信息化技術在消防救援工作中的應用展望

摘要：通過介紹新一代移動網絡技術、人機“互動”技術、超級計算技術、新應用載體技術、新型數據挖掘技術、新型人工智能技術等新技術的基本概念和應用前景，并結合“全災種、大應急”下現代化消防工作需要，探索新技術在消防人員管理、裝備升級、系統建設等方面的應用。特別是在人員和裝備數據采集、智能化調度指揮、模型化預案推演、高仿真訓練演練、自動化智能分析系統、類人化輔助決策等業務方面的創新應用，為未來消防隊伍信息化工作提供新的發展思路。

關鍵詞：信息化；消防救援；移動網絡技術；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

現階段，科技進步日新月異，消防救援隊在面對“全災種、大應急”任務要求時，如何緊抓發展契機，搭乘技術快車，努力構建與新時代國家應急救援體系相適應的信息化體系，為消防救援隊伍提升應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 信息化技術概述

1.1 新一代移動網絡技術是信息傳輸“高速路”

信息技術發展的首要條件是修建網絡“新高速”。5G被廣泛認為是未來移動網絡技術的基礎，它將提供更快的下載速度、更低的延遲、更多的連接數量、更大的容量和更高的安全性。5G可以支持超過1萬個設備的連接，可以提供的服務包括虛擬現實、自動駕駛、遠程服務、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域覆蓋了5G網絡，這也是限制5G應用的最大障礙。低軌衛星通信技術是5G網絡的有效補充，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的通信問題。美國在實施“星鏈”衛星計劃，我國在部署“虹云”工程，都屬于低軌衛星通信技術，被譽為是未來應急通信的終極手段。

1.2 人機“互動”技術是感知未來世界的“新觸角”

未來，人機“互動”的手段必將更加多樣和智能，新型交互技術包括眼控交互、體感交互、骨傳導等，也為使用者帶來更多發送指令的選擇。未來另一種重要的人機交互技術是腦機接口，腦機接口技術主要是通過內置芯片或者外置設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。國防科技大學也在開展腦機接口穿戴設備研究，通過配備外設腦波感知設備，實現用意念對辦公設備的控制。腦機接口也是未來消防救援戰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場作業的機器人，降低救援危險性。

1.3 “超級計算技術”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，可以解決復雜的計算問題，在消防工作中可以提高工作效率，節省時間和成本。現在，主流計算技術是利用虛擬化、分布式計算、云計算等方式，人人都能共享到專業化的計算資源。未來，計算能力將再次實現大突破。納米計算機是采用納米技術的生產芯片，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規律進行存儲及處理量子信息的計算機，“九章”就是我國在2020年成功研發的量子計算機，運行能力較傳統計算機提升了上億倍。

1.4 “新應用載體技術”是信息呈現的“新方式”

未來，應用載體技術很可能是非常火熱的元宇宙技術。2021年被稱為元宇宙元年，國內外互聯網巨頭也紛紛布局元宇宙。元宇宙技術包括三個方面，分別是VR（虛擬現實技術）、AR（增強現實技術）、MR（混合現實技術）。VR技術是模擬的純虛擬世界，具備沉浸性、交互性、構想性三大特點，在娛樂游戲、培訓教育、刑偵火調等領域都有廣泛應用。相較VR技術，AR是虛擬信息在真實世界的疊加，將原本在現實世界人類很難體驗到的實體信息被感知，從而達到超越現實的感官體驗。

1.5 “新型數據挖掘技術”是信息分析的“新大腦”

AIGC技術是一種新型的數據挖掘技術，采用自適應計算機聚類算法，能夠有效提高聚類結果的準確性和可解釋性，并能節省運算時間[4]。AIGC技術基于影響力因子，可以根據影響力因子來自適應調整聚類算法的參數，以期達到最佳的聚類性能。AIGC技術采用粒子群優化算法，根據每個粒子的影響力因子對聚類算法進行參數調整，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據挖掘，為消防救援工作提供準確的數據支撐。

1.6 “新型人工智能技術”是輔助決策的“新手段”

