打造搶救指揮「智慧助理Jarvis 」系統
Creating Jarvis, a Smart Assistant Commander in Rescue Missions

前言

指揮官肩負災害搶救作業成敗,以人命安全(包含消防人員) 第一、穩定現場第二、財產保存第三之戰略原則,必須充分掌握 管理可用水源、建築物大小、生命危害、火勢發展、消防人力、 裝備器材、建築結構倒塌風險、天候風向、消防設備⋯等全般主 被動情勢、主客觀資源等,進而妥適判斷及運用滅火搜救、周界 防護、破壞排煙⋯等消防戰術進行搶救作業,其與時間賽跑之壓 力不言可喻。

Incident Commanders are responsible for the success or failure of disaster rescue operations. They make judgment calls based on three strategic principles, namely, in order of importance, upholding safety (including the well-being of firefighters), stabilizing the scene, and safeguarding property. As such, they are required to both adopt a big-picture view of the entire situation at the same time that they manage all passive and active resources, including the water sources available, sizes of buildings affected, hazards to life and safety, development of the fire, firefighting humanpower, firefighting equipment, risk of architectural collapse, weather and wind direction, firefighting facilities, etc. Only then can they soundly assess the situation and issue strategic commands for actions such as firefighting and rescue, perimeter protection, and ventilation, among others. The pressure faced by Incident Commanders racing against time is undoubtedly tremendous. 

為打造本局搶救指揮「智慧助理」,各項搶救資訊豐富猶如 影片「鋼鐵人- Jarvis」,來輔助指揮官於災害現場隨查隨用,即 時取得有用之搶救輔助及建議,以利指揮官能迅速正確判斷,指示 最佳搶救戰略,我們藉由雲端資料庫之建置及 5G 技術輔助,實現 跨 PC 平台、手持智慧型裝置之有線、無線網路之管理與運用,在 有限的經費預算下選擇免費、有限度之 Google Inc.、Awesome Gapps Inc、IFTTT Inc. 等服務,充分利用渠等雲端系統所投入的 龐大 GIS 技術資源、以及其開放性架構之市場策略,透過帳號權限 分層管理、雲端資料共同協作等概念,自 2015 年一路篳路藍縷迄 今,建置搶救困難地區等 10 大類 3,234 筆、介接毒化物等 13 大類 2 萬 2,589 筆,總計已有 23 大類、2 萬 5,823 筆資料加入智慧助理 的服務行列。

在大資料科學崛起的時代裡,我們期望能夠藉此拋磚引玉,發 覺散在電腦本機或雲端的各種業務數據金鑰,並進一步解鎖萃取蘊 含其中的知識寶藏,於搶救指揮作業中發揮助攻效用,下列就本系 統建置情形做說明。


▎一、以政輔戰

(一)業務規劃

災害現場指揮程序(Command Decision Making)三大步驟為災情評估、策略與戰術、執 行救災行動計畫,透過完整的業務體系規劃,將災前事故資訊蒐集(Preinicdent Information)、 初期災情決定(Initial Sizeup)及持續性災情決斷(Ongoing Sizeup)等資料,諸如消防水源、 裝備 / 人力、地點 / 範圍、區域、建築結構、暴露情形、天候、應用設備、特別危害、高度、人口、 時間等各項搶救因子進行統整。 


(二)資料蒐集

透過本局搶救入口網(智慧助理 Jarvis 前 身)具有系統性、單一性、持續性之窗口、進 行搶救相關業務資料建置與更新,提供後續進 行各項搶救數據加值運用分析,產出可供參考 之防災原料,用以輔助指揮官進行應變決斷。

▎二、雲端協作

本市行政轄劃東、西 2 區,占地僅約 60 平方公里,而人口密度 4407 人 / 平方公里高 居全國第 2,經統計年平均消防勤務量高達約 1.945 萬件。如何減少繁枝末節的業務流程、 增加同仁勤業務間之休整已刻不容緩,我們運 用最少的時間、達成最具關鍵且必要的業務資 料。據此具備全天候、即時性、共用性與溝通 多樣性的雲端空間,成為搶救業務儲存媒體首 選,不但可使分屬各單位的同仁順暢地分享、 註解、討論並進行搶救規劃作業,更容易聚焦 工作重點,提升作業效率。

