人工智能在蘇州內(nèi)河水上搜救的應(yīng)用展望

1 背景

由于水上環(huán)境復(fù)雜多變，使得水上交通事故大多具有突發(fā)性和災(zāi)難性。水上搜尋救助作為拯救水上遇險(xiǎn)人員生命、保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全的最后一道屏障，對(duì)保障交通安全運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展具有重要支撐作用。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)各界對(duì)各部門應(yīng)急管理工作提出了更高的期望，完善的水上搜救體制可為水上交通安全提供堅(jiān)實(shí)保障，促進(jìn)水上交通的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 蘇州內(nèi)河水上搜救現(xiàn)狀

2018年上半年，蘇州轄區(qū)接處警349起，救助人員412人，救助遇險(xiǎn)船舶206艘次，排除險(xiǎn)情65起。承擔(dān)蘇州市水上搜救及應(yīng)急處置任務(wù)的主要為蘇州市水上搜救應(yīng)急處置中心，現(xiàn)有編制僅23人，人員緊缺，在遇到特殊事件時(shí)，水上救助能力明顯不足。對(duì)比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家全面而精良的水面、空中和水下智能裝備，空天一體化的智能通信指揮、報(bào)警求助網(wǎng)絡(luò)和基于數(shù)據(jù)模擬的指揮計(jì)劃系統(tǒng)以及規(guī)模龐大、技能專業(yè)的人員力量，蘇州市水上搜救應(yīng)急處置在智能化裝備和資源協(xié)調(diào)上都存在瓶頸，迫切需要智能化的裝備和智能應(yīng)急救援體系建設(shè)，迫切需求通過(guò)當(dāng)代先進(jìn)的人工智能技術(shù)來(lái)提升蘇州市水上搜救水平。

1.2 人工智能應(yīng)用現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，國(guó)際互連網(wǎng)技術(shù)的成熟使人工智能的發(fā)展進(jìn)一步深入，實(shí)現(xiàn)了由單個(gè)智能主體研究向基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式人工智能研究方向的轉(zhuǎn)變，歷經(jīng)多次飛躍，人工智能技術(shù)已在國(guó)防、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教學(xué)、醫(yī)療、文化、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域獲得了廣泛而成功的應(yīng)用。在這些場(chǎng)景的應(yīng)用中，基本上是靠后端軟件計(jì)算分析來(lái)實(shí)現(xiàn)，有些大型的智能分析系統(tǒng)還專門設(shè)置了智能分析服務(wù)器，就是為了快速地運(yùn)行視頻分析算法來(lái)實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的要求，但是人工智能暫時(shí)還未應(yīng)用到內(nèi)河交通安全監(jiān)管領(lǐng)域。

1.3 人工智能應(yīng)用在水上搜救中的主要意義

人工智能在社會(huì)領(lǐng)域的各個(gè)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，也給我們的生活帶來(lái)了更多的便利。把人工智能應(yīng)用在水上搜救領(lǐng)域是發(fā)展的必然選擇。蘇州轄區(qū)京杭運(yùn)河等主干線航道交通流量大、風(fēng)景旅游區(qū)水上客流逐年增大，船舶污染風(fēng)險(xiǎn)日益加大，有待提升搜救與應(yīng)急處置能力，所以迫切地需要在智能化的輔助決策、智能救援裝備和安全管理等領(lǐng)域進(jìn)行建設(shè)。從人工智能的發(fā)展?fàn)顩r可以看出，人工智能從誕生以來(lái)，理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大，用于水上搜救領(lǐng)域的可行性高。人工智能帶來(lái)的科技產(chǎn)品，如機(jī)器人、無(wú)人機(jī)（船），語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)等，將會(huì)給水上搜救當(dāng)前的一些突出問(wèn)題提供解決方案，對(duì)于減少海事事故發(fā)生和提高海事安全水平具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。所以，有必要對(duì)人工智能的應(yīng)用開(kāi)展課題研究，為下階段提高水上搜救能力和減少事故發(fā)生的實(shí)際應(yīng)用提供思路。開(kāi)展人工智能下的水上搜救研究，是必要而且需要快速實(shí)施的。

