主頁（http://www.130131.com）：物聯(lián)網(wǎng)與應(yīng)急指揮通信

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是一種將各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，綜合應(yīng)用海量的傳感器節(jié)點、智能終端等設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，通過將所有物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，實現(xiàn)物與物、人與人之間互聯(lián)互通，從而方便地進(jìn)行識別、管理和控制的網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)代表了未來計算與通信技術(shù)發(fā)展的方向，被認(rèn)為是繼計算機(jī)、Internet之后，信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的第三次發(fā)展浪潮。最初，物聯(lián)網(wǎng)是指基于Internet利用射頻標(biāo)簽RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)、電子產(chǎn)品編碼EPC(Electronic Product Code)標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)化物品實時信息共享系統(tǒng)。后來，物聯(lián)網(wǎng)逐漸演化成為一種融合了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)、普適計算等的信息通信ICT(Information and Communications Technology)技術(shù)，并正在形成一種新的信息產(chǎn)業(yè)，其應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的智能物流和環(huán)境監(jiān)測逐步滲透到智能交通管理、智能電網(wǎng)、公共安全、應(yīng)急指揮、智能家居、工業(yè)監(jiān)測、智能醫(yī)療等現(xiàn)實生活和社會生產(chǎn)中的各個角落。

隨著物聯(lián)網(wǎng)在社會生活中的不斷應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也推動著突發(fā)公共事件應(yīng)急指揮的發(fā)展變革。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急指揮系統(tǒng)，至少可以在應(yīng)急資源調(diào)配、應(yīng)急信息感知與傳輸、應(yīng)急通信等應(yīng)急指揮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮其他技術(shù)所無法替代的重要作用。

(一)RFID技術(shù)在應(yīng)急資源調(diào)配中的應(yīng)用

應(yīng)急資源調(diào)配是應(yīng)急指揮系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán)，關(guān)系到整個突發(fā)事件處理的成敗。大規(guī)模的突發(fā)公共事件除了具有突發(fā)性、不確定性、衍生性等特征外，還具有受災(zāi)面積大、應(yīng)急物資需求量大、應(yīng)急需求點多等特征，這些特點決定了大規(guī)模突發(fā)事件應(yīng)急資源調(diào)配的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般意義上的資源調(diào)度，不僅需要考慮單供應(yīng)點到多需求點的調(diào)度，還需要考慮多供應(yīng)點到多需求點的調(diào)度，并應(yīng)在不同的應(yīng)急階段考慮調(diào)度不同種類的應(yīng)急物資，這些需求都超出了傳統(tǒng)物流技術(shù)的能力范圍。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)急指揮的資源調(diào)配的方式和形式也發(fā)生深刻變化。

RFID技術(shù)是一項利用射頻信號通過空間耦合實現(xiàn)無接觸信息傳遞，達(dá)到識別目的的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通常由電子標(biāo)簽和閱讀器組成，閱讀器與電子標(biāo)簽可按約定的通信協(xié)議互傳信息�；�于RFID的智能物流系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代物流行業(yè)，并帶來了顯著的效益。一方面，基于RFID的智能物流系統(tǒng)實現(xiàn)了對貨物的識別和跟蹤，大大提高了物流管理系統(tǒng)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(tǒng)提高了倉庫的作業(yè)能力，簡化了物流流程，實現(xiàn)了對物流各環(huán)節(jié)信息的實時監(jiān)控與跟蹤，在降低了成本的同時還提高了效率。應(yīng)急資源調(diào)配從本質(zhì)上講也屬于物流的范疇，在應(yīng)急資源調(diào)配中引入基于RFID的智能物流系統(tǒng)同樣可以起到提高執(zhí)行效率、減少調(diào)配時間和降低物流成本的效果�；�于RFID的智能物流系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和典型系統(tǒng)如下：

1.條碼及RFID卡技術(shù)

在物流行業(yè)，條碼及RFID卡主要用來標(biāo)識與管理各種物質(zhì)資源，可以直接引入應(yīng)急資源調(diào)配管理系統(tǒng)。其中，條碼是將特定的幾何圖形按照一定的編碼規(guī)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(yīng)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(guī)律在平面進(jìn)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(shù)的出現(xiàn)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(shù)，用戶必須在可視距離內(nèi)將掃描儀對準(zhǔn)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(xiàn)“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(shù)雖然適用于物流領(lǐng)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(biāo)簽，與條碼類似，RFID卡也是標(biāo)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(shù)相比較，RFID卡在信息容量、單次讀取數(shù)量、讀取距離、反復(fù)讀寫能力、讀寫方便性和環(huán)境適應(yīng)性等方面都大大優(yōu)于條碼，更能夠滿足復(fù)雜情況下對資源調(diào)配的高效性需求。目前RFID的產(chǎn)品很多，從分類上講，可選擇的成熟產(chǎn)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(shù)

