地震災區黃金救難時間行動資訊系統
A Mobile Information Management System for Disastrous Earthquake Emergency
連耀南(Yao-Nan Lien),蔡子傑(Tzu-Chieh Tsai),張宏慶(Hung-Chin Jang)
國立政治大學資訊科學系
摘要
當大型災難發生時,受困於災難現場的人員,必須在72小時內搶救出來,
否則生還機會極為微弱,因此災難發生之初,最重要之救難工作乃在
有效率的管理所有救難資源,以搶救受困人員。如果發生類似
921 集集大地震的大規模災難時,如何將救難資源在最短期間內以最恰當
的方式分配到最需要的地區去便成為一個非常重要的問題。
我們設計一個地震災區黃金救難時間行動資訊系統建構於「群組行動電腦網路」
上。本系統在傳統行動通訊系統癱瘓時可提供即時的通訊及救難資訊的管理。
關鍵詞:行動計算、無線區域網路、行動數據網路
一、簡介
當大型災難發生時,受困於災難現場的人員,必須在72小時內搶救出來,否則
生還機會極為微弱,因此災難發生之初,最重要之救難工作乃在有效率的管理
所有救難資源,以搶救受困人員,這段時間稱為「黃金救難時間」。
如果發生類似
921 集集大地震的大規模災難時,如何將救難資源在最短期間內以最恰當
的方式分配到最需要的地區去便成為一個非常重要的問題。
在 921 集集大地震中我們學到一個很慘痛教訓:
1.1 黃金救難時間通訊資訊溝通不良,喪失救人良機。
在災難發生急需搶救受困人員的黃金救難時間內,由於通訊聯絡不良,資訊缺乏,
資訊無法交流等諸多因素,導致救難工作缺乏效率與救難資源之嚴重錯置,
因而喪失了很多可以救人一命的機會,許多生靈因資訊
溝通不良而喪失即時獲救之機會,令人扼腕。
茲舉數例如下:
-
大部分的全國性救災資源都投入於震央南投地區,而傷亡人數最多
的台中縣東勢、石岡、新社地區,卻因通訊中斷而遲至三天後才得到地區外的
支援,令人扼腕,主事者只是被動的依靠媒體提供的片面災情資訊或
仰賴瀕臨癱瘓的各級通報系統回報災情
,而沒有運用現有資訊技術及資源協助救災資源之整合及分配,實在難以自稱
「資訊大國」。
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國外具特殊專長與特殊救難器材之救難團體被分配到不適當的災區,而急需支援
的地方卻得不到救援。例如配備搜尋生命跡象精密儀器的團隊被送到已經確知無
生還者而以挖掘屍體為主的災難地區,徒然浪費寶貴的救難資源。
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在某些倒塌大樓現場,各救難團體因通訊協調困難,導致
救難能力互相抵銷之負面作用。例如某個團隊要利用超高靈敏度之
聲納系統收集受困人員之微弱心跳聲音,現場必須維持靜音降低
背景雜音之干擾時,其他團隊卻在進行爆破,或挖掘工作。
(豐原市十餘層高之永照大樓攔腰折斷倒在馬路中間,
而救難人員散佈大樓兩側,
被倒塌的大樓分隔成兩邊,彼此無法溝通)。
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遠道來投入救災的醫療人員因集中於災情輕微之地區而過剩,而
急需醫療人員之地區卻無法得到支援。有些地方有醫療人員卻無足夠之
消耗性醫療器材,如繃帶,注射針筒等。
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費盡千辛萬苦從倒塌房屋中搶挖出來的傷者因無法即時徵用救護車而耽誤
送醫時間,以致以輕傷致命,殊為可惜。
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有些醫院人滿為患,而某些醫院仍有空床,救護車輾轉送院,耽誤就醫時間。
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交通系統嚴重受損,救災車輛盲目自尋道路,以致有限的交通資源被堵塞,
嚴重影響救災資源之輸送。
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維生資源不符所需且分配不均,例如泡麵衣服過剩而帳蓬奇缺。有人挑嘴,
卻有人嗷嗷待哺。過剩資源除了無法物盡其用之外,更引發排擠其他資源
之負面影響。例如浪費搬運及整理之人力資源,以及交通運輸等資源。
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由於交通之嚴重受損,錯置之救難資源投入某災區之後,很難退出,再即時
分配到其他有需求之災區。
1.2 黃金救難時間內災區之通訊問題
在 921 集集大地震中我們赫然發現,原以為比固網電話更能應付緊急情況的行動
電話竟然不堪一擊,無法支援災區緊急應變之需。影響行動電話可用度
的諸多因素如下:
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基地台遭強震摧毀
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基地台連接公眾網路的固定網路線路損毀,
(災區道路橋樑柔腸寸斷,電信線路豈能維持無恙?)
