信息化技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用展望

摘要：通過介紹新一代移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機“互動”技術(shù)、超級計算技術(shù)、新應(yīng)用載體技術(shù)、新型數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、新型人工智能技術(shù)等新技術(shù)的基本概念和應(yīng)用前景，并結(jié)合“全災(zāi)種、大應(yīng)急”下現(xiàn)代化消防工作需要，探索新技術(shù)在消防人員管理、裝備升級、系統(tǒng)建設(shè)等方面的應(yīng)用。特別是在人員和裝備數(shù)據(jù)采集、智能化調(diào)度指揮、模型化預(yù)案推演、高仿真訓(xùn)練演練、自動化智能分析系統(tǒng)、類人化輔助決策等業(yè)務(wù)方面的創(chuàng)新應(yīng)用，為未來消防隊伍信息化工作提供新的發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞：信息化；消防救援；移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；智能化

中圖分類號：D035.36 文獻標識碼：A 文章編號：2096-1227（2024）06-0048-04

現(xiàn)階段，科技進步日新月異，消防救援隊在面對“全災(zāi)種、大應(yīng)急”任務(wù)要求時，如何緊抓發(fā)展契機，搭乘技術(shù)快車，努力構(gòu)建與新時代國家應(yīng)急救援體系相適應(yīng)的信息化體系，為消防救援隊伍提升應(yīng)急救援能力注入新的強大動力，是擺在消防救援隊伍面前的重大課題。

1 信息化技術(shù)概述

1.1 新一代移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是信息傳輸“高速路”

信息技術(shù)發(fā)展的首要條件是修建網(wǎng)絡(luò)“新高速”。5G被廣泛認為是未來移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，它將提供更快的下載速度、更低的延遲、更多的連接數(shù)量、更大的容量和更高的安全性。5G可以支持超過1萬個設(shè)備的連接，可以提供的服務(wù)包括虛擬現(xiàn)實、自動駕駛、遠程服務(wù)、智能家居、4K視頻流媒體等。5G有望改變消防救援模式，讓消防工作更加智能化、科技化[1]。目前我國還僅在主要城市的重要區(qū)域覆蓋了5G網(wǎng)絡(luò)，這也是限制5G應(yīng)用的最大障礙。低軌衛(wèi)星通信技術(shù)是5G網(wǎng)絡(luò)的有效補充，具有使用成本低、操作簡單、帶寬充裕的特點，解決了人煙稀少地區(qū)的通信問題。美國在實施“星鏈”衛(wèi)星計劃，我國在部署“虹云”工程，都屬于低軌衛(wèi)星通信技術(shù)，被譽為是未來應(yīng)急通信的終極手段。

1.2 人機“互動”技術(shù)是感知未來世界的“新觸角”

未來，人機“互動”的手段必將更加多樣和智能，新型交互技術(shù)包括眼控交互、體感交互、骨傳導(dǎo)等，也為使用者帶來更多發(fā)送指令的選擇。未來另一種重要的人機交互技術(shù)是腦機接口，腦機接口技術(shù)主要是通過內(nèi)置芯片或者外置設(shè)備的方式感知人類腦電波信號，達到信號交互的目的[2]。目前，國內(nèi)外都在積極開展這方面的研究，美國公司通過在獼猴大腦內(nèi)植入兩塊芯片，可以讓獼猴通過意識控制視頻游戲。國防科技大學(xué)也在開展腦機接口穿戴設(shè)備研究，通過配備外設(shè)腦波感知設(shè)備，實現(xiàn)用意念對辦公設(shè)備的控制。腦機接口也是未來消防救援戰(zhàn)場無人化的重要手段，未來可以通過腦電波遠程控制替代我們在危險救援現(xiàn)場作業(yè)的機器人，降低救援危險性。

1.3 “超級計算技術(shù)”是處理海量信息的“新心臟”

計算能力決定了我們社會的進步水平，是科技革新和技術(shù)突破的核心能力。超級計算機具有比普通計算機更高的計算能力，處理能力更強、速度更快，可以解決復(fù)雜的計算問題，在消防工作中可以提高工作效率，節(jié)省時間和成本。現(xiàn)在，主流計算技術(shù)是利用虛擬化、分布式計算、云計算等方式，人人都能共享到專業(yè)化的計算資源。未來，計算能力將再次實現(xiàn)大突破。納米計算機是采用納米技術(shù)的生產(chǎn)芯片，芯片算力在大幅提升的同時，功率、成本都將大大降低[3]。量子計算機是遵循量子力學(xué)規(guī)律進行存儲及處理量子信息的計算機，“九章”就是我國在2020年成功研發(fā)的量子計算機，運行能力較傳統(tǒng)計算機提升了上億倍。

