信息化技术在消防救援工作中的应用展望

摘要：通过介绍新一代移动网络技术、人机“互动”技术、超级计算技术、新应用载体技术、新型数据挖掘技术、新型人工智能技术等新技术的基本概念和应用前景，并结合“全灾种、大应急”下现代化消防工作需要，探索新技术在消防人员管理、装备升级、系统建设等方面的应用。特别是在人员和装备数据采集、智能化调度指挥、模型化预案推演、高仿真训练演练、自动化智能分析系统、类人化辅助决策等业务方面的创新应用，为未来消防队伍信息化工作提供新的发展思路。

关键词：信息化；消防救援；移动网络技术；智能化

中图分类号：D035.36 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2024）06-0048-04

现阶段，科技进步日新月异，消防救援队在面对“全灾种、大应急”任务要求时，如何紧抓发展契机，搭乘技术快车，努力构建与新时代国家应急救援体系相适应的信息化体系，为消防救援队伍提升应急救援能力注入新的强大动力，是摆在消防救援队伍面前的重大课题。

1 信息化技术概述

1.1 新一代移动网络技术是信息传输“高速路”

信息技术发展的首要条件是修建网络“新高速”。5G被广泛认为是未来移动网络技术的基础，它将提供更快的下载速度、更低的延迟、更多的连接数量、更大的容量和更高的安全性。5G可以支持超过1万个设备的连接，可以提供的服务包括虚拟现实、自动驾驶、远程服务、智能家居、4K视频流媒体等。5G有望改变消防救援模式，让消防工作更加智能化、科技化[1]。目前我国还仅在主要城市的重要区域覆盖了5G网络，这也是限制5G应用的最大障碍。低轨卫星通信技术是5G网络的有效补充，具有使用成本低、操作简单、带宽充裕的特点，解决了人烟稀少地区的通信问题。美国在实施“星链”卫星计划，我国在部署“虹云”工程，都属于低轨卫星通信技术，被誉为是未来应急通信的终极手段。

1.2 人机“互动”技术是感知未来世界的“新触角”

未来，人机“互动”的手段必将更加多样和智能，新型交互技术包括眼控交互、体感交互、骨传导等，也为使用者带来更多发送指令的选择。未来另一种重要的人机交互技术是脑机接口，脑机接口技术主要是通过内置芯片或者外置设备的方式感知人类脑电波信号，达到信号交互的目的[2]。目前，国内外都在积极开展这方面的研究，美国公司通过在猕猴大脑内植入两块芯片，可以让猕猴通过意识控制视频游戏。国防科技大学也在开展脑机接口穿戴设备研究，通过配备外设脑波感知设备，实现用意念对办公设备的控制。脑机接口也是未来消防救援战场无人化的重要手段，未来可以通过脑电波远程控制替代我们在危险救援现场作业的机器人，降低救援危险性。

1.3 “超级计算技术”是处理海量信息的“新心脏”

计算能力决定了我们社会的进步水平，是科技革新和技术突破的核心能力。超级计算机具有比普通计算机更高的计算能力，处理能力更强、速度更快，可以解决复杂的计算问题，在消防工作中可以提高工作效率，节省时间和成本。现在，主流计算技术是利用虚拟化、分布式计算、云计算等方式，人人都能共享到专业化的计算资源。未来，计算能力将再次实现大突破。纳米计算机是采用纳米技术的生产芯片，芯片算力在大幅提升的同时，功率、成本都将大大降低[3]。量子计算机是遵循量子力学规律进行存储及处理量子信息的计算机，“九章”就是我国在2020年成功研发的量子计算机，运行能力较传统计算机提升了上亿倍。

1.4 “新应用载体技术”是信息呈现的“新方式”

未来，应用载体技术很可能是非常火热的元宇宙技术。2021年被称为元宇宙元年，国内外互联网巨头也纷纷布局元宇宙。元宇宙技术包括三个方面，分别是VR（虚拟现实技术）、AR（增强现实技术）、MR（混合现实技术）。VR技术是模拟的纯虚拟世界，具备沉浸性、交互性、构想性三大特点，在娱乐游戏、培训教育、刑侦火调等领域都有广泛应用。相较VR技术，AR是虚拟信息在真实世界的叠加，将原本在现实世界人类很难体验到的实体信息被感知，从而达到超越现实的感官体验。

1.5 “新型数据挖掘技术”是信息分析的“新大脑”

AIGC技术是一种新型的数据挖掘技术，采用自适应计算机聚类算法，能够有效提高聚类结果的准确性和可解释性，并能节省运算时间[4]。AIGC技术基于影响力因子，可以根据影响力因子来自适应调整聚类算法的参数，以期达到最佳的聚类性能。AIGC技术采用粒子群优化算法，根据每个粒子的影响力因子对聚类算法进行参数调整，以获得较好的聚类性能[5]。AIGC算法可以有效地提高聚类准确率，减少计算时间，并且具有可解释性，可以帮助研究人员进行有效的数据挖掘，为消防救援工作提供准确的数据支撑。

1.6 “新型人工智能技术”是辅助决策的“新手段”