人工智能技術包括機器學習、深度學習、自然語言處理、計算機視覺等技術。機器學習是一種利用算法構建模型，使計算機可以從歷史數據中學習規律，從而預測未來數據，從而解決復雜問題的技術[6]。深度學習是利用大量數據來訓練多層次的神經網絡，實現計算機自動學習。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。計算機視覺技術可以利用計算機識別圖像，實現自動識別、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習技術的新型對話機器人技術，它能夠模仿人類的語言行為，通過訓練對話模型來實現自動對話。ChatGPT技術是基于Transformer網絡架構，其中GPT（Generative Pre-Training）技術是一種先進的自然語言處理方法，專門用于生成文本。ChatGPT技術利用GPT技術和預訓練模型，可以從給定的上下文中生成與問題相關的回復。這種技術具有優秀的自然語言理解能力，不僅能夠自動進行對話，還能根據上下文以及用戶輸入的語句來生成適當的回復，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技術能協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速度。

2 信息化技術在人員管理方面的應用展望

人的信息化，是基礎也是難點，由于被管理對象不是靜態的，而是具有深刻“社會化”屬性的復雜個體，信息化管理的應用往往不是“技術水平”決定的，需要結合技術手段、規章制度等要素配合進行。

2.1 靜態數據要匯聚貫通

針對消防員、文員、專職隊員建立完備的基礎數據庫并每年更新維護，個人數據要注入“大數據池”，其他系統從里面統一調取數據，并根據考核結果反饋更新“大數據池”的人員信息，實現全國隊伍的統一管理、統一指揮。當然，除了人員，車輛、裝備、隊站、水源等相對靜態的數據也需要納入“大數據池”，這是最基礎也是工作量最大的一步。

2.2 動態數據要實時精準

除了靜態數據，人員位置信息、生命體征、行為動作等動態信息也需要根據任務需求精準掌握，例如，作戰指揮時我們需要個人位置、生命體征等數據，隊伍管理中需要人員身體、心理狀況的數據，督導檢查時需要歷史位置、行為管理的數據。這就需要多維度獲取實時精準的數據，并且做好數據的安全保密，根據職責、權限按需提供查詢。

2.3 感知手段要豐富多樣

利用個人穿戴設備獲取生命體征數據，利用自組網、室內定位技術獲取消防內攻人員的狀態信息，利用行為識別技術預警火場安全風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手段種類較多，需要我們結合隊伍實際需求甄別使用。

2.4 分析模型要科學實用

數據采集是為隊伍職業化、專業化、正規化而服務的。職業化體現在選人用人、干部考核等方面，根據評價體系建立相應的分析模型，并進行決策。專業化是通過數據分析，從身體、心理、學習能力、工作業績等多個維度對個人作出專業的評價指標，供領導決策參考。正規化是將規章制度和信息化手段結合起來，通過消防員心理數據、日常訓練數據、風險行為數據等方面，分析查找單位的風險漏洞，也可以通過信息化手段規范化管理，提升數據服務決策、支持管理的效能，助推正規化建設全面提質升級。

3 信息化技術在裝備建設方面的應用展望

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狀與“物聯網”技術的飛速發展不相匹配。為了實現裝備信息化，應基于互聯網思維，在統一架構和標準下，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、物聯網、自組、寬帶衛星等多種信號傳輸方式，采集車輛、裝備、物資、藥劑等數據，實現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，實現對裝備毫秒級的實時監控，記錄裝備的位置、狀態等信息。利用各類傳感器、物聯網技術實現對消防車輛位置、狀態、載水量等數據的實時監控，自動提醒可持續作戰時間。利用自組網、5G技術，現場自動三維建模，實現對內攻人員、裝備全要素的監測，實現救援戰場“透明化”，確保現場作戰安全。

3.2 探索新裝備應用場景

裝備信息化還體現在新技術、新科技與傳統的消防裝備相結合的方面，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建模等數據使用，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、指導被困人員逃散。低軌衛星通信技術能為隊伍在斷網、斷電、斷路的條件下提供高帶寬、低延遲的各類通信服務，指揮員將使用類似手機大小的衛星終端實現語音、視頻通信和數據傳輸。