1.4 “新應(yīng)用載體技術(shù)”是信息呈現(xiàn)的“新方式”

未來，應(yīng)用載體技術(shù)很可能是非?；馃岬脑钪婕夹g(shù)。2021年被稱為元宇宙元年，國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)巨頭也紛紛布局元宇宙。元宇宙技術(shù)包括三個方面，分別是VR（虛擬現(xiàn)實技術(shù)）、AR（增強現(xiàn)實技術(shù)）、MR（混合現(xiàn)實技術(shù)）。VR技術(shù)是模擬的純虛擬世界，具備沉浸性、交互性、構(gòu)想性三大特點，在娛樂游戲、培訓(xùn)教育、刑偵火調(diào)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。相較VR技術(shù)，AR是虛擬信息在真實世界的疊加，將原本在現(xiàn)實世界人類很難體驗到的實體信息被感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。

1.5 “新型數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”是信息分析的“新大腦”

AIGC技術(shù)是一種新型的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，采用自適應(yīng)計算機聚類算法，能夠有效提高聚類結(jié)果的準確性和可解釋性，并能節(jié)省運算時間[4]。AIGC技術(shù)基于影響力因子，可以根據(jù)影響力因子來自適應(yīng)調(diào)整聚類算法的參數(shù)，以期達到最佳的聚類性能。AIGC技術(shù)采用粒子群優(yōu)化算法，根據(jù)每個粒子的影響力因子對聚類算法進行參數(shù)調(diào)整，以獲得較好的聚類性能[5]。AIGC算法可以有效地提高聚類準確率，減少計算時間，并且具有可解釋性，可以幫助研究人員進行有效的數(shù)據(jù)挖掘，為消防救援工作提供準確的數(shù)據(jù)支撐。

1.6 “新型人工智能技術(shù)”是輔助決策的“新手段”

人工智能技術(shù)包括機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計算機視覺等技術(shù)。機器學(xué)習(xí)是一種利用算法構(gòu)建模型，使計算機可以從歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律，從而預(yù)測未來數(shù)據(jù)，從而解決復(fù)雜問題的技術(shù)[6]。深度學(xué)習(xí)是利用大量數(shù)據(jù)來訓(xùn)練多層次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)計算機自動學(xué)習(xí)。自然語言處理是利用計算機處理自然語言，如語音識別、機器翻譯等。計算機視覺技術(shù)可以利用計算機識別圖像，實現(xiàn)自動識別、識別物體、分類物體等功能。

ChatGPT是一種基于自然語言處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù)的新型對話機器人技術(shù)，它能夠模仿人類的語言行為，通過訓(xùn)練對話模型來實現(xiàn)自動對話。ChatGPT技術(shù)是基于Transformer網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中GPT（Generative Pre-Training）技術(shù)是一種先進的自然語言處理方法，專門用于生成文本。ChatGPT技術(shù)利用GPT技術(shù)和預(yù)訓(xùn)練模型，可以從給定的上下文中生成與問題相關(guān)的回復(fù)。這種技術(shù)具有優(yōu)秀的自然語言理解能力，不僅能夠自動進行對話，還能根據(jù)上下文以及用戶輸入的語句來生成適當?shù)幕貜?fù)，從而幫助機器人更準確地理解用戶的意圖，更好地滿足人類需求。在消防工作中，ChatGPT技術(shù)能協(xié)助處理繁瑣的信息錄入、整理、表達等工作[7]，從而提高救援行動的效率和響應(yīng)速度。

2 信息化技術(shù)在人員管理方面的應(yīng)用展望

人的信息化，是基礎(chǔ)也是難點，由于被管理對象不是靜態(tài)的，而是具有深刻“社會化”屬性的復(fù)雜個體，信息化管理的應(yīng)用往往不是“技術(shù)水平”決定的，需要結(jié)合技術(shù)手段、規(guī)章制度等要素配合進行。

