学校地震应急演练系统(第一版).docx

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1、学校地震应急演练系统初步设计方案二二二年十一月学校地震应急综合演练系统一、项目背景和意义如何强化学校重大地震灾害应急演习机制，以开放式演习方式代替照本宣科式的表演性演习方式，积累应急演习的经验，找出应急体系中的弱点，是目前应急体系建设中急需解决的一个问题。为了适应创建和谐社会，尽量降低地震灾害损失的需要，各级政府和各个学校都制定了应对地震等其它灾害的应急预案。这些应急预案体系庞大，内容繁杂，由于灾害发概率比较低，灾害的处置方法和练习机会都非常少，因此，无论是指挥人员还是参与人员，对预案的完全掌握并能高效实施都存在比较大的困难，如何学习和掌握应急预案，做到常备不懈，临危不乱，就是我们要解决的问题

2、。 目前，传统的地震应急演练以学习、桌面演练和现场三种形式。预案文件学习方式比较枯燥，人员参与感不强，桌面演练不能达到大众参与的目的，现场演练缺乏明确的评估标准。同时，预案的制定也缺乏量化标准。本项目充分利用现有通信技术和综合IT技术应用的成果，将学校地震应急演练系统和IT技术、通信技术结合，最大化的、高效的发挥发挥地震应急演练的效率。该系统要实现：培训演练一体化：既可以进行基础课程的培训，又可以进行演练。 * 全三维虚拟仿真：可真是模拟实战，提高用户实战体验 * 多角色网络互动：多人联机互动，增加演练的趣味性和挑战性，大大的提高受训者的兴趣。 * 演练形式多样化：多种形式的演练，贴近真实演练

3、，广泛的适应性。 * 演练场景可定制：演练的场景定制功能，可适应可企业场景变化的需求，及时更新。 * 演练事件可扩展：演练事件模拟可扩展相应的计算方法，事件效果。 * 演练效果可评估：提供对受训用户的监管功能，及时跟踪演练，以便个人或演练战术的评估，存档，总结经验，以提高演练水平。 本项目重点解决了： 本地化演练预案制定，并自动生成演预案； 演练过程的数据采集自动化，量化的判断演练成绩和演练的问题； 通过3G和无线通信技术，参与人员全程整合为系统一部分，更能生动获取系统指导，达到通过演练学习和掌握避险知识。二、学校地震应急演练系统的主要功能：学校地震应急培训演练系统是一个兼有的培训和模拟演练功

4、能的综合培训系统主要应用与应急安全领域。一方面是一个IT化的培训平台，提供多媒体形式的基础知识培训、专项技能培训、案例培训等培训内容；另一方面是一个虚拟现实的演练平台，提供从单项演练到综合演练复杂程度和规模程度都不同的各种形式的演练。 把培训与演练相结合，既对用户进行演练前期的知识技能培训，又可以依据预案需求确定演练流程，利用虚拟场景进行仿真演练。 应急培训系统包含三个子系统：地震应急演练培训子系统；地震应急演练制作子系统；地震应急演练执行子系统。 功能清单 地震应急演练培训子系统： 功能项目项目描述培训计划管理 提供培训计划模板，培训计划中包含培训目标、培训方式、培训内容、受训对象、考核方式

5、、考核内容， 完成时间等 培训课程管理 采用多媒体技术，建立形式多样的，丰富的应急演练培训课程，主要功能包括对培训课程的增加、删除、修改、查询，对培训过程的记录和查询 用户管理 培训子系统有不同的角色用户各负其职，包括培训管理员，受训人员，普通用户等。培训管理员负责制定培训计划，受训人员采取等级进阶式管理，体现从知识培训、单项演练、组合演练到综合演练的流程。 考核管理 受训人员按照培训计划中的考核方式及考核内容，接受考核。主要功能有考卷管理功能、题库管理功能和受训人员考试功能，考卷管理包括对考卷增加，修改，定制、删除；题库管理包括题目信息的增加、修改、定制、删除，题目信息包括题目内容，答案，分

6、值，题型等等，考试时随机从题库中抽取试题；受训人员考核包括受训者在线考试，考试评分，记录考核结果以及查询统计考核结果功能 演练记录管理 该模块针对演练执行子系统，将执行过的演练相关内容进行记录与统计。演练记录包括演练开始时间，演练项目名称，演练描述，参演人员，演练持续时间，评估报告，录像，通讯记录等内容。 应急演练制作子系统： 功能项目项目描述演练项目管理 对演练项目文件的管理，包括演练项目的新增、删除、修改、查询、统计、发布。演练项目包括场景，事件，任务，角色及评估等内容，完成好的项目文件打包发布到演练服务器，供演练执行系统使用。一个演练项目中可包含多个事件和任务模型。 场景管理 提供“所见