3.3 發揮新裝備無人化優勢

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

4 信息化技術在系統建設方面的應用

系統信息化可以提升消防救援的戰斗力，要進一步利用好數據、模型為消防救援的業務系統服務。消防救援隊伍和代表地方黨委政府的應急部門是相互依托、平臺共建、信息互通、深入融合的關系，開展系統建設時，以政府信息化建設的基礎資源為依托，尋求政策和資金支持。

4.1 智能化的調度指揮系統

未來，災情的自動感應成為消防獲取災情的主要途徑，消防指揮中心會利用智慧城市、國家預警平臺，建立空、地一體的災情感應體系，及時發現災情。在力量調派環節，通過將災情數據匯入系統的災情分析模型就能確定災害等級，自動精準、快速調集周邊救援力量。在初期處置環節，絕大部分火災都會被撲滅，大量的智能監測裝置能及時發現火災，傳感器、圖像識別等技術能預判災害的發生，提前處置風險隱患，將災害損失和影響降到最低。在力量投送環節，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、高優先級投送。

4.2 模型化的預案推演系統

未來的預案，不僅體現在三維、立體、全息投影等載體形式上，還會體現在“可變”上。預案系統的核心是依據災害特點、任務需求和各類資源建立的預案模型，輸入不同災情、環境、氣象條件等信息，得出最優的作戰方案。火災發生時，預案就可以直接轉換為行動方案，為作戰指揮提供決策依據。災害救援千變萬化，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據支持，這是未來預案推演系統的發展趨勢。

4.3 高仿真的訓練演練系統

依托全息影像沙盤，真實模擬災情發生、力量調度、途中行進、到場處置各個環節。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”、戰法訓練中，通過元宇宙方式，虛擬火災現場全流程救援行動，最大限度還原真實場景，大幅提升訓練的質量和效果。同時，消防員可以通過虛擬現實（VR）技術進行模擬訓練，提高實戰能力。利用ChatGPT模型相關插件的智能作圖功能，對救援VR場景不斷更新和優化，隨機更改災情、環境條件，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”、單兵訓練、戰術訓練、合成訓練等科目，提升消防員判斷能力、承受能力、應變能力、避險能力，使實戰化訓練更加科學、高效。ChatGPT模型還可以作為一個操作方便的智能問答系統，幫助消防員學習和鞏固消防專業知識，獲取國內外先進的消防安全技術和理念，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

AIGC技術可以幫助消防隊員迅速獲取現場環境信息，并為其提供快速的控制和決策。通過智能感知系統，可以收集現場的煙霧濃度、溫度等信息，并根據收集的信息自動調節滅火器的水壓、流量等參數，有效提高消防救援的效率。此外，AIGC技術還可以幫助消防隊員快速建立滅火救援路線，通過路徑規劃算法和實時環境信息，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

ChatGPT可以為搶險救援提供技術支持，能自動識別火災狀況、分析火災狀況，實時識別火災的類型、火勢程度、煙霧種類、風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據，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調救援行動，確保救援行動的有效開展。

4.6 高仿真的三維建模系統

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，修復局部細節和內部情況，提供建筑物內外三維立體圖。偵查人員或作戰人員進入建筑內部后，可以根據單兵音視頻和定位設備傳輸的最新信息，實時對建筑物三維立體圖的局部信息進行更新和補充，持續修正可疑點。在此基礎上，指揮員可以根據立體化“沙盤圖”制定有效的救援策略，預先了解建筑物的結構和布局，防止安全事故發生。

4.7 全方位的安全管控系統

現場安全管控平臺利用ChatGPT模型自主訓練功能，預先學習各類現場爆炸、垮塌、轟燃等突發性災害的發生特征并建立相關預測模型，然后利用各類傳感器，實時搜集、匯總現場信息，自動分析威脅救援人員安全的事件發生概率，及時發出預警信號，打破僅靠指揮員經驗預判災情的局限性。實時分析內攻人員的單兵圖像，對一些危險信號提出緊急避險的建議。

5 結束語

信息化技術在消防救援工作中的應用前景日益廣闊，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，再到系統建設，信息化技術的全面應用不僅優化了資源配置，還增強了消防隊伍的應急響應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。

參考文獻

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