消防監(jiān)督工作中人工智能技術(shù)運用研究

劉川溥

（慈溪市消防救援大隊，浙江 慈溪 315300）

隨著網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能技術(shù)的應(yīng)用也越發(fā)頻繁，將人工智能技術(shù)融入到消防工作中，創(chuàng)新構(gòu)建智能消防監(jiān)督系統(tǒng)，不僅能夠加快智慧城市的構(gòu)建，同時有利于提高消防管理效率。相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)結(jié)合實際的消防監(jiān)督工作情況及人工技術(shù)水平等因素進(jìn)行調(diào)整，不斷優(yōu)化智能系統(tǒng)的實際應(yīng)用效果，從而有效提高消防安全保障力度。

1 人工智能技術(shù)特點

人工智能技術(shù)屬于計算機(jī)科學(xué)范疇，在實際的應(yīng)用過程中特點較為鮮明。首先，協(xié)同性。能夠與不同行業(yè)進(jìn)行結(jié)合，通過利用人工智能技術(shù)進(jìn)行有效的輔助管理，不僅能夠拓寬應(yīng)用范圍，同時有利于提高工作質(zhì)量和效率。其次，替代性。在使用人工智能時，能夠通過對控制程序的調(diào)整和修改，有效替代相關(guān)勞動要素，順利實現(xiàn)替代效應(yīng)，提高整體的工作效率，同時降低人工成本的投入。最后，創(chuàng)新性。人工智能技術(shù)是一種創(chuàng)新能力較強(qiáng)的技術(shù)，其能夠通過學(xué)習(xí)來代替一定程度的腦力工作，在實施過程中不斷優(yōu)化整體工作質(zhì)量，同時在工作中進(jìn)一步對相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深度開發(fā)與拓展，促進(jìn)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

2 加強(qiáng)消防監(jiān)督的重要性

火災(zāi)是一種危害性較大的事故類型，其受到環(huán)境因素影響，可能會造成較大的生命財產(chǎn)損失，為避免受到火災(zāi)影響，應(yīng)加強(qiáng)對消防監(jiān)督工作的重視，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并進(jìn)行處理，避免火災(zāi)發(fā)生或擴(kuò)大，造成更大的損失。將人工智能技術(shù)應(yīng)用在消防監(jiān)督管理過程中，有利于提高消防監(jiān)督效果和覆蓋范圍，通過布置相關(guān)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)ΡO(jiān)管區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控，并智能識別其中的安全隱患，在發(fā)生火災(zāi)時第一時間報警，提高火災(zāi)監(jiān)管效果，同時減少人工成本的投入，進(jìn)一步提供防火效果。

3 智能消防監(jiān)督系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)代化背景下，智能消防監(jiān)督系統(tǒng)的應(yīng)用越發(fā)普遍，通過將人工智能技術(shù)與消防監(jiān)督體系進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)建新型的智能消防系統(tǒng)。監(jiān)督時，利用圖像識別等方式進(jìn)行信息采集，借助軟件和算法進(jìn)行判斷和識別，從而進(jìn)一步了解其中存在的消防隱患，提高消防監(jiān)督工作的實際效率。但在智能消防監(jiān)督系統(tǒng)應(yīng)用過程中仍存在一定的發(fā)展瓶頸[1]。一方面，從技術(shù)角度來看。人工智能技術(shù)需要加強(qiáng)與消防體系的進(jìn)一步結(jié)合，目前在圖像識別方面仍存在一定的不足之處，在對危險源進(jìn)行識別時可能存在一定的誤差，影響系統(tǒng)的監(jiān)督效果。同時當(dāng)前智能消防監(jiān)督系統(tǒng)的監(jiān)控范圍仍存在一定的限制，應(yīng)通過恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提高監(jiān)控覆蓋范圍。另一方面，在實際應(yīng)用上，目前智能消防監(jiān)督機(jī)制仍存在不夠完善的情況，不利于提高監(jiān)督管理效果。此外，在火災(zāi)處理完畢后需要結(jié)合實際情況給出相應(yīng)的火災(zāi)事故認(rèn)定報告，但由于對現(xiàn)場火災(zāi)情況了解不足，會對火災(zāi)故障原因的判斷產(chǎn)生影響，不利于提高整體管理效果。

4 消防監(jiān)督工作中人工智能技術(shù)的應(yīng)用

4.1 危險源目標(biāo)檢測技術(shù)