7、即所得”的编辑方式制作演练场景。场景制作包括场景的新增、修改、删除和查询，由模型库提供场景的制作元素。系统提供部分演练场景模版，用户可以在模版基础上进行修改，也可以创建新的场景并保存至场景库。场景库可分类管理，并提供场景相关参数的设置。 模型管理 提供不同的场景模型，用户根据现场情况，完成本地化的模型生成和模型的管理，包括模型的导入、查询、修改、删除和预览功能。模型库分类管理，并提供模型相关参数的设置。 事件管理 提供“所见即所得”的编辑方式制作事件案例。事件制作包括事件的新增、修改、删除和查询，由事件模型库提供事件制作元素。系统提供事件模型的模版，用户可以在模版基础上修改某些参数，形成具有针

8、对性的演练事件案例。事件库分类管理。 任务管理 提供“所见即所得”的编辑方式制作任务案例。任务与角色绑定，每个任务必须分配至系统提供的角色。任务制作包括任务的新增、修改、删除和查询，由任务模型库提供事件制作元素，任务模型库采用分类分层管理，系统提供任务模型的模版，用户可以在模版基础上修改某些参数，形成具有针对性的演练任务案例，新建的任务案例也必须符合任务的分类分层管理模式。 应急演练执行子系统： 功能项目项目描述演练项目管理 是对某次演练执行的全程管理，包括加载演练项目文件，解析执行演练项目数据，并控制演练的执行过程。本模块具体功能有：演练初始参数设置、演练启动/暂停/退出、演练录制/回放以及

9、演练评估。 演练初始参数包括演练的难易度、演练的天气状况等。 演练评估是根据演练的执行情况，按照演练项目中规定的格式，生成评估报表并发布给培训子系统。 事件运行 根据演练项目中的事件数据，启动事件，并控制事件的发生、发展及结束。 对于不同的事件模型，系统提供相应的事件运行过程和模拟效果。 角色管理 角色是培训或演练的受训主体，根据演练或培训专题的不同，提供不同的角色。角色按类型分为救援类角色、指挥类角色和观摩类角色等。不同的角色拥有不同的技能和装备，培训或演练执行时，角色通过使用特定的技能和装备完成相应的任务。 演练数据采集系统动态的采集演练过程中必须的评估数据。任务管理 根据演练项目中的任务

10、数据，对受训人员在演练执行过程中的任务完成情况进行监控管理，并在演练结束后提供任务的执行结果，用于演练评估。任务包括任务名称，任务执行主体，任务触发条件，任务结束（成功，失败）条件等 演练效果评估根据演练过程中，采集到的数据，按照算法模型，做出演练成绩评定，并生成演练总结报告。 以上三个子系统构成完整的学校应急演练软件系统架构。系统采用面向服务体系结构(SOA）架构、J2EE技术体系、模板定义技术、工作流技术、Web Service技术和基于GIS的空间展示和分析等思想和技术进行架构设计。 三、学校地震应急演练的系统架构 本系统包括软件架构、网络架构和前端数据采集和移动客户端四个部分。四、应急

11、演练采集评估系统应急演练采集评估系统方案主要目的在于为有效的为防震减灾部门建立有效的防控应急预案模型提供真实、可靠的数据依据，同时提高各校内师生在密集场所的应急避震避险能力，进一步提高校内师生的防震减灾意识，保证全校师生在地震临震预报发布或地震发生后，快速、有序、高效地实施地震应急工作，最大限度地减轻地震灾害造成的损失。网络技术： IEEE 802.15.4；采集技术：zigbee图像定位识别；安装技术：结构设计、弱电实施；数 据 库：MYsql硬件设备：摄像头、ZIGBEE锚节点（简称：锚节点）、ZIGBEE移动节点（简称：移动节点）、服务器、zigbee数据交换机（简称：交换机）；配套软件

12、：图像定位识别采集接口、ZIGBEE定位接口、数据库；图像定位识别采集基于帧差法的运动物体检测运动目标检测是指在序列图像中检测出变化区域并将运动目标从背景图像中提取出来。通常情况下，目标分类、跟踪和行为理解等后处理过程仅仅考虑图像中对应于运动目标的像素区域，因此运动目标的正确检测与分割对于后期处理非常重要然而，由于场景的动态变化，如天气、光照、阴影及杂乱背景干扰等的影响，使得运动目标的检测与分割变得相当困难。帧差法是最为常用的运动目标检测和分割方法之一，基本原理就是在图像序列相邻两帧或三帧间采用基于像素的时间差分通过闭值化来提取出图像中的运动区域。首先，将相邻帧图像对应像素值相减得到差分图像，