2.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)要匯聚貫通

針對消防員、文員、專職隊員建立完備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫并每年更新維護，個人數(shù)據(jù)要注入“大數(shù)據(jù)池”，其他系統(tǒng)從里面統(tǒng)一調(diào)取數(shù)據(jù)，并根據(jù)考核結(jié)果反饋更新“大數(shù)據(jù)池”的人員信息，實現(xiàn)全國隊伍的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一指揮。當然，除了人員，車輛、裝備、隊站、水源等相對靜態(tài)的數(shù)據(jù)也需要納入“大數(shù)據(jù)池”，這是最基礎(chǔ)也是工作量最大的一步。

2.2 動態(tài)數(shù)據(jù)要實時精準

除了靜態(tài)數(shù)據(jù)，人員位置信息、生命體征、行為動作等動態(tài)信息也需要根據(jù)任務(wù)需求精準掌握，例如，作戰(zhàn)指揮時我們需要個人位置、生命體征等數(shù)據(jù)，隊伍管理中需要人員身體、心理狀況的數(shù)據(jù)，督導(dǎo)檢查時需要歷史位置、行為管理的數(shù)據(jù)。這就需要多維度獲取實時精準的數(shù)據(jù)，并且做好數(shù)據(jù)的安全保密，根據(jù)職責(zé)、權(quán)限按需提供查詢。

2.3 感知手段要豐富多樣

利用個人穿戴設(shè)備獲取生命體征數(shù)據(jù)，利用自組網(wǎng)、室內(nèi)定位技術(shù)獲取消防內(nèi)攻人員的狀態(tài)信息，利用行為識別技術(shù)預(yù)警火場安全風(fēng)險和日常隊員的高危行為。目前，針對人員管理的裝備和技術(shù)手段種類較多，需要我們結(jié)合隊伍實際需求甄別使用。

2.4 分析模型要科學(xué)實用

數(shù)據(jù)采集是為隊伍職業(yè)化、專業(yè)化、正規(guī)化而服務(wù)的。職業(yè)化體現(xiàn)在選人用人、干部考核等方面，根據(jù)評價體系建立相應(yīng)的分析模型，并進行決策。專業(yè)化是通過數(shù)據(jù)分析，從身體、心理、學(xué)習(xí)能力、工作業(yè)績等多個維度對個人作出專業(yè)的評價指標，供領(lǐng)導(dǎo)決策參考。正規(guī)化是將規(guī)章制度和信息化手段結(jié)合起來，通過消防員心理數(shù)據(jù)、日常訓(xùn)練數(shù)據(jù)、風(fēng)險行為數(shù)據(jù)等方面，分析查找單位的風(fēng)險漏洞，也可以通過信息化手段規(guī)范化管理，提升數(shù)據(jù)服務(wù)決策、支持管理的效能，助推正規(guī)化建設(shè)全面提質(zhì)升級。

3 信息化技術(shù)在裝備建設(shè)方面的應(yīng)用展望

目前，裝備的信息化已成為亟待解決的痛點，各級裝備信息化管理現(xiàn)狀與“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的飛速發(fā)展不相匹配。為了實現(xiàn)裝備信息化，應(yīng)基于互聯(lián)網(wǎng)思維，在統(tǒng)一架構(gòu)和標準下，接入各類裝備感知信息。

3.1 用好各類裝備信息采集手段

綜合利用5G、物聯(lián)網(wǎng)、自組、寬帶衛(wèi)星等多種信號傳輸方式，采集車輛、裝備、物資、藥劑等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)救援行動全過程記錄，裝備性能全周期采集，物資藥劑全要素管理，切實提升工作效率、降低勞動強度。通過射頻技術(shù)，實現(xiàn)對裝備毫秒級的實時監(jiān)控，記錄裝備的位置、狀態(tài)等信息。利用各類傳感器、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對消防車輛位置、狀態(tài)、載水量等數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控，自動提醒可持續(xù)作戰(zhàn)時間。利用自組網(wǎng)、5G技術(shù)，現(xiàn)場自動三維建模，實現(xiàn)對內(nèi)攻人員、裝備全要素的監(jiān)測，實現(xiàn)救援戰(zhàn)場“透明化”，確保現(xiàn)場作戰(zhàn)安全。

