人工智能在苏州内河水上搜救的应用展望

1 背景

由于水上环境复杂多变，使得水上交通事故大多具有突发性和灾难性。水上搜寻救助作为拯救水上遇险人员生命、保护财产安全的最后一道屏障，对保障交通安全运行与经济健康发展具有重要支撑作用。随着经济社会的发展，社会各界对各部门应急管理工作提出了更高的期望，完善的水上搜救体制可为水上交通安全提供坚实保障，促进水上交通的可持续发展。

1.1 苏州内河水上搜救现状

2018年上半年，苏州辖区接处警349起，救助人员412人，救助遇险船舶206艘次，排除险情65起。承担苏州市水上搜救及应急处置任务的主要为苏州市水上搜救应急处置中心，现有编制仅23人，人员紧缺，在遇到特殊事件时，水上救助能力明显不足。对比国外发达国家全面而精良的水面、空中和水下智能装备，空天一体化的智能通信指挥、报警求助网络和基于数据模拟的指挥计划系统以及规模庞大、技能专业的人员力量，苏州市水上搜救应急处置在智能化装备和资源协调上都存在瓶颈，迫切需要智能化的装备和智能应急救援体系建设，迫切需求通过当代先进的人工智能技术来提升苏州市水上搜救水平。

1.2 人工智能应用现状

自20世纪90年代以来，国际互连网技术的成熟使人工智能的发展进一步深入，实现了由单个智能主体研究向基于网络环境下的分布式人工智能研究方向的转变，历经多次飞跃，人工智能技术已在国防、工业、农业、教学、医疗、文化、交通运输、环境保护等领域获得了广泛而成功的应用。在这些场景的应用中，基本上是靠后端软件计算分析来实现，有些大型的智能分析系统还专门设置了智能分析服务器，就是为了快速地运行视频分析算法来实现智能监控的要求，但是人工智能暂时还未应用到内河交通安全监管领域。

1.3 人工智能应用在水上搜救中的主要意义

人工智能在社会领域的各个方面发挥着越来越重要的作用，也给我们的生活带来了更多的便利。把人工智能应用在水上搜救领域是发展的必然选择。苏州辖区京杭运河等主干线航道交通流量大、风景旅游区水上客流逐年增大，船舶污染风险日益加大，有待提升搜救与应急处置能力，所以迫切地需要在智能化的辅助决策、智能救援装备和安全管理等领域进行建设。从人工智能的发展状况可以看出，人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，用于水上搜救领域的可行性高。人工智能带来的科技产品，如机器人、无人机（船），语言识别、图像识别、自然语言处理、知识库和专家系统等，将会给水上搜救当前的一些突出问题提供解决方案，对于减少海事事故发生和提高海事安全水平具有十分重要的现实意义。所以，有必要对人工智能的应用开展课题研究，为下阶段提高水上搜救能力和减少事故发生的实际应用提供思路。开展人工智能下的水上搜救研究，是必要而且需要快速实施的。

2 人工智能应用方向及可行性

2.1 水上搜救辅助决策智能化

目前苏州水上搜救工作在很大程度上仍然依靠经验，人工分析、判断和制定救助决策,在一定程度上影响了了救助工作的快速性和准确胜，因此，利用计算机技术开发水上救助辅助决策系统提升水上搜救辅助决策的智能化程度是目前苏州水上搜救重要的研究内容。

2.1.1 建立水上救助专家知识库

某些发达国家如英国的SARIS（Search and Rescue Optimal Planning System），日本海上保安厅开发和使用的搜救辅助软件等，水上救助专家知识库就在其中发挥出了重要的作用，大大提高了搜救的效率。基于水上救助专家知识库的建立和推理机制的研究，其核心目标就是通过水上救助专家知识库和合理的推理机制，为水上遇险船舶的快速接近和救助提供合理有效的策略和方案支持,使得救助行动快速、准确、高效。专家知识库的建立和完善会使人工智能在辅助决策中做出更合理的选择，提高效率和降低风险，因此专家知识库的建立和完善将会让辅助决策更加优化。

2.1.2 水上搜救资源智能化分配

在事故发生后，应迅速作出科学合理的搜救计划，并派遣搜救力量及时进行救助。搜救行动的快速决策是搜救能否成功的关键因素之一，因此，合理地安排搜救资源去实施救助，对于搜救是否成功至关重要。而已有的任务分配方法都是依靠传统的经验人工分配，很难做到科学合理，因此，有必要通过科学的计算方法，合理调配搜救资源，提高搜救资源智能化分配水平。

