基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统设计与实现

刘 涛

天津市消防救援总队 作战训练处，天津 300090

0 引言

基于移动4G/5G及互联网模式下的消防水源信息化管理方面的研究，在国际上已有成功经验，许多国家都有消防水源管理系统，且比较成熟。经考察，我国在消防水源管理信息化建设方面的研究与应用，目前总体处于起步阶段，现有消防水源管理系统初步建立了水源台账，基本掌握了水源分布情况，但水源巡检等方面需要进一步完善和提高，对天然水源取水点和消火栓的信息采集较为简单，统计查询报表较为单一，水源信息采集和实战互动结合还需要加强。同时，如何最大程度地提升消防车远程供水能力以及快速掌握火场周边水源分布情况[1-2]，也非常重要。因此，针对国内消防水源管理系统实际情况，进行水源管理系统设计，开发消防水源取水管理系统十分必要。

互联网和移动通信技术的发展与应用[3]，为建设新一代消防水源取水管理系统提供了先进技术手段。将移动采集、水源引导和灭火作战相结合，实现水源360度全景影像采集和展示、水源现场精确定位、精准导航、统计分析，能极大提高消防水源日常管理水平和灭火救援任务响应速度及效率。

1 消防水源取水管理系统总体设计

1.1 总体规划

消防水源取水管理系统使用互联网、GIS等信息化技术实现水源数据管理与消防灭火业务一体化设计，实现数据一致、业务协同、平战结合、精细管理、精准导航、统计分析，提高消防水源日常管理水平和灭火救援任务响应速度及效率[4-5]。该系统能够实现消火栓和天然取水点等数据资源的分布、状态的可视化管理，能够利用大数据技术，挖掘各类数据背后的价值，提供基于历史数据的静态分析报表和基于业务数据的动态交互视图展示。该系统手机版支持互联网地图，在实战中，能够通过路径规划导航到相应消火栓、天然取水点，实现增援救援站快速水源引导，为远程供水提供取水点和供水分析支撑。

1.2 系统概述

消防水源取水管理系统利用信息化技术[6]，基于互联网、移动4G/5G网络、手机移动终端等平台，通过移动采集取代传统电脑端水源采集，采用360度全景影像采集和展示取代传统简单的照片采集等，进一步优化消防水源的检查和管理工作；实现灭火救援指挥现场与总队指挥中心之间、跨区域灭火救援过程中的实时数据共享[7]；使各参战力量都能掌握全面的灾情和水源等相关信息，为灭火救援调度指挥和灭火救援实战提供硬抓手和决策支撑[8]。

2 消防水源取水管理系统的结构

基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统，是一套互联网+消防模式的水源取水管理系统。该系统基于互联网、GIS导航定位、大数据、360度全景信息采集和展示等技术，能够提供移动APP和PC端工具，实现水源的管理、维护、检查、自动感知水位和智能导航等功能，为灭火救援实战提供决策支持。

2.1 系统物理架构

整个系统涉及的网络包括互联网、移动4G/5G网络、指挥调度网。消防水源取水管理系统以119电子地理信息系统、消防水源电子信息系统、GIS系统为支撑，以互联网和移动4G/5G网络为载体，将水源数据实时传送到消防水源取水管理平台。各应用系统分别部署在相应服务器，同时配备独立的应用及数据库服务器。

2.2 系统逻辑架构

基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统，整体遵照消防一体化标准规范体系、消防信息安全保障体系以及消防救援队伍信息化运行管理体系，从逻辑上分为四个层级：交互层、应用层、服务层、中间层。(1)交互层，该层实现与用户的交互，包括PC电脑端、移动手机终端。(2)应用层，该层实现系统的功能应用，主要包括取水点信息、消火栓信息、战区及辖区信息、用户信息、机构信息、角色信息等。(3)服务层，该层主要为系统的功能应用提供后台服务支撑，主要包括应用服务、数据服务、安全服务、GIS服务等。(4)中间层，该层主要用于和服务层进行对接，实现交互层与服务层的互联互通。系统整体架构如图1所示。

2.3 系统开发与部署架构

为方便系统的使用、部署与升级，基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统，采用B/S和Android原生应用相结合的方式进行整体开发、架构。消防水源取水管理系统后台采用B/S模式进行架构，主要负责人员维护、组织机构管理、角色设置、权限划分等。消防水源取水管理APP采用Android原生模式进行开发设计，主要包括用户登录、系统图例展示、消防数据加载与控制、水源巡检与路线导航、消息共享与发送、报表统计与查询等。