3.2 探索新裝備應(yīng)用場景

裝備信息化還體現(xiàn)在新技術(shù)、新科技與傳統(tǒng)的消防裝備相結(jié)合的方面，如在消防頭盔上加裝傳感器或AR眼鏡，可以顯示火場的溫度、有毒氣體等信息。配合智慧城市、BIM建模等數(shù)據(jù)使用，讓指揮員具備“透視”功能，直觀看到著火建筑平面圖、自動消防設(shè)施運行情況、著火樓層、人員被困位置等信息，還能通過交互功能啟動自動滅火裝置、指導(dǎo)被困人員逃散。低軌衛(wèi)星通信技術(shù)能為隊伍在斷網(wǎng)、斷電、斷路的條件下提供高帶寬、低延遲的各類通信服務(wù)，指揮員將使用類似手機大小的衛(wèi)星終端實現(xiàn)語音、視頻通信和數(shù)據(jù)傳輸。

3.3 發(fā)揮新裝備無人化優(yōu)勢

裝備信息化還體現(xiàn)在裝備無人化方面，目前國內(nèi)外各類機器人技術(shù)發(fā)展迅速，美國公司發(fā)布的最新款機器人，能實現(xiàn)自主奔跑、跳躍和做各種動作，運動能力和人類無異。各類仿真生物技術(shù)發(fā)展迅速，美國公司發(fā)布的最新機械臂機器狗，能在各類危險救援現(xiàn)場執(zhí)行排險任務(wù)，仿生機器蜜蜂能深入各類場所內(nèi)部開展災(zāi)情偵察。日本公司研發(fā)的消防滅火機器蛇，能靈活伸入到狹小空間開展內(nèi)攻滅火。

4 信息化技術(shù)在系統(tǒng)建設(shè)方面的應(yīng)用

系統(tǒng)信息化可以提升消防救援的戰(zhàn)斗力，要進一步利用好數(shù)據(jù)、模型為消防救援的業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)。消防救援隊伍和代表地方黨委政府的應(yīng)急部門是相互依托、平臺共建、信息互通、深入融合的關(guān)系，開展系統(tǒng)建設(shè)時，以政府信息化建設(shè)的基礎(chǔ)資源為依托，尋求政策和資金支持。

4.1 智能化的調(diào)度指揮系統(tǒng)

未來，災(zāi)情的自動感應(yīng)成為消防獲取災(zāi)情的主要途徑，消防指揮中心會利用智慧城市、國家預(yù)警平臺，建立空、地一體的災(zāi)情感應(yīng)體系，及時發(fā)現(xiàn)災(zāi)情。在力量調(diào)派環(huán)節(jié)，通過將災(zāi)情數(shù)據(jù)匯入系統(tǒng)的災(zāi)情分析模型就能確定災(zāi)害等級，自動精準、快速調(diào)集周邊救援力量。在初期處置環(huán)節(jié)，絕大部分火災(zāi)都會被撲滅，大量的智能監(jiān)測裝置能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，傳感器、圖像識別等技術(shù)能預(yù)判災(zāi)害的發(fā)生，提前處置風(fēng)險隱患，將災(zāi)害損失和影響降到最低。在力量投送環(huán)節(jié)，投送的不僅有消防員，還有無人機、機器人、精準滅火藥劑等，投送方式也是基于智慧城市、智慧交通的智能化、高優(yōu)先級投送。

4.2 模型化的預(yù)案推演系統(tǒng)

未來的預(yù)案，不僅體現(xiàn)在三維、立體、全息投影等載體形式上，還會體現(xiàn)在“可變”上。預(yù)案系統(tǒng)的核心是依據(jù)災(zāi)害特點、任務(wù)需求和各類資源建立的預(yù)案模型，輸入不同災(zāi)情、環(huán)境、氣象條件等信息，得出最優(yōu)的作戰(zhàn)方案?；馂?zāi)發(fā)生時，預(yù)案就可以直接轉(zhuǎn)換為行動方案，為作戰(zhàn)指揮提供決策依據(jù)。災(zāi)害救援千變?nèi)f化，不是一個簡單的模型就能描述清楚，需要大量的輔助信息作為數(shù)據(jù)支持，這是未來預(yù)案推演系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

4.3 高仿真的訓(xùn)練演練系統(tǒng)