通過使用危險源目標(biāo)檢測技術(shù)，自動分析和識別危險源情況，實現(xiàn)對監(jiān)控范圍危險源的識別和警報，便于及時發(fā)現(xiàn)危險隱患，提高安全管理效果。該技術(shù)主要利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及目標(biāo)檢測算法，對危險源進(jìn)行計算和分析，通過學(xué)習(xí)進(jìn)一步了解危險源的實際情況，便于后續(xù)的應(yīng)用和檢測。在構(gòu)建危險源目標(biāo)檢測模型時，需要創(chuàng)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，收集危險源目標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

4.1.1 數(shù)據(jù)收集與處理

為了向危險源檢測系統(tǒng)提供更多的數(shù)據(jù)，需要對相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并將其進(jìn)行初步處理，使其保持標(biāo)準(zhǔn)格式和狀態(tài)，便于識別和處理。危險源相關(guān)數(shù)據(jù)的標(biāo)注量相對較大，并且多為場景較為單一的環(huán)境，不同拍攝設(shè)備的分辨率存在較大的差異，導(dǎo)致在進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔時，可能存在一定的難度。因此，在進(jìn)行收集和處理時，需要對不同拍攝圖像進(jìn)行分類和處理，將其轉(zhuǎn)化為相同大小的圖片集，并對其進(jìn)行標(biāo)記，最后進(jìn)行腳本的編寫。圖片的收集主要為了開發(fā)與提升視覺識別能力，相關(guān)人員應(yīng)對危險源情況進(jìn)行記錄和分析，從而提高整體的識別和管理效果[2]。

通過網(wǎng)絡(luò)收集和數(shù)據(jù)庫分析的方法，對常見的可能造成火災(zāi)的物品進(jìn)行標(biāo)記，并根據(jù)物品危險性進(jìn)行等級標(biāo)記，以便后續(xù)進(jìn)行物品的識別和分類。如對電器進(jìn)行標(biāo)記時，普通電飯鍋及電壓力鍋均屬于該類型，但實際的危險系數(shù)不同。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記處理，形成相應(yīng)的標(biāo)簽，以便后續(xù)進(jìn)行分類和檢測。

4.1.2 目標(biāo)檢測模型構(gòu)建

在構(gòu)建模型前，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理。在數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，設(shè)置超參數(shù)和數(shù)據(jù)集等，達(dá)到數(shù)據(jù)增強(qiáng)的效果。使用Cut Mix或Mix Up等方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和增強(qiáng)，使數(shù)據(jù)能夠達(dá)到更為理想的識別狀態(tài)。

在構(gòu)建模型時，應(yīng)設(shè)置危險源目標(biāo)檢測損失函數(shù)，利用函數(shù)計算危險源目標(biāo)的變化情況。該函數(shù)主要分為3個組成部分。其一，預(yù)測框回歸損失函數(shù)。在計算的過程中，需要根據(jù)預(yù)測框的邊長和重心坐標(biāo)等數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，使用公式進(jìn)行表示

式中：LCIoU為損失定義；IoU為忽視變量聯(lián)系情況下的損失情況；RCIoU為在IoU的基礎(chǔ)上增加懲罰項后的數(shù)據(jù)。懲罰項的計算公式為

式中：ρ為計算歐式距離的函數(shù)；b為預(yù)測中心的坐標(biāo);bgt為真值框的中心點坐標(biāo)；c為預(yù)測框與真值框的對角線長度；a和v為對長寬比的懲罰項。

其二，置信度損失函數(shù)。在進(jìn)行計算時，可使用公式

其三，分類損失函數(shù)。在計算分類損失時使用公式

式中：Lclass為分類誤差預(yù)測框中輸入數(shù)值的類別概率為類概率的真實值。

因此在對整體的目標(biāo)損失函數(shù)進(jìn)行計算時，使用公式進(jìn)行計算

式中：L（bbox）為最終損失函數(shù)；LCIoU為預(yù)測框損失函數(shù)；lobj為有目標(biāo)的置信度損失函數(shù)；lnobbj為無目標(biāo)的置信度損失函數(shù)；Lclass為分類損失函數(shù)。

通過設(shè)定相應(yīng)的函數(shù)來進(jìn)行功能模塊的構(gòu)建，借助數(shù)據(jù)模型分析的方式對危險源目標(biāo)進(jìn)行識別和分析，提高目標(biāo)的識別效果[3]。將功能模塊函數(shù)進(jìn)行組合，并構(gòu)建相應(yīng)的檢測模型，能夠按照檢測的要求識別目標(biāo)物體的危險性。為提高模型的識別效果，需要對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，為其提供足夠的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高識別精準(zhǔn)度和識別效率。定期對模型的使用情況進(jìn)行分析，并利用模型進(jìn)行合理實驗測試，結(jié)合測試結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，使系統(tǒng)能夠更加精準(zhǔn)鎖定危險物，并進(jìn)行標(biāo)記和提醒，在出現(xiàn)火災(zāi)情況時，及時進(jìn)行上報處理。