2 人工智能應(yīng)用方向及可行性

2.1 水上搜救輔助決策智能化

目前蘇州水上搜救工作在很大程度上仍然依靠經(jīng)驗(yàn)，人工分析、判斷和制定救助決策,在一定程度上影響了了救助工作的快速性和準(zhǔn)確勝，因此，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)水上救助輔助決策系統(tǒng)提升水上搜救輔助決策的智能化程度是目前蘇州水上搜救重要的研究?jī)?nèi)容。

2.1.1 建立水上救助專家知識(shí)庫(kù)

某些發(fā)達(dá)國(guó)家如英國(guó)的SARIS（Search and Rescue Optimal Planning System），日本海上保安廳開(kāi)發(fā)和使用的搜救輔助軟件等，水上救助專家知識(shí)庫(kù)就在其中發(fā)揮出了重要的作用，大大提高了搜救的效率?；谒暇戎鷮＜抑R(shí)庫(kù)的建立和推理機(jī)制的研究，其核心目標(biāo)就是通過(guò)水上救助專家知識(shí)庫(kù)和合理的推理機(jī)制，為水上遇險(xiǎn)船舶的快速接近和救助提供合理有效的策略和方案支持,使得救助行動(dòng)快速、準(zhǔn)確、高效。專家知識(shí)庫(kù)的建立和完善會(huì)使人工智能在輔助決策中做出更合理的選擇，提高效率和降低風(fēng)險(xiǎn)，因此專家知識(shí)庫(kù)的建立和完善將會(huì)讓輔助決策更加優(yōu)化。

2.1.2 水上搜救資源智能化分配

在事故發(fā)生后，應(yīng)迅速作出科學(xué)合理的搜救計(jì)劃，并派遣搜救力量及時(shí)進(jìn)行救助。搜救行動(dòng)的快速?zèng)Q策是搜救能否成功的關(guān)鍵因素之一，因此，合理地安排搜救資源去實(shí)施救助，對(duì)于搜救是否成功至關(guān)重要。而已有的任務(wù)分配方法都是依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)人工分配，很難做到科學(xué)合理，因此，有必要通過(guò)科學(xué)的計(jì)算方法，合理調(diào)配搜救資源，提高搜救資源智能化分配水平。

國(guó)外在智能化水上搜救資源分配上起步較早，英國(guó)BMT公司早年開(kāi)發(fā)的SARIS水上搜救信息系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于英國(guó)海軍和水上搜救組織中，目前該系統(tǒng)已經(jīng)升級(jí)為功能強(qiáng)大的SARISⅡ，能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)水上遇險(xiǎn)人員的方位，確定搜救區(qū)域，根據(jù)水況等信息智能化合理地分配搜救資源，最大限度地完成搜救任務(wù)。根據(jù)國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的資源分配的先進(jìn)水平和現(xiàn)階段我國(guó)的在這方面迅速發(fā)展的理論基礎(chǔ)，智能化水上搜救資源分配在輔助決策中是可行并且有效的，是我國(guó)尤其像蘇州這種繁忙的內(nèi)河交通領(lǐng)域是迫切需要發(fā)展的。

2.2 智能水上救援裝備

落水人員一般情況下僅頭部或最多也只露出身體的三分之一在水面上，并且其在水中受風(fēng)浪流的影響而漂流，方向呈現(xiàn)不規(guī)律性，傳統(tǒng)的搜救方法成效不明顯。隨著現(xiàn)代通信與信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能控制技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，救生裝置的智能化發(fā)展得到了廣泛的應(yīng)用。例如：廣東海洋大學(xué)李志安設(shè)計(jì)的一種水上救生裝置（201520857418.4）利用生命探測(cè)雷達(dá)技術(shù)探測(cè)與定位確定被困者的位置后，通過(guò)控制噴水推進(jìn)器運(yùn)動(dòng)至被困人員的地方對(duì)被困人員進(jìn)行施救，取得了不錯(cuò)的效果。因此，如何提高遇險(xiǎn)救助的自動(dòng)化程度、通信效率和智能定位遇險(xiǎn)者位置是水上救生裝置將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 智能視頻管理技術(shù)