图1 系统整体架构图

3 消防水源取水管理系统主要功能

根据消防水源业务流程和管理功能进行划分，该系统平台由消防水源取水管理系统PC端和消防水源取水管理系统APP移动端两个子系统组成。

3.1 用户管理与角色设定

结合消防水源取水管理系统使用范围和使用对象，系统设定总队、支队、消防站等不同角色，每一种角色用户将划分不同的操作权限和功能，便于管理和维护各类消防资源数据。

3.2 组织机构管理

该系统通过树形结构图的方式，对不同部门信息进行维护管理，页面布局主要分为左侧树形控件和右侧部门列表，选择特定部门后可进行属性编辑和维护。部门信息包括编号、部门名称、上级部门等。

3.3 系统登录

为更好地保护系统及数据安全，登录管理将对所有用户进行合法性验证，确保只有授权用户和设备才可以登录使用，在登录页面设置有两个文本输入框控件(用户名、密码)、一个按钮控件(登录)方便用户进行登录。系统支持总队、支队、消防站等不同身份用户的登录。

3.4 图层加载与控制

该系统的消防资源类型较多，为方便用户更好地管理各类数据，系统提供了GIS图层方式，实现对消防数据的动态加载、显示与隐藏控制，控制方式主要通过选中或取消选中CheckBox复选框控件进行操作。可管理的数据主要包括：天然水源取水点、消火栓、重点单位、战区及辖区管界、影像图、电子地图等。

3.5 图例展示

通过消防资源图例(图标+文字)展示功能，可方便用户了解并掌握不同图标所代表的内容信息，为快速熟知该系统中的消防资源提供辅助支撑。

3.6 消防水源日常巡检

消防水源是实施消防灭火救援任务的重要资源，对水源进行日常维护和状态检查极其重要，水源设施的好坏直接影响灭火救援的成败和效率。该系统将消防水源划分为两大类，即消火栓(市政类型、重点单位类型、小区类型)和取水点(河流、湖泊、取水码头、鱼池、其他)，其中消火栓属性包括样式、类型、压力、管径、流量等12项，取水点属性包括地址、名称、水源类型、储水量、水流形式、能否座车、座车数量、垂直距离、水平距离等14项。为方便用户日常管理，系统设置有两类页面分别负责不同水源的维护操作，每个页面根据属性不同放置有多个标签、文本框、下拉选择框和功能按钮，同时对数据唯一性、有效性进行验证并给予提示，以确保水源信息正确无误。

3.7 位置共享和语音导航

为提高灭火救援效率，方便增援力量能够在第一时间到达现场，该系统提供消防资源位置共享功能，在各救援力量前往现场途中，用户可根据需要选择路径导航操作，系统将同步开启语音播报功能，可有效地规避道路拥堵等情况，有效缩短到达现场的时间。

3.8 共享着火点单位信息

着火点信息主要是指发生火灾单位的基本信息和位置信息，通过共享着火点单位信息可将着火单位基本情况发送至各救援力量，方便实时掌握着火点信息及其周边情况，为现场灭火救援任务的展开提供辅助决策和信息支撑。

3.9 数据统计与查询

数据统计、查询是每个系统必不可少的功能，除了为用户提供必要的信息查询，还可以为数据分析、管理决策提供可靠数据来源和支撑。该系统提供两类报表功能，一类是详情列表格式，另一类是数量统计格式。详情列表可展示具体属性信息，数量统计主要展示查询对象的数目统计信息。每一类报表都支持根据条件进行查询操作，主要通过Android报表控件和数据库SQL查询技术来实现。

3.10 日志管理

日志管理主要记录用户的日常操作、系统维护等内容，并生成相应的系统日志，为日志查询提供可靠的数据来源，日志信息主要包括操作内容、具体时间、人员等。

3.11 系统升级

升级系统可以更好地管理软件版本，提升系统整体质量、功能和用户体验，修复使用过程中可能存在的漏洞等问题。为方便用户的升级操作，系统采用B/S模式进行管理，支持在线升级，大大节约了系统维护成本和费用。

4 消防水源取水管理系统部分效果

基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统移动端APP主要展示所在区域的消防水源分布、水源周边360度全景和水源路径导航规划。该系统部分展示效果如图2、图3所示。

5 结语

综上所述，基于移动4G/5G及互联网的消防水源取水管理系统，将天然水源日常管理与灭火救援工作相结合，实现了二维三维影像图加载、战区及辖区展示、着火点信息推送至增援消防救援站、消防水源路径导航及语言播报、救援途中路况实时展示、消防水源位置共享、移动采集取代传统电脑端水源采集、360度全景影像采集和展示、水源位置快速精准定位、人工水源智能引导、天然水源检查分析与统计等功能。该系统已在天津市北辰区消防救援支队上线使用，经现场应用证实，系统运行稳定流畅，具有较高的可靠性、高效性、便捷性和可维护性，取得了预期效果。

图2 水源分布

图3 路径导航