主頁（http://www.by236.com）：物聯網與應急指揮通信

物聯網(Internet of Things)是一種將各種有線和無線網絡與互聯網融合，綜合應用海量的傳感器節點、智能終端等設備和相關技術，通過將所有物品與網絡的連接，實現物與物、人與人之間互聯互通，從而方便地進行識別、管理和控制的網絡。

物聯網代表了未來計算與通信技術發展的方向，被認為是繼計算機、Internet之后，信息產業領域的第三次發展浪潮。最初，物聯網是指基于Internet利用射頻標簽RFID(Radio Frequency Identification)技術、電子產品編碼EPC(Electronic Product Code)標準在全球范圍內實現的一種網絡化物品實時信息共享系統。后來，物聯網逐漸演化成為一種融合了傳統網絡、傳感器、自組織無線通信網絡、普適計算等的信息通信ICT(Information and Communications Technology)技術，并正在形成一種新的信息產業，其應用領域也從最初的智能物流和環境監測逐步滲透到智能交通管理、智能電網、公共安全、應急指揮、智能家居、工業監測、智能醫療等現實生活和社會生產中的各個角落。

隨著物聯網在社會生活中的不斷應用，物聯網技術也推動著突發公共事件應急指揮的發展變革。將物聯網技術應用于應急指揮系統，至少可以在應急資源調配、應急信息感知與傳輸、應急通信等應急指揮的關鍵環節發揮其他技術所無法替代的重要作用。

(一)RFID技術在應急資源調配中的應用

應急資源調配是應急指揮系統中關鍵的一環，關系到整個突發事件處理的成敗。大規模的突發公共事件除了具有突發性、不確定性、衍生性等特征外，還具有受災面積大、應急物資需求量大、應急需求點多等特征，這些特點決定了大規模突發事件應急資源調配的復雜性遠遠超出一般意義上的資源調度，不僅需要考慮單供應點到多需求點的調度，還需要考慮多供應點到多需求點的調度，并應在不同的應急階段考慮調度不同種類的應急物資，這些需求都超出了傳統物流技術的能力范圍。隨著物聯網技術的發展，應急指揮的資源調配的方式和形式也發生深刻變化。

RFID技術是一項利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞，達到識別目的的物聯網技術，通常由電子標簽和閱讀器組成，閱讀器與電子標簽可按約定的通信協議互傳信息�；�于RFID的智能物流系統廣泛地應用于現代物流行業，并帶來了顯著的效益。一方面，基于RFID的智能物流系統實現了對貨物的識別和跟蹤，大大提高了物流管理系統的信息化和自動化程度;另一方面，使用基于RFID的智能物流系統提高了倉庫的作業能力，簡化了物流流程，實現了對物流各環節信息的實時監控與跟蹤，在降低了成本的同時還提高了效率。應急資源調配從本質上講也屬于物流的范疇，在應急資源調配中引入基于RFID的智能物流系統同樣可以起到提高執行效率、減少調配時間和降低物流成本的效果。基于RFID的智能物流系統關鍵技術和典型系統如下：

1.條碼及RFID卡技術

在物流行業，條碼及RFID卡主要用來標識與管理各種物質資源，可以直接引入應急資源調配管理系統。其中，條碼是將特定的幾何圖形按照一定的編碼規則組合起來的符號，可分為一維條碼和二維條碼。一維條碼按照應用分為商品條碼和物流條碼。商品條碼包括EAN碼和UPC碼，物流條碼包括128碼、ITF碼、39碼等。二維條碼是將特定的幾何圖形按一定的規律在平面進行排列組合可分為行排式二維條碼和矩陣式二維條碼，相比一維條碼，二維條碼在信息量以及安全性上都有較大的提高，條碼技術的出現對于物品的識別起到了功不可沒的作用，但同時也存在一定的局限性：(1)條碼采用了可視傳播的技術，用戶必須在可視距離內將掃描儀對準條碼才有效;(2)如果條碼被撕裂、污損或脫落，就無法掃描;(3)沒有真正實現“一物一碼”，管理不到位;(4)沒有分類和屬性信息。因此，條碼技術雖然適用于物流領域，但是不能透明地跟蹤物品和貫穿整個物流過程。RFID卡即前文提到的電子標簽，與條碼類似，RFID卡也是標簽信息的載體，只是需要使用專門的RFID讀卡器利用無線頻率信號讀取。但與條碼技術相比較，RFID卡在信息容量、單次讀取數量、讀取距離、反復讀寫能力、讀寫方便性和環境適應性等方面都大大優于條碼，更能夠滿足復雜情況下對資源調配的高效性需求。目前RFID的產品很多，從分類上講，可選擇的成熟產品有主動式和被動式RFID卡，低頻、中頻和高頻RFID卡等多種類型。