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基地台或交換機房因電力中斷且備用發電機因油料告罄而失去電源
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基地台或交換機房所需冷卻水供應中斷,而儲水桶遭強震震毀
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手機電池因電力中斷無法充電
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倖存之通訊系統因區外湧進之大量話務而擁塞癱瘓,無法應急
以上所列任一事件發生即足以癱瘓災區的行動通訊系統,
由921 集集大地震中多數災區內之行動通訊系統全面中斷即可印證
其脆弱性。由於受到諸多外在
因素的連累,建造強固的基地台與交換機房仍是無濟於事,
無法大幅提升系統可用度。
在沒有行動通訊系統的支援下,救難工作只能靠原始的面對面
方式進行溝通,無奈因地形阻隔,交通不便,效率極差,
甚至同在一棟倒塌大樓之各團隊都無法面對面溝通。
二、黃金救難時間緊急救難資訊系統
一個理想的緊急救難資訊系統可提供的支援舉例如下:
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救難主事者可以主動根據即時及既有資料研判各地災情,據以整合並
分配救難資源,以免出現類似921地震中所出現的東勢地區受到忽略的情況,
錯失救人良機。例如:
比較氣象局提供之即時地震測報系統所提供之即時地震強度資料與資料庫中的斷層
分佈圖、人口分佈、地區建築特性、與地質資料,全國救災指揮中心即
可據以研判各災區受損之程度分佈,
供救難資源主動分配及調度救難資源之用,避免資源之錯置與浪費。例如:
東勢地區位於車籠埔斷層、人口
密集,舊街多為土磚老舊房屋,將氣象局所提供之即時地震測報系統所測得各
地震度,與這些資料做比較,不難研判斷層沿線各人口密集地區的災情,
不必被動等各級
通報系統回報。此外,也可在災區中使用本系統,提供更為詳細之災情研判。
921 地震中,台中縣的中橫山區死傷慘重,即使東勢鎮內於數天後得到
外界支援,很多山區仍然因災情無法傳出而得不到即時的救援。
本系統應可提供救難人員主動研判地區性的受災地區災情。
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整合與分配醫療資源讓寶貴的醫療資源能發揮最大之功效。
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整合與分配特殊救難器材與能力資源,例如:礦坑坑道架設專家、救難犬、聲納、
紅外線、地鼠隊、大型吊車、鋼筋油壓剪、氧氣等。
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整合與分配維生資源
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可提供無線網路電話取代傳統行動電話
三、群組行動電腦網路
在缺水缺電通訊中斷之下,我們所建構的行動資訊系統可以架設在
我們所研發的「群組行動電腦網路」上。
群組行動電腦網路一種具無線網際網路接取能力之無線區域網路,
在本網路中的行動群體使用者可在低速行動中使用電腦網路,
並可獲得相當程度的多媒體資訊服務。這個系統將結合衛星通訊、
行動數據通訊及無線區域網路,以構成一個複合型隨意行動電腦網路。
使用者將可透過寬頻的無線區域網路與群組內的使用者互相溝通,
或使用 Mobile Gateway (to be explained) 內部所提供的多媒體資訊服務,
並可透過 Mobile Gateway 接取網際網路。除了可支援救難現場之行動資訊系統
之外,此種系統尚可支援其他的應用,例如
戰場之行動電腦網路與行動警政資訊系統。
本系統包含三種網路元件與兩種行動電腦:
- 隨意型無線無線區域網路(Ad Hoc Wireless LAN)
- 行動數據通訊網路接取設備
- 衛星通訊接取設備(例如:Direct PC 或 VSAT)
- Mobile clients (MC)
- Mobile gateways (MG)
其中,Mobile clients 即為一般使用者所使用之行動電腦,並配備無線區域網路