4.2 智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建

智能消防系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，形成智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，有利于進(jìn)一步提升對環(huán)境的監(jiān)控效果，同時借助物聯(lián)網(wǎng)平臺，能夠更快地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進(jìn)行報警，為消防單位提供區(qū)域范圍內(nèi)的消防設(shè)備和消防通道，以提高整體火災(zāi)搶救的效率，降低火災(zāi)帶來的影響和破壞。在系統(tǒng)構(gòu)建過程中，需要對智能計算技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，借助大數(shù)據(jù)和云計算等功能，構(gòu)建消防物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)功能，進(jìn)一步優(yōu)化整體的功能控制效果，使其在火災(zāi)的預(yù)防和控制方面發(fā)揮相應(yīng)的作用。

物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)包括：信號識別、傳感技術(shù)和無線網(wǎng)技術(shù)等，能夠借助不同類型的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信連接，如常見的Wi-Fi、藍(lán)牙等，借助網(wǎng)絡(luò)形成相應(yīng)的廣域網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上與消防工作進(jìn)行結(jié)合，形成智慧消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高物聯(lián)網(wǎng)的實際應(yīng)用效果。在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步融合人工智能技術(shù)和消防工作，構(gòu)建完善的智能消防監(jiān)督系統(tǒng)。

首先，應(yīng)對系統(tǒng)需求進(jìn)行分析。智能消防監(jiān)督系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要擴(kuò)大監(jiān)督范圍，并對范圍內(nèi)的設(shè)備信息與狀態(tài)及環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的識別和收集，由系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得到相關(guān)的火災(zāi)發(fā)生相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理推斷，充分發(fā)揮消防系統(tǒng)的實際作用[4]。由于消防監(jiān)督工作較為復(fù)雜，在對中心功能模塊進(jìn)行分析時，需要構(gòu)建相應(yīng)的智能網(wǎng)絡(luò)平臺結(jié)構(gòu)，對相關(guān)的消防工作進(jìn)行調(diào)控，一方面，提高城市火災(zāi)的預(yù)防能力，加強(qiáng)對生命財產(chǎn)安全的保障；另一方面，通過物聯(lián)網(wǎng)對城市火災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)督，連接報警系統(tǒng)進(jìn)行自動報警，同時與消防設(shè)施和交通線路進(jìn)行連接，為消防人員提供準(zhǔn)確的指揮，提高消防工作完成效率，進(jìn)一步發(fā)揮智慧城市的實際功能與作用。

其次，構(gòu)建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主體部分應(yīng)為二級監(jiān)督框架結(jié)構(gòu)，其中一級結(jié)構(gòu)由各類服務(wù)器組成，服務(wù)器與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，借助物聯(lián)網(wǎng)的連接效果提高信息傳輸效率，同時擴(kuò)大監(jiān)督范圍。二級結(jié)構(gòu)主要為消防部門，在消防部門中包含報警系統(tǒng)終端，以及相應(yīng)的智能管理平臺。通過平臺對上報的信息進(jìn)行準(zhǔn)確的處理，提高信息管理效率，如圖1所示。

圖1 監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

在使用智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)時，需要在監(jiān)督范圍內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的服務(wù)器，并與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合，對監(jiān)控范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和上傳，有專門的監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。按照不同功能需求，對上傳的信息進(jìn)行分類處理，如識別火災(zāi)時直接報警，并通過聯(lián)網(wǎng)為救援人員提供路線；識別消防設(shè)施狀態(tài)故障時，進(jìn)行圖片提取并上傳到相應(yīng)的部門，由專門的部門進(jìn)行維修處理；在火災(zāi)撲滅后，能夠根據(jù)云儲存中的監(jiān)控情況進(jìn)行詳細(xì)分析和判斷。

最后，智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的實現(xiàn)。為使該系統(tǒng)功能能夠更好地實現(xiàn)，需要搭建相應(yīng)的服務(wù)器云端平臺，同時構(gòu)建相應(yīng)的APP，并將智能平臺系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器結(jié)合，從而實現(xiàn)信息的共享，并利用物聯(lián)網(wǎng)實施環(huán)境監(jiān)控和信息傳輸，完成對區(qū)域內(nèi)范圍的監(jiān)控和管理。在不同區(qū)域的監(jiān)控點中設(shè)置不同級別的監(jiān)控子系統(tǒng)，便于提高對監(jiān)控數(shù)據(jù)的管理效果[5]。處理完畢后的監(jiān)控數(shù)據(jù)，若存在問題應(yīng)按照故障情況給出相應(yīng)的應(yīng)對策略，并回傳到相應(yīng)部門。