2.EPC技術

EPC(Electronic Product Code，電子產品碼)是由EPCglobal定義并積極推廣的產品標識系統，其目標是提高物流供應鏈管理水平和降低成本而發展起來的物聯網技術。EPC可以實現對所有實體對象(包括物資、集裝箱、包裹等)的唯一有效標識和統一的信息交換格式，從而構建起物流系統中的“互聯網地址系統”。從本質上講，EPC技術是基于互聯網技術和RFID技術而發展起來的復雜、全面而綜合的物聯網系統。采用EPC之后，所有的設備或產品可以在任何地點可以由任何人讀取其標識信息。在應急資源調配領域應用EPC系統，不僅可以解決物資的識別與管理問題，還可以有效地解決在跨地區甚至跨國物資調配中的物資統一標識與信息交換問題。

3.物資可視化系統

物資可視化系統最初是美軍在海灣戰爭期間提出的，其思路是通過對物資的智能識別和在運物資的實時精確定位，解決物資的追蹤和管理問題。根據美國國防部及其供應商的報告，美國已經完成了以RFID技術為基礎的“聯合資產可視化系統”(Joint Total Asset Visibility，JTAV)在全球的部署，通過該系統，美軍指揮部可以在40多個國家的400多個地點實時讀取在運物資的RFID信息，并可以通過衛星實時定位運輸物資的船只，最終實現對后勤物資的有效追蹤和高效管理。物資可視化系統實際上提供了針對物資的集識別、定位和管理于一體的一整套解決方案，將物資可視化系統應用于應急資源調配，可以較準確地定位物資的位置、保證應急物資能夠按件、及時地送到事件發生地，避免重復供應和浪費，提高應急物資供應的效率和精度，并可以輔助相關部門進行應急決策，準確把握突發事件應急救援的進展態勢。

(二)無線傳感器網絡在應急信息感知與傳輸中的應用

無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在監測區域內的大量傳感器節點組成，能夠協作地感知、采集和處理感知對象的信息并通過無線通信方式發送給觀察者的一個多跳的、自組織的物聯網系統。不同于普通網絡，無線傳感器網絡技術成功地解決了節點在野外和惡劣條件下無人值守工作的三個有限(電源能量有限、通信能力有限、計算和存儲能力有限)的情境下大規模動態自組織成網的難題。也就是說，低成本的傳感器節點可以在電池供電的狀況下，大量隨機散布于監測區域，不需人的干預自組織成網，并自動將采集到的信息通過多跳傳輸給觀察者。無人干預下的自組組網、信息感知與無線傳輸是無線傳感器網絡的核心特點，利用這些特點，無線傳感器網絡可以在任何時間、任何地點部署于可能沒有公共通信網絡覆蓋的、對人身健康存在危害的或者人無法到達的突發事件發生地，并實時感知和傳送布設現場的各個方面的信息。無線傳感器網絡對于應急指揮的重要意義體現在通過對突發事件現場相關信息的全面而實時的采集與傳輸，可以達到事前預警和事后信息支撐的作用。典型的應用場景如下：

1.無線傳感器網絡在煤礦安全信息感知中的應用

目前我國的煤礦生產主要采用井工開采的方式，開采環境極其復雜和惡劣，安全事故頻發。目前已經出現了許多基于無線傳感器網絡的煤礦安全信息感知系統，如基于無線傳感器網絡的礦井氣體和坍塌檢測系統、基于無線傳感器網絡的煤礦瓦斯監測系統、基于無線傳感器網絡的煤礦安全綜合監控系統等，這些系統在實際生產中發揮了十分明顯的效果。與其他感知與通信技術相比，無線傳感器網絡主要解決了以下幾個問題：(1)實現了對瓦斯、透水、火災、頂板坍塌等常見事故因素的實時精確感知;(2)解決了坑道環境下的節點定位問題;(3)解決了井下巷道內線狀網形態下的節點間通信和路由問題。這些問題的解決對于提升煤礦安全監控能力和水平有著重大的現實意義。