能力,例如 notebook PC或 PDA,對於無線區域網路而言,這些MC就是
mobile hosts。Mobile gateways 為高階之行動電腦,其作用類似基地台,
除了能支援無線區域網路之外,並具有伺服器能力以及連接行動數據通訊網路
與衛星通訊之能力。對於無線區域網路及行動數據通訊網路而言,
Mobile gateways 都是他們的 mobile hosts。
在 MG 內可配備大容量儲存空間,儲存非即時性的多媒體資訊。
各個 MC 可就近獲取 MG 中的多媒體資訊服務,若為擷取少量即時資訊,
則可透過 MG 經由行動數據通訊網路為之,由於目前行動數據通訊網路頻寬較低,
較適宜提供文字型之通訊,此外行動數據系統也有可能隨著行動通訊系統之癱瘓
而癱瘓。此時可透過緊急通訊系統或臨時架設之小型地面衛星接收器
(VSAT)為之。
四、各系統之可用度分析
市面所供應中的緊急通訊系統有 Motorola 的緊急行動通訊系統及可攜式
VSAT 衛星通訊系統,但是由於下面的因素,所能提供的協助有限:
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Motorola 的緊急行動通訊系統,造價昂貴(每套系統以百萬美元計價),
全國僅能提供數套備用,無法支援大規模災難之用。
每套系統所能提供之手機也因造價昂貴,數量有限,僅能提供少數
高層關鍵人員使用。再者,此種系統之操作需要事先經過短期訓練,在緊急時
無法臨時訓練足夠的操作人員,有再多的設備也是枉然。
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VSAT 衛星通訊系統僅能提供單點固定位置使用。
我們所提供的行動電腦網路可克服上述困難,支援黃金
時間緊急救難資訊系統之用:
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本系統內部 Intranet 不需依賴任何行動通訊系統,全部以
行動電腦配備無線區域網路組成 Intranet。
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而行動電腦之電池所需充電電力不多,以一個小型可攜式發電機即可
應付一組系統使用,而所需油料不多,即使災區油源供應中斷,
也可抽用汽車油箱內之油料即可應付。
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本架構可在 mobile gateway 上配備 VSAT 或 Direct PC 直接對外通訊,
即使一般行動電話系統斷訊,亦能保持對外網路之暢通。
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本系統所需之行動電腦極為普遍,不需特殊規格,我國民間將普遍擁有
行動電腦,常備救難單位不需耗費大量經費儲備大量電腦,平常只需
準備罕用零件,系統軟體,及資料庫。當災難發生時,可徵用民用
行動電腦,裝上其他必要配備,灌入系統軟體及資料庫,即可
快速建構一個系統。如此,平時閒置備用資源可降至最低,而災難發生時
可迅速且大規模的架設本系統在黃金救難時間內支援救災行動,
發揮緊急救難之功能。
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每套系統只需一位受過訓練的資訊專業人員負責架設,其他所有使用者
只要會用電腦,便能操作本系統,在大規模災難發生時,不虞專業人員
之缺乏。
五、結語
921 地震帶給國人無比的震撼與傷痛,資訊及通訊的技術在此次
救災行動中並未被主事者善加利用,而國內的資訊研究工作一向偏重於
形而上的理論研究,以能大量發表於國際期刊為尚,而視能福國利民
之實際應用為末節,實難辭其咎。但願本文能藉著921地震的創傷帶給
國內的研究工作者一些省思。
參考文件
1. Yao-Nan Lien, Tze-Chih Tsai, Hung-Chin Jang, and Wen-Shyan Chen,
`` Architecture and Research Issues of a Hybrid Ad-Hoc Mobile Computer
Network '', Proceedings of 5th Mobile Computing Workshop, March, 1999.