在資料庫部份以 Google 試算表為基礎, 其具有雲端化、可發布、高相容、可協作、可運算、可回溯及視覺化等各項優點,透過減災、整備、應變及復原等災害管理方法,將資料加上時間軸,只要運用系統即可按照日期或編輯者排序。而在人類不斷對抗災害的歷史巨輪,持續精進預防方法、發生時間、應變方式、復原計畫、政策檢討,進一步成為搶救應變參 考的重要原則。


在智慧助理神經元部份,完成各種資料庫 建置後,接下就是將資料經由挖掘、歸納、整 理、(心智)分析、轉化為可用資訊,並經由 豐富的神經元(資料流,Dataflow)送到儀 表板⋯等,利於應變人員讀取消化。

▎三、點石成金

本專案透過滾動式調整及修正,將目前各 項環境動態整合介接系統中,舉凡即時情勢、 民生資訊、豪大雨情資、颱風情資、地震情資、 災害潛勢地圖、公共運輸、民生管線道路資 訊、水力及道路 CCTV、管線挖掘與停水減壓 等資訊均可第一時間完成災前事故資訊收集, 預先完成策略戰術應對並公告於數位儀表板供 紀錄查詢與調閱。

另資料庫建置方面, 透過標 準 化 (Standardization)的資料蒐集系統來接收、 儲存的業務資產,據此「本市災害搶救應變 GIS 雲端資料庫建置計畫」於 2015 年初啼試 聲,在資料格式標準化、資訊統整雲端化、以 及知識運用極大化的理念下,城市安全基石也 一步步築夢踏實,其種類包含消防水源、搶困 狹巷高危場所等重要參考資訊。

另本專案將業務數據變為有用的搶救資 訊,將歸納整理過的資訊佐以搶救技能經驗, 精進變為應變知識並具有防災價值,並持續透 過搶救規劃→演練驗證→檢討修正的演進循環與發展,以更快速、更安全、更有效的方式保 存搶救計畫,由 2015 年迄今(2021 年底) 為止,搶救困難場域搶救計畫自 307 件成長至 590 件,成長率達 117.47%,高危險場所部份 成長更高達 192.18%。

而在消防水源部分,每平方公里建置量高 達 31.37 支,建置密度已達全國第 2 名。

自來水管線大多隨著道路鋪設,倘若火 災發生樹枝狀管網區域時可能會讓消防水源 陷入不利的劣勢中。在最短的時間內、以最 少的流程取得單一消防栓的流量是必須的。 藉由多樣性資料視覺化的成效、讓資料以最 貼近人類最原始的理解方式呈現,資料點位 符號越大或點位符號顏色越藍,則管徑、流 量越大;反之,資料點位符號越小或點位符 號顏色越紅,則管徑、流量越小。

另繼續統整分析各細部數據進階至區域性 的流量趨勢,達到早期劣勢預警、進而調整應變作為。藉由里別、流量⋯等資料欄位綜合分 析,我們將可以得到答案。例如火警發生在吳 鳳南路 365 巷○號,其位置屬於嘉義市東區 安寮里,藉此我們可以使用流量樹狀圖,來一 眼看穿包含安寮里、以及所有里別的流量。數 據以藍色為基底、顏色越淺則該里平均流量越 小、顏色越深則該里平均流量越大。整體而言 流量由左上至右下、呈現大至小的趨勢。因此 我們可得到安寮里的平均流量為 740LPM,大 致上約為救火栓設置標準第 10 條(單口式) 的 74%,可供大隊水源幕僚或指揮官作為水源 應變的參考。


▎四、政戰一體

我們藉由 Google 日曆紀錄(公告)搶 救勤(業)務狀況(進度),或自來水停水 / 限壓⋯等資源變動情形、讓使用人員進行被 動查詢。這樣的方式固然可行、但我們秉持 好還要更好,化被動為主動、讓資料活起來,透過 IFTTT 配合 LINE Notify,將相關資訊主動 送上門、自動介接至 LINE 搶救業務群組,讓 使用人員得以於第一時間完成災前事故資訊 收集,預先完成策略戰術腹案想定,無疑對 災害防救成效有著不可抹滅的助力。