国外在智能化水上搜救资源分配上起步较早，英国BMT公司早年开发的SARIS水上搜救信息系统广泛应用于英国海军和水上搜救组织中，目前该系统已经升级为功能强大的SARISⅡ，能够比较准确地预测水上遇险人员的方位，确定搜救区域，根据水况等信息智能化合理地分配搜救资源，最大限度地完成搜救任务。根据国外一些发达国家的资源分配的先进水平和现阶段我国的在这方面迅速发展的理论基础，智能化水上搜救资源分配在辅助决策中是可行并且有效的，是我国尤其像苏州这种繁忙的内河交通领域是迫切需要发展的。

2.2 智能水上救援装备

落水人员一般情况下仅头部或最多也只露出身体的三分之一在水面上，并且其在水中受风浪流的影响而漂流，方向呈现不规律性，传统的搜救方法成效不明显。随着现代通信与信息技术、计算机网络技术及智能控制技术等技术的发展，救生装置的智能化发展得到了广泛的应用。例如：广东海洋大学李志安设计的一种水上救生装置（201520857418.4）利用生命探测雷达技术探测与定位确定被困者的位置后，通过控制喷水推进器运动至被困人员的地方对被困人员进行施救，取得了不错的效果。因此，如何提高遇险救助的自动化程度、通信效率和智能定位遇险者位置是水上救生装置将来的发展趋势。

2.3 智能视频管理技术

目前的视频监控系统均只是作为一种基本管理手段来应用，在搜救方面最主要是用于人工电子搜寻及回放，作用单一，不能体现视频系统的全部作用。而智能视频监控则可将视频交给机器自己监控，依赖视频算法对视频内容进行分析，通过提取视频中关键信息，进行标记或者相关处理。基于智能视频监控的管理技术，不单单是监控画面的智能化，更重要的是整个系统的智能化，包括智能视频搜索、视频语义文字转化等等。随着智能视频技术的不断发展，最终实现智能系统的自我学习、分析，从而达到视频监控系统智能分析的目的。

3 应用展望

随着苏州内河水上交通的日益繁忙，对水上交通安全及搜救工作的人工智能需求日益迫切。将人工智能引入苏州内河搜救中，其规划上从预防开始，由近及远，逐步提高搜救智能水平。

3.1 近期规划：智能视频管理和专家知识库的建立和完善

目前，各个行业都逐渐采用人工智能技术来提高工作效率，智能视频管理可以保证安全，并能及时地做出预警，在水上事故发生时协助搜救人员采取相应的搜救措施。人工智能有很强的辅助决策能力，而船舶中如果可以利用人工智能进行辅助决策，预警和救援效率会大大提高。把智能视频管理应用到苏州内河搜救上，可实现快速识别，快速定位、快速预警、快速分析和处理，从而大大提高救援的成功率，把损失降到最低。这是现阶段我们可以实现而且是迫切需要的，这是当前阶段容易实现的一个方面。

协助处理险情上，需要专家知识库的支持，完备的专家知识库可以使人工智能在水上搜救中做出更合理的选择，提高效率和降低风险.针对在苏州内河领域复杂的搜救和应急处置情况下，在各行业的专业不能或者无法及时到达现场的情况下，专家知识系统的建立和完善可以及时发现隐藏的危险因素，并给出相应的预警。所以在近期规划中，应把智能监控技术与专家知识库的建立和完善放在首位。

3.2 中期规划:智能水上救援装备

针对苏州内河救援设备智能化程度不高、作用发挥不尽理想等因素，开发智能水上救援设备就显得尤为重要。智能水上救援装备在险情无法避免出现后能给我们提供快速有效的救援保障。此外，智能水上救援装备也有较多的技术支持，所以中期阶段重心应转移到智能水上救援装备上。

3.3 远期规划：智能搜救资源分配

苏州在内河搜救上虽与水警、气象、环太湖涉水单位等形成了一些联动协作机制，但是依然存在联动机制成效不理想的问题。要打破这一现状，搜救资源的快速分配是关键。智能救援资源配置保证资源分配的及时性和有效性，提高联动状态和联动效果。它可以充分利用一切可利用的资源，快速帮助协调和组织救援，特点是重大险情时更能体现它的重要性。苏州可以在条件成熟时开展智能搜救资源分配研究，充分利用辖区搜救资源，提高搜救成效。