吴涛,黄河涛2,刘国杰2,李玥

(1.中国海警局直属第三局，广州 510320；2.中国人民解放军第91889部队，广东 湛江 524064)

舰船事故和战斗损害案例表明，倾覆、火灾会不受控制地蔓延至全船，危险品(弹药、油料)殉爆和船体折断是舰船损失的主要原因。但也有案例表明，如果处置得当，舰船能够挽救。损管行动失败的原因可以归纳为三点：首先，船员未能及时组织起来处置初始灾害，致使灾害迅速扩大；其次，未能第一时间判明舰船已经处于危险状态，因而没有及时采取有效措施，或者采取了错误的措施；第三，船员不具备应有的损管技能。损管技能的训练已得到较大发展[1]，针对损管指挥中存在的问题，设计一种基于信息化技术的损管指挥系统，意在解决损管指挥面临的困难。

1 损管指挥面临的难点问题

1.1 获取灾情信息

灾害发生时，指挥员难以在第一时间掌握灾害的位置并判断其严重程度和发展趋势。

1.2 损管力量调度

指挥员需要统计人员伤亡情况，有针对性地调整部署，促进损管行动快速展开。

1.3 损管指挥决策

损管指挥需要查阅大量技术资料，进行复杂的损管计算，指挥员要快速做出正确决策。

2 新型损管指挥系统组成

新型损管指挥系统由6个部分组成见图1。

图1 新型损管指挥系统结构

2.1 全船生命力状态监测模块

全船生命力状态监测模块由部署在全船各处的各种传感器及其信号采集设备组成,可以实时显示全船受灾信息，包括：①各液舱液位高度；②提供浸水舱室的四角吃水；③起火舱室及附近舱室内空气和舱壁的温度；④烟气所覆盖的舱室及其烟气浓度和有毒气体成分；⑤各舱室及通道中的油气浓度；⑥固定消防设备的工作状态。

2.2 人员定位、生命监测与通讯一体化模块

人员定位、生命监测与通讯一体化模块包括：部署在各个通道的定位基站和每个船员佩戴的个人终端。

具体的功能：实时提供每个船员的位置；根据体温和心率等参数判断船员的健康状态；通信功能。

2.3 信息综合与损管指挥辅助决策模块

信息综合与损管指挥辅助决策模块包含以下功能。

1)自主进行抗沉计算，给出船体扶正的方案。

2)评估火灾和烟气的大小以及蔓延趋势，生成防烟、防火边界的设置方案。

3)根据人员位置及伤亡情况，结合原有损管组织结构，进行指挥结构重组。

4)根据舰船破损及载荷，计算船体强度，指挥员可据此组织船体补强作业。

5)实时判断舰船是否处于危险状态并给出相应的提示。

信息综合与损管指挥辅助决策模块需满足以下几个要求。

1)抗沉计算的结果更精确。

现在手工计算用的是近似算法，把船舱近似为长方体，忽略船舱具体情况：下部空间小、设备多，上部空间大、设备少，其计算结果误差较大。而使用计算机可采用三维计算等更加精确的方法，例如基于NURBS曲面的船舶破舱稳性计算方法[2]。

2)针对火灾蔓延和烟气蔓延的计算值不能出现数量级的错误。

一线损管指挥员依赖辅助决策，其计算结果应避免出现数量级的错误，并给出误差范围，供一线指挥员决策。国内相关研究比较多[3-4]，但应用较少。

3)船体强度计算应能保证船体强度失效的情况能被及时发现。

针对该系统将要部署的舰船，预先计算船体结构失效时的破损条件(例如典型武器命中的数量和损害半径)[5-6]。

2.4 综合显示平台

综合显示平台应部署在舰船指挥所(或损管指挥中心)功能：①实时显示人员调度信息；灾害的位置、范围及其发展趋势；各种固定消防设备的使用情况，并根据报告汇总显示各种移动消防设备的状态；②标注各损管小组的位置及其所执行的损管动作。