相較於 LINE Notify 單向推播資訊的功 能,LINE Bot 提供更好的雙向資訊交流能力, 也就是使用人員可以向 LINE Bot 詢問所需資 訊,LINE Bot 接收該訊息後、將至指定的資 料庫搜尋答案,並將該答案答覆使用人員。 目前建置的資料庫範圍計有:(1)市電斷電 資訊。(2)加壓供水資訊。(3)人車管制 疏散資訊。(4)自來水停水/限壓資訊。(5) 開鎖資訊。(6)消防砂資訊。(7)犬貓救 援資訊。(8)毒性化學物質應變資訊。(9) 危害性化學品應變資訊。(10)放射性物質 應變資訊。(11)事業管線資訊。(12)太 陽光電設備資訊。(13)重機具資訊。(14) 後勤資訊。(15)油電(電動)車應變資訊。(16)充電站(電動車)緊急應變流程。(17) 山難應變資訊。(18)直昇機取水起降資訊。 (19)友軍量能資訊。(20)旱期停限水取 水資訊。(21)古蹟歷史建物資訊。(22)蛇毒血清儲備資訊。(23)本局災害搶救 緊 急 作 業 程 序(Emergency Operating Procedures)。(24)消防人員救災安全手 冊。(25)搶救計畫。(26)其他相關資訊。 相關應用範例如下(圖 14):


▎五、打造指揮官的 JARVIS 智慧助理

本局自 2015 年開始逐步踏實建置各項資 料,經不斷修正及運用新式科技,刻正規劃 最佳化戰略戰術、妥適佈局取得孫子兵法的 「勢優」,提供安全、快速、有效的儀表板 (DashBoard)提供給火場指揮官,使其得 以不泥形式、創造優勢,靈活策略、善用優勢, 達到知己知彼、百戰不殆的成效,將混亂的火 警現場能實施有效之管理,有效控制災害規 模、降低傷亡及損失。

(一)部署量能統計表:

救災能量的蒐集方式必須與救災語言、 火場指揮架構吻合,才能有效快速的計算、 閱讀與傳遞,成為一種有效的雙向溝通。例 如帶隊官代號化,利於搶救指令紀錄、或是無線電傳遞。又如火場水平分區、垂直分 區,只要讀取 " 部署面 " 欄位、即可馬上瞭 解搶救作業小隊的位置⋯,不論是消防力呈 現優勢欲進行滅火攻擊,或者發生 Mayday 受困狀況、急需派遣緊急救援小組(Rapid Intervention Team,RIT) 進 入 救 援, 相 關 資訊均足以輔助快速進行應變程序、有效提 升消防同仁救災安全。

(二)安全管制與水源平衡運算元

從 2013 年新北泰山家具工廠、2014 年 高雄前鎮氣爆、2015 年桃園新屋保齡球館、 2018 年桃園平鎮敬鵬,到 2021 年彰化防疫 旅館⋯等重大災害,消防人員因公殉職情形 時有所聞。為了提升消防人員救災安全、降 低消防人員救災傷亡比例,其中火場作業管 制更是重中之重,因此本系統也將安全管制 精神元素納入規劃。本市火場指揮及搶救作 業規範救災安全管制板,管制使用所屬各水 線進行滅火之搶救人員,保管救災管制卡、記錄及提醒相關作業時序、任務及位置等安 全措施,並應每 15 分鐘無線電發話確認救災 人員位置及氣瓶殘壓。並以豐富的視覺化色 階凸顯遞減的 SCBA 可用時間、無疑大大輔 助了各攻擊車車長(安全幕僚組員)入室人 員管理成效。

另本專案平時所測量蒐集的消防栓流 量 值( 單 位 為 Liter Per Minute,LPM), 水源平衡統計運算元予以調閱作為「取得流 量值」,再加上所安全幕僚組員(攻擊車車 長)登錄相關小隊瞄子「輸出流量值(單位 為 Gallons Per Minute,GPM)」後,即自 動轉換並算出其流量負荷率(流量輸出 / 輸入 比),而在其量化表示則設定 200% 以上為綠 色(水源餘裕)、100% 為黃色(水源平衡)、 60% 以下為紅色(水源缺乏),不論火場指 揮官、大隊幕僚、或者水源車車長(水源幕 僚組員)均可一眼得知火場該面水源狀態、 進而快速調整戰術作為(圖 16)。

