遭受突发事件灾害的人们生命和财产的关键，应急预案作为辅助决策的重要依据，其表示方式的简洁明了和有关救援措施、救援部门及其职责的准确表达都是会影响决策效率的。应急预案现存的形式限制了应急预案的指导作用，需要进一步的深入研究。

应急领域中的这些问题无论是从长远还是现在都是需要亟待解决的，随着信息化时代的逐步发展，一些新技术新方法物联网的出现给应急工作带来了一些支持和帮助。

物联网在应急领域的辅助作用

物联网可以通过RFID识别和感知环境信息，借助传感技术组成的传感网将信息传递到网络信息控制中心，再借助于云计算将感知信息进行整理梳理转化为辅助决策的信息集，将信息集展现于应急联动平台，结合应急预案的相关内容对应急资源进行有效调度。具体的讲就是把RFID感应器装备到铁路、桥梁、隧道、电网、大坝以及各种各样的交通工具上，还有生产工厂的每一个环节、常发地质灾害的地理位置、社会基础设施的每个角落等，并且在整个感应器组成的传感器网背后存在一组能力超强的计算机群，能够对所部署的传感器进行监控和管理。

应对突发事件的一般过程

应对突发事件一般的流程有监测、预防控制、救援以及事后处理等（如图1所示），虽然在此过程中已有一定的监测措施，但是并没形成监测体系，检测到的信息并没有完全得到整合，直接进行防控和实施救援总带些盲目性，而且这些信息的传送和发布仍然主要是以人为主，与实际进行的应急决策控制和救援行动在时间上有很大的空隙，在应急领域允许时间上的延误，就是在舍弃人民的生命和财产，所以我们必须想方设法缩短时间间隔，以便于及时应对突发事件。

物联网在应急领域的应用架构

物联网的广泛应用使应对突发事件有了新的思路，不仅表现在信息的感知获取上，还表现在资源的调度分配上。物联网技术有感、传、智、控四个环节，其中“感”是数据感知与采集，“传”是数据的传输与汇聚，“智”是海量信息的有效组织和智能处理，“控”是信息知识反馈。物联网与应急的结合，将扩充物联网所涉及的各个环节，与实际应用相融合。

应急管理系统与应急联动平台将借助物联网的相关技术准确获取突发事件的各种情景信息，进而进行有效的资源调度和分配。这样，应急过程中将添加一个把采集到的数据进行整合处理的环节，这些工作将在体现在图2所示的物联网在应急领域的应用结构框架上。

物联网在应急领域的应用有底向上可以概括成三个层次：

情景信息的采集与传输。借助物联网传感技术中的RFID、感应器、扫描器等能够读取物体的动静态信息的感应装置，采用网格化分布式管理的思想，感知获取生产工厂中的每一个环节信息、交通道路上的车流量信息、土地农田的土壤干湿度和酸碱度信息、公共设施的运行状态信息、常发地质灾害地区的地质稳定状态、森林草原地带的空气土壤干湿度等实况信息。物联网离不开地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS），但它们更是应急救援的好助手，它们可以迅速提供突发地带的地置、地理环境、相关运输路线等信息，给出了明确救援目的地以及救援路线。根据地理位置确定当地的人口分布密度是预测和估计突发事件级别的重要依据，关系到发布信息的准确性。气象是目前预测事物发展状况最为科学和成熟的一个领域，气象卫星的使用给人们策划各种行动提供了重要信息，也为人们应对气象灾害提供了一定的调整时间。人员密度通过这些物联网相关的技术装置将情景信息进行收集并传输到相应的信息服务中心。

图1 突发事件应对的一般流程

信息的整合与发布。应对突发性紧急事件都是针对事物非正常发展而带来的意外灾害或灾难所进行的救援活动。事物的正常发展状态往往不是人们所关注的，因此对于获取到的事物发展的正常状态信息，仅仅需要整合并在内部进行公布显示，以便与其他非正常信息进行整合，辅助决策。如某工厂出现了大型生产事故，虽然周边交通状况正常，但是需要借助各条路线的路况信息寻找最优路线进行救援。云计算是物联网中处理海量数据的关键技术，运用云计算的相关技术对获取到的海量情景信息进行整合，对非常态信息进行确认之后，通过互联网、实体媒体等途径将信息发布于众，必要时呼吁国内外社会各界人士和企业的帮助。同时将非常态信息传递给应急联动指挥中心，为应急决策提供突发事件的情景信息及周边环境信息。

应急决策与实际救援。应急联动指挥平台是以信息通信网络为依托，集政府部门、警察局、军队、消防、医疗急救、交管、城管等为一体，能够根据信息服务中心提供的突发事件相关信息和应急预案，迅速成立应急指挥小组，并结合实际情况分配给各小组明确的任务。应急指挥小组是直接进行资源调度的负责群体。当应急联动指挥中心收到突发事件的相关信息后，确定目的地，根据突发事件类型和级别，启动相应色彩的预警警报，依据应急预案数据库中的预案参考，迅速组成应急指挥小组来承担实际应急调度工作，结合提供的交通路况信息安排救援车辆的行走路线，必要时，增加直升机等救援方式，对于重大突发事件，政府机构需要做好统筹兼顾的领导工作，要根据其地理环境、人口分布、天气情况等信息对救援物资、临时避难所进行合理的布局和安置，进而保证各种救援单位、群体协同抗灾救灾，以及保障物资资源的合理配置以尽其用。

未来展望

物联网应用于应急领域，使应急监测工作更一体化、综合化，RFID、GIS、GPS、扫描器、监控摄像等技术和装置的运用，使应急监测结果逐步向数字化、智能化、可视化方向发展，使应急需要的情景信息更齐全、更明了、更实时，为应急决策提供了及其重要的信息，有利于指挥者寻找最优的调度资源策略和方案。传感技术和云计算的使用大大减少了整合计算情景信息的时间，为抢救受灾群众和财产争取了更多时间，这就意味着可以拯救更多的生命和财产。

物联网与应急相结合是应急领域对信息时代提出的新要求，目前物联网的发展还处于初级阶段，其关键技术也在不断探究中，世界各国政府的鼎力支持使其迅猛发展，相信随着物联网技术的不断攻克和成熟，其在应急领域的应用也会逐步实现。