EPC(Electronic Product Code，電子產(chǎn)品碼)是由EPCglobal定義并積極推廣的產(chǎn)品標(biāo)識系統(tǒng)，其目標(biāo)是提高物流供應(yīng)鏈管理水平和降低成本而發(fā)展起來的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。EPC可以實現(xiàn)對所有實體對象(包括物資、集裝箱、包裹等)的唯一有效標(biāo)識和統(tǒng)一的信息交換格式，從而構(gòu)建起物流系統(tǒng)中的“互聯(lián)網(wǎng)地址系統(tǒng)”。從本質(zhì)上講，EPC技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和RFID技術(shù)而發(fā)展起來的復(fù)雜、全面而綜合的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。采用EPC之后，所有的設(shè)備或產(chǎn)品可以在任何地點可以由任何人讀取其標(biāo)識信息。在應(yīng)急資源調(diào)配領(lǐng)域應(yīng)用EPC系統(tǒng)，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(qū)甚至跨國物資調(diào)配中的物資統(tǒng)一標(biāo)識與信息交換問題。

3.物資可視化系統(tǒng)

物資可視化系統(tǒng)最初是美軍在海灣戰(zhàn)爭期間提出的，其思路是通過對物資的智能識別和在運(yùn)物資的實時精確定位，解決物資的追蹤和管理問題。根據(jù)美國國防部及其供應(yīng)商的報告，美國已經(jīng)完成了以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)的“聯(lián)合資產(chǎn)可視化系統(tǒng)”(Joint Total Asset Visibility，JTAV)在全球的部署，通過該系統(tǒng)，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(yùn)物資的RFID信息，并可以通過衛(wèi)星實時定位運(yùn)輸物資的船只，最終實現(xiàn)對后勤物資的有效追蹤和高效管理。物資可視化系統(tǒng)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(tǒng)應(yīng)用于應(yīng)急資源調(diào)配，可以較準(zhǔn)確地定位物資的位置、保證應(yīng)急物資能夠按件、及時地送到事件發(fā)生地，避免重復(fù)供應(yīng)和浪費(fèi)，提高應(yīng)急物資供應(yīng)的效率和精度，并可以輔助相關(guān)部門進(jìn)行應(yīng)急決策，準(zhǔn)確把握突發(fā)事件應(yīng)急救援的進(jìn)展態(tài)勢。

(二)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急信息感知與傳輸中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點組成，能夠協(xié)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(fā)送給觀察者的一個多跳的、自組織的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。不同于普通網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功地解決了節(jié)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(guī)模動態(tài)自組織成網(wǎng)的難題。也就是說，低成本的傳感器節(jié)點可以在電池供電的狀況下，大量隨機(jī)散布于監(jiān)測區(qū)域，不需人的干預(yù)自組織成網(wǎng)，并自動將采集到的信息通過多跳傳輸給觀察者。無人干預(yù)下的自組組網(wǎng)、信息感知與無線傳輸是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心特點，利用這些特點，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在任何時間、任何地點部署于可能沒有公共通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的、對人身健康存在危害的或者人無法到達(dá)的突發(fā)事件發(fā)生地，并實時感知和傳送布設(shè)現(xiàn)場的各個方面的信息。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對于應(yīng)急指揮的重要意義體現(xiàn)在通過對突發(fā)事件現(xiàn)場相關(guān)信息的全面而實時的采集與傳輸，可以達(dá)到事前預(yù)警和事后信息支撐的作用。典型的應(yīng)用場景如下：

1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在煤礦安全信息感知中的應(yīng)用

目前我國的煤礦生產(chǎn)主要采用井工開采的方式，開采環(huán)境極其復(fù)雜和惡劣，安全事故頻發(fā)。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全信息感知系統(tǒng)，如基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦井氣體和坍塌檢測系統(tǒng)、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全綜合監(jiān)控系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中發(fā)揮了十分明顯的效果。與其他感知與通信技術(shù)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要解決了以下幾個問題：(1)實現(xiàn)了對瓦斯、透水、火災(zāi)、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(huán)境下的節(jié)點定位問題;(3)解決了井下巷道內(nèi)線狀網(wǎng)形態(tài)下的節(jié)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(jiān)控能力和水平有著重大的現(xiàn)實意義。

2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在自然災(zāi)害信息感知中的應(yīng)用

自然災(zāi)害預(yù)警是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典應(yīng)用之一，也是研究最為深入的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域之一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了對于具有自然災(zāi)害隱患區(qū)域的全方位、多角度、全天候、無人值守的實時監(jiān)控和預(yù)警。在國外，2004年麻省理工學(xué)院的科研人員使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在洪都拉斯北部阿關(guān)河流域部署了一套洪災(zāi)安全預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)在阿關(guān)河不同的位置放置了雨量、氣溫和水壓三種傳感器節(jié)點，通過節(jié)點配置的通信半徑可達(dá)25km的通信模塊以自組組網(wǎng)的方式進(jìn)行通信，由該系統(tǒng)獲取的信息，結(jié)合洪災(zāi)預(yù)報的經(jīng)驗?zāi)Ｐ�，可以為阿關(guān)河流域提供洪災(zāi)預(yù)警功能。在國內(nèi)，為解決太湖藍(lán)藻水華不定期爆發(fā)所造成的供水危機(jī)，中國科學(xué)院的研究人員2011年在太湖部署了一套基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的太湖水質(zhì)與藍(lán)藻監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在藍(lán)藻頻發(fā)區(qū)域建立多個實時采樣傳感器節(jié)點，采集并實時監(jiān)測對藻類生長影響顯著的常規(guī)指標(biāo)，然后將采樣數(shù)據(jù)通過多跳的無線采樣網(wǎng)絡(luò)上報到監(jiān)控中心，最后在監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、分析和發(fā)布。除此之外，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用于工業(yè)區(qū)的環(huán)境監(jiān)測，還可以起到對于重大污染事件的預(yù)警和違法排污行為的取證等。