依托全息影像沙盤，真實模擬災(zāi)情發(fā)生、力量調(diào)度、途中行進、到場處置各個環(huán)節(jié)。在重要演練、重大消防安保行動中，能在沙盤上清晰展示行動全貌。在日常“六熟悉”、戰(zhàn)法訓(xùn)練中，通過元宇宙方式，虛擬火災(zāi)現(xiàn)場全流程救援行動，最大限度還原真實場景，大幅提升訓(xùn)練的質(zhì)量和效果。同時，消防員可以通過虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)進行模擬訓(xùn)練，提高實戰(zhàn)能力。利用ChatGPT模型相關(guān)插件的智能作圖功能，對救援VR場景不斷更新和優(yōu)化，隨機更改災(zāi)情、環(huán)境條件，提升虛擬場景的真實性。ChatGPT模型能以較低成本為消防員開展“六熟悉”、單兵訓(xùn)練、戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練、合成訓(xùn)練等科目，提升消防員判斷能力、承受能力、應(yīng)變能力、避險能力，使實戰(zhàn)化訓(xùn)練更加科學(xué)、高效。ChatGPT模型還可以作為一個操作方便的智能問答系統(tǒng)，幫助消防員學(xué)習(xí)和鞏固消防專業(yè)知識，獲取國內(nèi)外先進的消防安全技術(shù)和理念，全方位提升隊員的理論、實踐水平。

4.4 自動化的智能分析系統(tǒng)

AIGC技術(shù)可以幫助消防隊員迅速獲取現(xiàn)場環(huán)境信息，并為其提供快速的控制和決策。通過智能感知系統(tǒng)，可以收集現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等信息，并根據(jù)收集的信息自動調(diào)節(jié)滅火器的水壓、流量等參數(shù)，有效提高消防救援的效率。此外，AIGC技術(shù)還可以幫助消防隊員快速建立滅火救援路線，通過路徑規(guī)劃算法和實時環(huán)境信息，選擇合適的路徑，從而有效提高消防救援的效率。總的來說，AIGC技術(shù)可以有效提高消防救援的效率和安全性，為消防隊伍提供支持。

4.5 類人化的輔助決策系統(tǒng)

ChatGPT可以為搶險救援提供技術(shù)支持，能自動識別火災(zāi)狀況、分析火災(zāi)狀況，實時識別火災(zāi)的類型、火勢程度、煙霧種類、風(fēng)向以及報警者的位置，幫助救援人員有效分配救援資源。幫助消防指揮中心更快查詢到火災(zāi)處置建議方案，減少救援時間，提高救援效率。實時跟蹤和收集消防救援行動中的數(shù)據(jù)，從而幫助救援人員快速獲取有效的救援信息，幫助消防救援部門更好地協(xié)調(diào)救援行動，確保救援行動的有效開展。

4.6 高仿真的三維建模系統(tǒng)

ChatGPT模型可通過智能繪圖功能，對無人機、布控球等觀測手段制作的三維建模圖像，進行立體化加工，修復(fù)局部細節(jié)和內(nèi)部情況，提供建筑物內(nèi)外三維立體圖。偵查人員或作戰(zhàn)人員進入建筑內(nèi)部后，可以根據(jù)單兵音視頻和定位設(shè)備傳輸?shù)淖钚滦畔?，實時對建筑物三維立體圖的局部信息進行更新和補充，持續(xù)修正可疑點。在此基礎(chǔ)上，指揮員可以根據(jù)立體化“沙盤圖”制定有效的救援策略，預(yù)先了解建筑物的結(jié)構(gòu)和布局，防止安全事故發(fā)生。

4.7 全方位的安全管控系統(tǒng)

現(xiàn)場安全管控平臺利用ChatGPT模型自主訓(xùn)練功能，預(yù)先學(xué)習(xí)各類現(xiàn)場爆炸、垮塌、轟燃等突發(fā)性災(zāi)害的發(fā)生特征并建立相關(guān)預(yù)測模型，然后利用各類傳感器，實時搜集、匯總現(xiàn)場信息，自動分析威脅救援人員安全的事件發(fā)生概率，及時發(fā)出預(yù)警信號，打破僅靠指揮員經(jīng)驗預(yù)判災(zāi)情的局限性。實時分析內(nèi)攻人員的單兵圖像，對一些危險信號提出緊急避險的建議。

5 結(jié)束語

信息化技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用前景日益廣闊，為提升消防救援的效率和準確性帶來了前所未有的機遇。從人員管理到裝備建設(shè)，再到系統(tǒng)建設(shè)，信息化技術(shù)的全面應(yīng)用不僅優(yōu)化了資源配置，還增強了消防隊伍的應(yīng)急響應(yīng)能力和決策支持水平，使消防救援工作變得更加高效、智能和精準。

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