(三)智慧助理 Jarvis 正式登場

經過一連串系統性、全面向的資料規劃部署 蒐集、整理、運算進而納入儀錶板進行運用,讓 救火指揮官快速掌握火場指揮系統相關人力、車 輛、水源及戰術作為,進而靈活調度、應用相關 搶救能量,同時亦可將儀表板同步雲端傳遞至災 害應變中心,供總指揮官決策判斷及指揮調度, 其運作方式如下:

1、危險示警儀表板: 只需要在「災害搶救指揮管制板─發生

地點」欄位 KEY 入災害地址,所有應變所 需資料經過危險示警運算元統計、比對、篩 選後同步顯示於儀錶板(共 11 大類),並 以紅色閃爍警示燈示警。

2、運作物質儀表板 承接前項功能,運作物質運算元將比

對運算後、符合條件之運作化學物質、毒性 化學物質於儀錶板列出,提供應變人員進行 H.A.Z.M.A.T. 應變程序參用。

3、搶救圖資儀表板 搶救圖資運算元在比對出符合發生地點

之搶救圖資後,將顯示「紅色閃爍警示燈」 供點擊、即以超連結方式調出各該搶救計畫 圖資等資訊進行運用。

4、災害現場相關資訊儀表板 除了災前事故資訊蒐集相關單位資訊系

統、OPENDATA、WEBAPI⋯ 等服務提供之環境資料外,初期災情決定、及持續性災 情決斷亦隨災害發展持續進行資訊蒐集與更新,因此我們也設計了相關資料欄位,提供 安全幕僚、情報幕僚、水源幕僚及傳令幕僚 進行蒐集與登錄作業,使指揮官隨時均可取 得最關鍵的資訊並加以運用應變。

5、部署、人力、車輛、水源、搶救動員儀表 板

經過部署量能、安全管制、傷亡統計、 財損統計等表單蒐集相關資料後,我們將其 產出之資訊融入災害搶救指揮體系、並以視 覺化方式呈現便於閱讀。

例如經由圖 22 部署儀表板可得知、火場 第一面指揮官為東區 01,該面作業人力 25 人、消防車 3 輛、消防流量負荷率為 53.74% (紅色、為水源缺乏狀態),東區 03 小隊進 行周界防護中;假設現場火載量大且於處成 長期間,研判需要強化消防水源、周界防護 及滅火攻擊作業,因此可規劃加派水庫車、 占據他區高流量消防栓或移動水槽,並再增 派周界防護或滅火搶救小隊,惟流量輸出必 須控制於最小滅火需要、保持射水不中斷, 以穩定第一面現場,壓制災害擴大的可能性。

承 上, 再 假 設 無 線 電 突 然 傳 來 南 區 03Mayday 訊號,指揮官除聽取無線電回 報 之 相 關 資 訊(Location、Unit、Name、 Assignment、Resources,LUNAR)外,可 藉由儀表板反向比對該小隊使用之水線(第三面)、作業位置(5F)與任務(人命搜救), 立即指揮 RIT 帶隊官德安 03 進行搜救作業。

另為使得災情發展與搶救進度得以同步 發佈,有效平衡事件視聽輿論,指揮官 / 幕 僚群亦可藉人力、車輛、水源、搶救動員儀 表板(圖 23),查詢搶救動員人力(共 189 員)、車輛(共 21 輛)、水源(共 8 處)、 流量系統平衡(151.05%,青綠色,介於水 源平衡至餘裕之間),其中含人命搜救⋯等 6 小隊,疏散 16 人、受傷 7 人、後送嘉基⋯等 共 5 人,房屋全毀⋯等共 5 棟,共 5 受災戶、 財損 150 萬元、受災面積共 2210 平方公尺, 輔助災害搶救與現場管理成效。 


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