3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在突發(fā)事件應(yīng)急醫(yī)療中的應(yīng)用

遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)是指對監(jiān)護(hù)對象的健康狀況和生理醫(yī)學(xué)信息進(jìn)行感知，并將感知信息通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)端的監(jiān)護(hù)中心進(jìn)行分析，并給出診斷意見的一種技術(shù)手段。遠(yuǎn)程醫(yī)療在突發(fā)事件應(yīng)急管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是用于賑災(zāi)救護(hù)。在突發(fā)事件現(xiàn)場，由于受地理環(huán)境和醫(yī)療條件的限制，受災(zāi)傷員很難得到及時的救治，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)能夠在事發(fā)現(xiàn)場將受災(zāi)傷員的現(xiàn)場狀況和生命體征參數(shù)遠(yuǎn)程發(fā)往醫(yī)療服務(wù)中心和各級醫(yī)護(hù)人員并提供反向輔助救治和指導(dǎo)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(jiān)護(hù)與管理。個人健康突發(fā)事件也可看作是突發(fā)事件的一種，雖然其造成的危害遠(yuǎn)不及公共突發(fā)事件和自然災(zāi)害，但是對當(dāng)事者的影響卻是巨大的。面向個人健康監(jiān)護(hù)的遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)不僅能夠在患者病情突發(fā)惡化或者使用者的身體狀況遭遇危機(jī)時報警，還可以發(fā)現(xiàn)疾病的早期癥狀，達(dá)到預(yù)警目的。醫(yī)護(hù)人員則可以在遠(yuǎn)端的監(jiān)護(hù)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(wǎng)絡(luò)在應(yīng)急指揮領(lǐng)域的三種典型應(yīng)用之外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在安全救援、大型建筑物健康狀況預(yù)警、工業(yè)危險區(qū)域安全信息采集、工業(yè)毒氣排放監(jiān)測等領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用。

(三)移動自組織通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)急通信中的應(yīng)用

移動自組織通信網(wǎng)絡(luò)，即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一種無需基礎(chǔ)設(shè)施支持、自主組網(wǎng)、自動配置的對等式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)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?shù)姆绞剑�遠(yuǎn)距離通信可以經(jīng)過中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)來完成，而整個網(wǎng)絡(luò)也能夠根據(jù)實際情況自適應(yīng)地形成任意的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�。另外，移動自組織網(wǎng)絡(luò)可以獨(dú)立工作，也可以接入Internet或蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)，從而大大擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍。與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，自組織通信網(wǎng)絡(luò)的特點是無線自組織、無需固定中心、動態(tài)拓?fù)浜投嗵�通信，具有組網(wǎng)靈活、抗毀能力強(qiáng)、可快速組網(wǎng)等優(yōu)勢。在常規(guī)通信設(shè)施失效的情況下，采用移動自組織網(wǎng)絡(luò)可以確保通信網(wǎng)絡(luò)的自動、快速部署，確保視頻等高帶寬數(shù)據(jù)(含話音)的業(yè)務(wù)需求，并能與靈活的衛(wèi)星回傳鏈路相結(jié)合。使用移動自組織網(wǎng)絡(luò)，工作人員可以在任意地點、任意時間、不依賴任何現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，從而在突發(fā)事件現(xiàn)場實現(xiàn)大范圍通信網(wǎng)絡(luò)的快速部署。將本地自組織通信網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程指揮相結(jié)合，保證了救援工作的順利進(jìn)行，因此其巨大的政治、經(jīng)濟(jì)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(zāi)方面的指揮能力和工作效率。

在產(chǎn)業(yè)化方面，目前國內(nèi)市場上也出現(xiàn)了許多基于自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的通信產(chǎn)品，如用于應(yīng)急指揮的應(yīng)急多方即時語音系統(tǒng)、用于邊疆和偏遠(yuǎn)地區(qū)等無移動信號覆蓋區(qū)域的Ad Hoc系統(tǒng)以及基于OFDM和自組織網(wǎng)絡(luò)的WiMesh系統(tǒng)等。但總的來講，我國在移動自組織網(wǎng)絡(luò)方面的研究還處于理論階段，成熟的產(chǎn)品較少，并且由于移動自組織網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用主要局限于小范圍，難以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的參與和開發(fā)商投入積極研發(fā)的熱情，龐大的行業(yè)和廣闊的應(yīng)用需求還沒有被激發(fā)出來，這使得該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到一定程度的抑制，有待進(jìn)一步的改善。