目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)均只是作為一種基本管理手段來(lái)應(yīng)用，在搜救方面最主要是用于人工電子搜尋及回放，作用單一，不能體現(xiàn)視頻系統(tǒng)的全部作用。而智能視頻監(jiān)控則可將視頻交給機(jī)器自己監(jiān)控，依賴視頻算法對(duì)視頻內(nèi)容進(jìn)行分析，通過(guò)提取視頻中關(guān)鍵信息，進(jìn)行標(biāo)記或者相關(guān)處理?；谥悄芤曨l監(jiān)控的管理技術(shù)，不單單是監(jiān)控畫面的智能化，更重要的是整個(gè)系統(tǒng)的智能化，包括智能視頻搜索、視頻語(yǔ)義文字轉(zhuǎn)化等等。隨著智能視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)、分析，從而達(dá)到視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能分析的目的。

3 應(yīng)用展望

隨著蘇州內(nèi)河水上交通的日益繁忙，對(duì)水上交通安全及搜救工作的人工智能需求日益迫切。將人工智能引入蘇州內(nèi)河搜救中，其規(guī)劃上從預(yù)防開(kāi)始，由近及遠(yuǎn)，逐步提高搜救智能水平。

3.1 近期規(guī)劃：智能視頻管理和專家知識(shí)庫(kù)的建立和完善

目前，各個(gè)行業(yè)都逐漸采用人工智能技術(shù)來(lái)提高工作效率，智能視頻管理可以保證安全，并能及時(shí)地做出預(yù)警，在水上事故發(fā)生時(shí)協(xié)助搜救人員采取相應(yīng)的搜救措施。人工智能有很強(qiáng)的輔助決策能力，而船舶中如果可以利用人工智能進(jìn)行輔助決策，預(yù)警和救援效率會(huì)大大提高。把智能視頻管理應(yīng)用到蘇州內(nèi)河搜救上，可實(shí)現(xiàn)快速識(shí)別，快速定位、快速預(yù)警、快速分析和處理，從而大大提高救援的成功率，把損失降到最低。這是現(xiàn)階段我們可以實(shí)現(xiàn)而且是迫切需要的，這是當(dāng)前階段容易實(shí)現(xiàn)的一個(gè)方面。

協(xié)助處理險(xiǎn)情上，需要專家知識(shí)庫(kù)的支持，完備的專家知識(shí)庫(kù)可以使人工智能在水上搜救中做出更合理的選擇，提高效率和降低風(fēng)險(xiǎn).針對(duì)在蘇州內(nèi)河領(lǐng)域復(fù)雜的搜救和應(yīng)急處置情況下，在各行業(yè)的專業(yè)不能或者無(wú)法及時(shí)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的情況下，專家知識(shí)系統(tǒng)的建立和完善可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱藏的危險(xiǎn)因素，并給出相應(yīng)的預(yù)警。所以在近期規(guī)劃中，應(yīng)把智能監(jiān)控技術(shù)與專家知識(shí)庫(kù)的建立和完善放在首位。

3.2 中期規(guī)劃:智能水上救援裝備

針對(duì)蘇州內(nèi)河救援設(shè)備智能化程度不高、作用發(fā)揮不盡理想等因素，開(kāi)發(fā)智能水上救援設(shè)備就顯得尤為重要。智能水上救援裝備在險(xiǎn)情無(wú)法避免出現(xiàn)后能給我們提供快速有效的救援保障。此外，智能水上救援裝備也有較多的技術(shù)支持，所以中期階段重心應(yīng)轉(zhuǎn)移到智能水上救援裝備上。

3.3 遠(yuǎn)期規(guī)劃：智能搜救資源分配

蘇州在內(nèi)河搜救上雖與水警、氣象、環(huán)太湖涉水單位等形成了一些聯(lián)動(dòng)協(xié)作機(jī)制，但是依然存在聯(lián)動(dòng)機(jī)制成效不理想的問(wèn)題。要打破這一現(xiàn)狀，搜救資源的快速分配是關(guān)鍵。智能救援資源配置保證資源分配的及時(shí)性和有效性，提高聯(lián)動(dòng)狀態(tài)和聯(lián)動(dòng)效果。它可以充分利用一切可利用的資源，快速幫助協(xié)調(diào)和組織救援，特點(diǎn)是重大險(xiǎn)情時(shí)更能體現(xiàn)它的重要性。蘇州可以在條件成熟時(shí)開(kāi)展智能搜救資源分配研究，充分利用轄區(qū)搜救資源，提高搜救成效。