2.5 损管指挥系统主控台

损管指挥系统主控台设在舰船指挥所(或损管指挥中心),能够与各损管小组手中的移动终端组成一个环网，用于上报损管行动情况、下达损管命令，并共享损管态势和人员调度等信息。

2.6 损管小组移动终端

损管小组移动终端的形式多种多样，主要是采用手持式终端，与损管指挥系统主控台通过无线方式连接,作用：与主控台共享信息，及时领会上级意图，并反馈小组损管行动的进展和器材消耗、人员状态等信息。

3 依据该系统建立的损管行动流程

损管行动可分为三个阶段，分别是态势感知阶段，决策行动阶段，补充调整阶段。见图2。

图2 基于新型损管指挥系统的损管行动流程

第一阶段，在灾害发生的第一时间，该系统可完成相当部分的损管信息采集；同时，指挥员仍能够接收各级船员的汇报，并手工录入所得信息。

第二阶段，辅助决策模块进行火灾及烟气蔓延计算，抗沉计算和船体强度计算；并汇总人员情况，重构指挥链，显示在损管指挥主控台和各个手持终端上面。

指挥员根据船员上报信息，结合系统给出的损管方案，下定决心并发布命令，全体船员按照新的损管组织结构和命令迅速展开行动：灭火、堵漏，搜救伤员，建立防烟、防火、浸水防护边界，重点舱室防护以及船体补强作业等。

第三阶段，指挥员根据灾情变化实时调整部署，全体船员依令行动，直至灾害消除。

4 系统特点

4.1 提高损管指挥的效率

该系统可提高信息流通的速度，并提高损管计算的效率，损管指挥员能够借助此系统更快速、清晰掌握全船损管态势，高效做出准确决策，避免错过最佳反应时机。

4.2 增强损管指挥训练的针对性

该系统能以数字化的方式复现灾害的严重程度和变化趋势，可以借助该系统有针对性地开展损管指挥训练。

舰船面临的灾害多种多样，包括机械故障、管路破损、浸水、火灾等，而且灾害时刻都在动态变化，其发展过程与损管行动密切相关，而且需要经过严格的计算才能判断，并不存在固定的模式。该系统可根据经典案例、实验数据，结合恰当的算法，将灾害的复杂性、变化性体现在损管训练当中。

4.3 具备良好的可扩展性

目前，已有基于虚拟现实技术的模拟训练设备[7]在研制，将其部署到舰船上，与该系统对接，可以在本船实现全流程、全要素的损管训练。

4.4 可用于建立损管决策推演平台

以该系统为平台，红方为全体船员，蓝方为在损管指挥训练中加入的导调员，以准确的损管计算为对战规则。

蓝方设置情节，并根据红方的处置，在计算的基础上来导调灾害的发展，红方针对损害(灾情)的变化，相应地调整决策部署，直至灾害消除。

这样，可以将损管指挥员放到虚拟灾害环境中“摔打”，使损管指挥训练脱离固定套路，更加贴近实际损害。

4.5 可用于损管指挥训练的评估

传统方法评价损管指挥的指标是损管指挥口令的正确性和完整性[8]，评判的标准依赖于考核人员的主观判断，随意性较大。实际上默认灾害是可控，并且是不会蔓延或者是可受控的蔓延，对灾害的动态变化考虑不足。

依据该系统，可以用推演的方法来进行损管指挥训练，并将损管行动的有效性作为客观评价指标。在损管推演的每一个节点，指挥员是否发出指令，依据指令所进行的损管动作能否抵消灾害的影响，这些都可以量化计算，并进行评分。

5 结论

基于信息化技术的发展提出了新的损管指挥模式，设计了一种新的损管指挥系统，其特点是：在全面掌握损管态势和人力、物资信息的基础上，实时对灾害发展和损管行动的交互过程进行数值分析，并据此给出辅助决策，从而减轻损管指挥员的负担，并提高损管决策的准确度。下一步，还需研发各种软、硬件，将新系统部署到实船上，并对武器毁伤后效、灾害发展机理进行更加细致、更有针对性的研究，提高损管计算的准确性，从而推动损管指挥真正实现“精确化”，并提高损管指挥训练的真实性和有效性。