基于无线图传技术的搜救犬应用指挥系统

李大伟 吴 疆

近年来，随着信息技术的快速发展，应急救援的装备建设不断向智能化、现代化发展，通过大数据、无线通讯、无人机、机器人等途径，不断提升应急救援的指挥水平以及现场处理能力。相比较之下，应急搜救犬技术的信息化、智能化建设还急需加强。

一、搜救犬实战应用的现状和挑战

（一）搜救犬的重要作用和优势

救援犬是完成应急救援任务的一支特殊队伍，是抢险救灾现场不可或缺的重要力量，是减少灾害现场人身财产损失的重要保障,在救援行动中发挥着不可替代的作用。

目前，搜救幸存人员手段主要有人工搜寻、生命探测装备寻找、搜救犬搜寻。人工搜寻是传统的方法，只能发现幸存者的大概位置而不能准确定位；音频、视频、雷达等生命探测装备虽然已经广泛应用，但是需要人工操作，并且搜救面积小、环境要求高，在复杂灾害现场，受到空间、环境等因素限制，搜救的效果不是很理想。搜救犬则能利用自身生物特性及优势，立足人体气味的唯一性、特殊性的原理，结合生物条件反射的规律，克服环境因素的干扰，利用犬灵敏的听觉嗅觉系统进行综合处理，并作出判断结果，为现场救援采取措施提供决策依据，能有效弥补人和仪器设备的不足，是执行搜救任务特别是急难险重任务时的一支“奇兵”。实践中，搜救犬在汶川地震、玉树地震等重大地质灾害的搜救工作中，发挥了人和仪器难以发挥或根本不能发挥的重要作用。

（二）搜救犬实战中的局限性

搜救犬的使用范围广泛，包括火灾、建筑物坍塌、地震、雪崩、泥石流等灾害事故现场对被埋压人员的搜索，以及山区、密林等复杂自然环境下失踪人员的搜救，还包括水域遇难人员尸体的搜索和溺水人员的救助，使用的广泛性决定了搜救犬使用环境的复杂性，在实战应用中也不可避免地存在着局限性。

一是搜救犬在训导员视距范围外时，无法有效作战。训导员携带搜救犬在执行某些环境限制的任务时，例如深入狭小空间、倒塌危险区域内时，经常遇到人员不能进入需要犬独立完成的情况。这时训导员不能及时获取内部情况，也不能在视距范围外对搜救犬进行有效指挥，直接影响了搜救工作的顺利开展，轻则贻误战机、误导搜救工作，重则造成人员伤亡。

二是训导员自身安全难以保障。目前，在灾害搜救现场，训导员在携犬执行搜救工作时，主要以牵引绳、口令等方式近距离指挥搜救犬进行工作，训导员和搜救犬必须保持很近的距离。 但是在地震、火灾、雪崩、建筑物倒塌等灾害现场，训导员不得不冒着危险，进入灾后的废墟指挥搜救犬进行工作。在这种工作环境下，训导员面临二次灾害发生的巨大危险，承受巨大的心理压力，稍有不慎，极容易发生搜救人员伤亡的情况。同时，也极易造成训导员动作变形，口令音调变化等，影响搜救犬的正常发挥。

三是现场数据的采集存在困难。在开展救援工作时，都需要对现场环境数据和音视频数据的记录保存，而灾后的搜救现场，地表条件和周围环境一般都比较恶劣甚至仍然存在危险，数据的采集除现场人员手持或佩戴相关设备外，还可以通过人工智能机器人、无人机等手段开展，但是也存在局限性，如废墟掩盖下的狭小空间无法到达、存在灾害隐患不能深入采集、以及搜救犬超出视距范围时无法捕捉视频资料等困难。

二、搜救犬无线图传综合指挥系统建设的可行性

为更好地推进搜救犬的现代化、专业化、智能化建设，解决其在实战中存在的问题，不断提升搜救犬作业能力，通过将传统的工作犬技术和无线通讯技术有机结合，开展了资源整合和技术研发，初步构建了“搜救犬无线图传综合指挥系统”，努力推动搜救犬训练、使用体系的转型升级，以更好地适应新时期对消防救援工作“全灾种、大应急”的新要求，更好地完成各类应急救援任务。