5 提高人工智能技術(shù)應(yīng)用效果的措施

5.1 構(gòu)建完善的消防監(jiān)督機(jī)制

將人工智能技術(shù)與消防監(jiān)督工作充分融合，構(gòu)建智能消防監(jiān)督系統(tǒng)，有利于提高消防工作的實際效率，同時有效推動智慧城市的建設(shè)。為使系統(tǒng)的使用效果得到進(jìn)一步提升，應(yīng)結(jié)合實際情況，制定完善的消防監(jiān)督管理機(jī)制，充分識別和發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，提高消防監(jiān)督工作的實踐效果。相關(guān)管理人員應(yīng)以消防監(jiān)督工作相關(guān)的要求與規(guī)定為基礎(chǔ)，結(jié)合實際的工作情況制定相應(yīng)的工作體系，由人工智能技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工監(jiān)督，提高監(jiān)督質(zhì)量和效率，同時減少人工成本的消耗。此外，為確保人工智能技術(shù)能充分地為消防工作服務(wù)，應(yīng)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)化操控方式制定相應(yīng)的責(zé)任管理制度，在不同區(qū)域中設(shè)置相應(yīng)的責(zé)任人，由責(zé)任人進(jìn)行管理，保障區(qū)域功能的正常應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上針對技術(shù)人員和系統(tǒng)管理人員制定相應(yīng)的獎懲措施，提高員工的工作積極性，同時優(yōu)化管理效果。

5.2 加強(qiáng)人工智能技術(shù)的研發(fā)

當(dāng)前人工智能技術(shù)的應(yīng)用較多，但在實際的應(yīng)用過程中仍存在一定的粗放情況，未能完全發(fā)揮出人工智能技術(shù)的全部優(yōu)勢。因此，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)對人工智能技術(shù)的研究與發(fā)展，針對目前技術(shù)使用不足之處進(jìn)行深度的研發(fā)分析，進(jìn)一步提升技術(shù)的實際應(yīng)用效果。如在對危險源目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，只能對圖像表面的數(shù)據(jù)進(jìn)行識別和分析，無法做到更深一步的識別和分析，從而影響數(shù)據(jù)的使用效果。在進(jìn)行深度研究時，可以向數(shù)據(jù)的提取和賦能等方面進(jìn)行發(fā)展，通過多種方式對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，消除原始數(shù)據(jù)中的誤差，提高信息識別的精準(zhǔn)度，從而加強(qiáng)對環(huán)境中危險物品的識別精準(zhǔn)度，提高消防監(jiān)督的準(zhǔn)確性。

此外，應(yīng)加強(qiáng)人工智能的推演分析能力，借助相關(guān)的數(shù)據(jù)情況對區(qū)域火災(zāi)發(fā)生概率進(jìn)行詳細(xì)分析，以圖標(biāo)的方式顯示在屏幕中，便于管理人員進(jìn)一步識別和分析。如利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行大范圍掃描監(jiān)督，并利用系統(tǒng)對危險源進(jìn)行識別和標(biāo)記，利用人工智能技術(shù)進(jìn)行推演和分析，了解該區(qū)域發(fā)生火災(zāi)的概率，管理人員根據(jù)推演結(jié)果到現(xiàn)場處理火災(zāi)安全隱患，降低火災(zāi)發(fā)生概率。

5.3 提高火災(zāi)事故認(rèn)定的管理

火災(zāi)事故認(rèn)定是消防管理中的重要部分，通過對火災(zāi)事故的調(diào)查和分析，了解火災(zāi)發(fā)生的原因、燃燒損失及撲滅情況，利用系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)評定，從而給出相應(yīng)的處理建議，或幫助管理人員完善認(rèn)定報告，以便后續(xù)借助報告進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，優(yōu)化管理機(jī)制。

6 結(jié)束語

綜上所述，在將消防監(jiān)督工作與人工智能技術(shù)進(jìn)行結(jié)合時，通過相應(yīng)的計算與構(gòu)建，形成智能消防物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)一步加強(qiáng)對環(huán)境的識別和監(jiān)督效果，同時強(qiáng)化消防工作完成質(zhì)量。消防部門應(yīng)加快引進(jìn)該系統(tǒng)，同時提高消防人員的接受能力和工作水平，不斷提供對系統(tǒng)的使用效果，借助系統(tǒng)提高消防預(yù)警和消防態(tài)勢推演以及消防管理決策等方面的內(nèi)容，確保消防工作能夠有效推進(jìn)，從而保障城市安全。