13、然后对差分图像二值化，在环境亮度变化不大的情况下，如果对应像素值变化小于事先确定的阂值时，可以认为此处为背景像素。如果图像区域的像素值变化很大，可以认为这是由于图像中运动物体引起的，将这些区域标记为前景像素，利用标记的像素区域可以确定运动目标在图像中的位置。由于相邻两帧间的时间间隔非常短，用前一帧图像作为当前帧的背景模型具有较好的实时性，其背景不积累，且更新速度快、算法简单、计算量小。具体步骤如下：Step1.提取第一帧图像，保存下来；Step2.提取第二帧图像，保存下来，并用第二帧图像减去第一帧图像，得到差值图像；Step3.得到帧差的图像后，将差值像素的图像在水平和垂直方向进行投影;Ste

14、p4.然后根据投影的区域画出运动物体的区域。Step5.如果出现单个运动团，那么就画圈圈住该运动块，如果出现多个运动块，则根据运动块在水平和垂直上的投影面积设定阈值进行取舍，然后判定画圈的范围。Step6.重复循环Step1到Step5,就得到了运动物体的检测。具体效果如下：图2基于帧差法的运动物体检测效果图系统架构锚节点安装在走廊过道上，为了通信可靠以及避免人为损坏，节点安装高度和摄像头高度相当，为了提高移动节点的定位精度，每隔5m一个锚节点单排安装，为了避免紧急情况下电源断电，供电方式采用应急灯电源供电原理，当220交流电正常时由充电电路自动对后备蓄电池充电以及对节点供电，并有充电保护功能

15、；在停电时切换电路自动切换为蓄电池对节点供电。移动节点采用便携式设计，采用电池供电，可放口袋，也可戴在手腕。ZigBee交换机放置在中心机房，通过RS232与服务器连接，移动节点每隔500ms向邻居节点广播信标帧，锚节点在接收到信标帧后，根据RSSI值计算锚节点与移动节点之间距离，再将最后的结果发送给服务器。运行描述 Zigbee采集定位运行注：图中产品为渲染图，与实物有差异注：定位运算图Zigbee采集定位系统，主要由锚节点、移动节点、数据交换机以及服务器和数据库组合而成，系统建设完成后，将在教学楼道或校园中建立一张可快速数据交换以及及时定位的自组织Zigbee无线网络，当佩戴移动节点的教育

16、人员出现在网络中后，移动节点将自动入网，入网后，移动节点数据将主动与锚节点以及后端的数据交换机、服务器进行数据通信并计算移动节点的当前位置，从而根据校园地形图坐标规则计算出佩戴移动节点人员的确切位置；产出物：佩戴移动节点人员位置数据接口，输出数据为坐标值、以及其他可选配数据（姓名、职位、联系方式等）；图像定位识别采集运行疏散人群重心演示图图像定位识别采集，重点在于图像识别的算法，其组成部分主要包括教学楼已具备的摄像头或新安装摄像头作为采集端，后台运算服务器，当紧急情况发生后，图像识别算法将根据摄像头采集图像数据进行分析，并根据密集度计算人员疏散方向以及位置，并通过框图进行标注，从而可达到验证应

17、急疏散规则的合理性；产出物：人群图像定位识别采集接口，输出数据为坐标值，人群范围坐标值。五、项目预算初步估计49万元左右。学校地震应急演练开发预算任务名称人数工时（天）日工资小计备注设计阶段项目经理15080040000需求分析工程师135001500系统分析32040024000软件概要设计224001600软件详细设计234002400 程序开发阶段编程实现突发事件上报模块22040016000编程实现突发事件启动模块22040016000编程实现突发事件进展模块22040016000编程实现突发事件监控模块22040016000编程实现规章制度管理模块22040016000编程实现预案模

18、版管理模块22040016000编程实现基层预案管理模块22040016000编程实现预案演练报告管理模块22040016000编程实现演练项目管理模块21440011200编程实现演练角色管理模块21440011200编程实现演练事件运行模块21440011200编程实现演练任务管理模块274005600编程实现演练总结评估模块274005600编程实现演练记录管理模块274005600编程实现考核管理模块21540012000编程实现场景管理模块21540012000动画设计师560400编程实现角色、用户、权限管理模块245004000测试工程师224001600UI工程师22430014400文档工程师224001600技术支持工程师12400800数据生产工程师244003200试用期、验收期技术支持支持工程师1134005200维护期开发工程师154002000合计59447400硬件明细表硬件名称单位数量合计备注its交换机套113600锚节点1036000腕带2012000合计61600工料费合计名称小计合计备注费用明细合计硬件合计61600总计