2.無線傳感器網絡在自然災害信息感知中的應用

自然災害預警是無線傳感器網絡的經典應用之一，也是研究最為深入的無線傳感器網絡領域之一，無線傳感器網絡實現了對于具有自然災害隱患區域的全方位、多角度、全天候、無人值守的實時監控和預警。在國外，2004年麻省理工學院的科研人員使用無線傳感器網絡技術在洪都拉斯北部阿關河流域部署了一套洪災安全預警系統，該系統在阿關河不同的位置放置了雨量、氣溫和水壓三種傳感器節點，通過節點配置的通信半徑可達25km的通信模塊以自組組網的方式進行通信，由該系統獲取的信息，結合洪災預報的經驗模型，可以為阿關河流域提供洪災預警功能。在國內，為解決太湖藍藻水華不定期爆發所造成的供水危機，中國科學院的研究人員2011年在太湖部署了一套基于無線傳感器網絡技術的太湖水質與藍藻監測系統。該系統通過在藍藻頻發區域建立多個實時采樣傳感器節點，采集并實時監測對藻類生長影響顯著的常規指標，然后將采樣數據通過多跳的無線采樣網絡上報到監控中心，最后在監控中心進行數據融合、分析和發布。除此之外，將無線傳感器網絡用于工業區的環境監測，還可以起到對于重大污染事件的預警和違法排污行為的取證等。

3.無線傳感器網絡在突發事件應急醫療中的應用

遠程醫療監護是指對監護對象的健康狀況和生理醫學信息進行感知，并將感知信息通過通信網絡傳送到遠端的監護中心進行分析，并給出診斷意見的一種技術手段。遠程醫療在突發事件應急管理中的應用主要體現在兩個方面：一方面是用于賑災救護。在突發事件現場，由于受地理環境和醫療條件的限制，受災傷員很難得到及時的救治，基于無線傳感器網絡技術的遠程醫療監護系統能夠在事發現場將受災傷員的現場狀況和生命體征參數遠程發往醫療服務中心和各級醫護人員并提供反向輔助救治和指導的手段，可以大大降低傷殘率和死亡率。另一方面是用于個人健康監護與管理。個人健康突發事件也可看作是突發事件的一種，雖然其造成的危害遠不及公共突發事件和自然災害，但是對當事者的影響卻是巨大的。面向個人健康監護的遠程醫療技術不僅能夠在患者病情突發惡化或者使用者的身體狀況遭遇危機時報警，還可以發現疾病的早期癥狀，達到預警目的。醫護人員則可以在遠端的監護中心觀察狀況并提供實時的診斷和建議，從而極大地方便了廣大病患者和弱勢群體。

除了上述無線傳感器網絡在應急指揮領域的三種典型應用之外，無線傳感器網絡在安全救援、大型建筑物健康狀況預警、工業危險區域安全信息采集、工業毒氣排放監測等領域也具有廣泛的應用。

(三)移動自組織通信網絡技術在應急通信中的應用

移動自組織通信網絡，即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一種無需基礎設施支持、自主組網、自動配置的對等式網絡，網絡中的移動終端不僅具備通信功能，還具備中繼功能和路由功能，通過多跳傳輸的方式，遠距離通信可以經過中間節點的轉發來完成，而整個網絡也能夠根據實際情況自適應地形成任意的網絡拓撲。另外，移動自組織網絡可以獨立工作，也可以接入Internet或蜂窩無線網絡，從而大大擴展了網絡的傳輸范圍。與常規的通信系統相比，自組織通信網絡的特點是無線自組織、無需固定中心、動態拓撲和多跳通信，具有組網靈活、抗毀能力強、可快速組網等優勢。在常規通信設施失效的情況下，采用移動自組織網絡可以確保通信網絡的自動、快速部署，確保視頻等高帶寬數據(含話音)的業務需求，并能與靈活的衛星回傳鏈路相結合。使用移動自組織網絡，工作人員可以在任意地點、任意時間、不依賴任何現有基礎設施進行通信，從而在突發事件現場實現大范圍通信網絡的快速部署。將本地自組織通信網絡與遠程指揮相結合，保證了救援工作的順利進行，因此其巨大的政治、經濟和社會價值是必然的，必將有助于大幅度提高我國在搶險抗災方面的指揮能力和工作效率。

在產業化方面，目前國內市場上也出現了許多基于自組織網絡技術的通信產品，如用于應急指揮的應急多方即時語音系統、用于邊疆和偏遠地區等無移動信號覆蓋區域的Ad Hoc系統以及基于OFDM和自組織網絡的WiMesh系統等。但總的來講，我國在移動自組織網絡方面的研究還處于理論階段，成熟的產品較少，并且由于移動自組織網絡的應用主要局限于小范圍，難以促進產業鏈各環節的參與和開發商投入積極研發的熱情，龐大的行業和廣闊的應用需求還沒有被激發出來，這使得該產業的發展受到一定程度的抑制，有待進一步的改善。