（一）当前国内外同类技术研发现状

国际上，日本开展了搜救犬智能背心的研发，东京大学研发出智能背心，内置GPS和摄像头，能通过GPS快速定位待救人员的位置，通过摄像机采集现场图像，但当搜救犬独自进入倒塌建筑时，视频信息便会中断。国内，也有厂家进行搜救犬智能背心的研发，内置GPS和摄像头，点对点将图像传输到训导员的手持PAD。

（二）搜救犬无线图传综合指挥系统的作用

搜救犬无线图传综合系统，是在内置GPS和摄像头的基础上，通过在背心上加入LTE专网和4G公网通信模块，并加入音视频交互功能，从而实现远距离精确指挥的功能，填补非视距指挥及生命体征监控的应用空白。通过本系统，可实现现场指挥平台能与训导员、搜救犬之间的信息实时传输，搜救犬能将到达范围内的音频、视频、环境指标、生化指标等综合信息实时传输给训导员以及现场指挥平台；现场指挥平台能掌握救援现场搜救犬和带犬员的分布情况，能对现场搜救范围进行划分，能及时传达指令，提高搜救处置能力。同时，通过无线图传装置能掌握搜救犬工作状态，如工作时长，心率、呼吸等生命体征，可有效保护搜救犬。并且可以接入复杂重大灾害事故现场调度指挥平台，形成全方位立体搜救网络，提升搜救综合能力。

三、搜救犬无线图传综合指挥系统的技术关键及主要功能

搜救犬无线图传系统主要由5部分组成，分别是搜救犬智能背心、训导员现场指挥终端、现场自组网基站、现场指挥平台、图像综合管理平台，实现搜救现场环境和图像监控，训导员向搜救犬下达指令，通过现场指挥平台实现对搜救分队进行管理的目标。

（一）技术关键

1.现场指挥平台

由MCU服务器、流媒体服务器和存储服务器构成，负责前端设备的接入、码流处理、转发和存储等。指挥中心通过指挥视频终端实现前端监控、远程指挥和会商。

2.图像综合管理平台

主要由4G高清单兵、运动相机、蓝牙音箱及搜救犬背心组成。通过4G高清单兵将搜救现场图像传回，接收训导员的指令。

3.训导员现场指挥子系统

主要设备为便携式指挥终端，由训导员携带，可实时查看搜救犬的搜救图像，必要时可远程下达指令，还可向后方指挥中心汇报搜救情况。

（二）主要功能

1.实时图传

在4G公网或专网环境下，可稳定传输1080P 30帧。救援现场和指挥中心均可实时查看搜救犬传回的搜救图像。

2.远程指挥

在非视距范围搜救时，现场训导员可根据搜救犬传回的图像和声音进行评判，及时对搜救犬下达搜救或撤退指令。

3.搜救定位

前端图传设备具有GSP和北斗卫星定位功能，将搜救犬的定位信息上传，在地图上可显示当前位置及已搜救的区域。

4.视频存储

前端图传设备具备录像功能，可将整个搜救过程全程记录，本地存储即使断网也可保证视频不丢失，也可自动平台录像。

（三）主要特点

1.1080P高清图像

支持H.265编解码技术，512kbps即可传输1080P30帧高清图像，摄像机支持夜视。

2.视频防抖技术

采用了最新电子防抖技术，可有效解决搜救犬在跑动过程中图像抖动的问题。

3.语音高保真

支持回音消除、噪音抑制，真实还原人声，让搜救犬能听懂训导员发出的指令。

4.4G公网和专网

内置双4G模块，支持4G公网和4G专网（LTE自组网）传输，公网瘫痪可启用专网传输。

通过搜救犬无线图传综合指挥系统的构建，将在有效解决远距离指挥问题的同时，最大限度地保障搜救人员和搜救犬的安全，同时能够有效采集现场数据，为制定合理搜救方案、提高搜救效率提供有力支撑，极大提高了搜救犬技术的智能化、科学化、专业化水平，将有力促进应急救援工作。