人工智能技术包括机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉等技术。机器学习是一种利用算法构建模型，使计算机可以从历史数据中学习规律，从而预测未来数据，从而解决复杂问题的技术[6]。深度学习是利用大量数据来训练多层次的神经网络，实现计算机自动学习。自然语言处理是利用计算机处理自然语言，如语音识别、机器翻译等。计算机视觉技术可以利用计算机识别图像，实现自动识别、识别物体、分类物体等功能。

ChatGPT是一种基于自然语言处理和机器学习技术的新型对话机器人技术，它能够模仿人类的语言行为，通过训练对话模型来实现自动对话。ChatGPT技术是基于Transformer网络架构，其中GPT（Generative Pre-Training）技术是一种先进的自然语言处理方法，专门用于生成文本。ChatGPT技术利用GPT技术和预训练模型，可以从给定的上下文中生成与问题相关的回复。这种技术具有优秀的自然语言理解能力，不仅能够自动进行对话，还能根据上下文以及用户输入的语句来生成适当的回复，从而帮助机器人更准确地理解用户的意图，更好地满足人类需求。在消防工作中，ChatGPT技术能协助处理繁琐的信息录入、整理、表达等工作[7]，从而提高救援行动的效率和响应速度。

2 信息化技术在人员管理方面的应用展望

人的信息化，是基础也是难点，由于被管理对象不是静态的，而是具有深刻“社会化”属性的复杂个体，信息化管理的应用往往不是“技术水平”决定的，需要结合技术手段、规章制度等要素配合进行。

2.1 静态数据要汇聚贯通

针对消防员、文员、专职队员建立完备的基础数据库并每年更新维护，个人数据要注入“大数据池”，其他系统从里面统一调取数据，并根据考核结果反馈更新“大数据池”的人员信息，实现全国队伍的统一管理、统一指挥。当然，除了人员，车辆、装备、队站、水源等相对静态的数据也需要纳入“大数据池”，这是最基础也是工作量最大的一步。

2.2 动态数据要实时精准

除了静态数据，人员位置信息、生命体征、行为动作等动态信息也需要根据任务需求精准掌握，例如，作战指挥时我们需要个人位置、生命体征等数据，队伍管理中需要人员身体、心理状况的数据，督导检查时需要历史位置、行为管理的数据。这就需要多维度获取实时精准的数据，并且做好数据的安全保密，根据职责、权限按需提供查询。

2.3 感知手段要丰富多样

利用个人穿戴设备获取生命体征数据，利用自组网、室内定位技术获取消防内攻人员的状态信息，利用行为识别技术预警火场安全风险和日常队员的高危行为。目前，针对人员管理的装备和技术手段种类较多，需要我们结合队伍实际需求甄别使用。

2.4 分析模型要科学实用

数据采集是为队伍职业化、专业化、正规化而服务的。职业化体现在选人用人、干部考核等方面，根据评价体系建立相应的分析模型，并进行决策。专业化是通过数据分析，从身体、心理、学习能力、工作业绩等多个维度对个人作出专业的评价指标，供领导决策参考。正规化是将规章制度和信息化手段结合起来，通过消防员心理数据、日常训练数据、风险行为数据等方面，分析查找单位的风险漏洞，也可以通过信息化手段规范化管理，提升数据服务决策、支持管理的效能，助推正规化建设全面提质升级。

3 信息化技术在装备建设方面的应用展望

目前，装备的信息化已成为亟待解决的痛点，各级装备信息化管理现状与“物联网”技术的飞速发展不相匹配。为了实现装备信息化，应基于互联网思维，在统一架构和标准下，接入各类装备感知信息。

3.1 用好各类装备信息采集手段

综合利用5G、物联网、自组、宽带卫星等多种信号传输方式，采集车辆、装备、物资、药剂等数据，实现救援行动全过程记录，装备性能全周期采集，物资药剂全要素管理，切实提升工作效率、降低劳动强度。通过射频技术，实现对装备毫秒级的实时监控，记录装备的位置、状态等信息。利用各类传感器、物联网技术实现对消防车辆位置、状态、载水量等数据的实时监控，自动提醒可持续作战时间。利用自组网、5G技术，现场自动三维建模，实现对内攻人员、装备全要素的监测，实现救援战场“透明化”，确保现场作战安全。

3.2 探索新装备应用场景

装备信息化还体现在新技术、新科技与传统的消防装备相结合的方面，如在消防头盔上加装传感器或AR眼镜，可以显示火场的温度、有毒气体等信息。配合智慧城市、BIM建模等数据使用，让指挥员具备“透视”功能，直观看到着火建筑平面图、自动消防设施运行情况、着火楼层、人员被困位置等信息，还能通过交互功能启动自动灭火装置、指导被困人员逃散。低轨卫星通信技术能为队伍在断网、断电、断路的条件下提供高带宽、低延迟的各类通信服务，指挥员将使用类似手机大小的卫星终端实现语音、视频通信和数据传输。

3.3 发挥新装备无人化优势

装备信息化还体现在装备无人化方面，目前国内外各类机器人技术发展迅速，美国公司发布的最新款机器人，能实现自主奔跑、跳跃和做各种动作，运动能力和人类无异。各类仿真生物技术发展迅速，美国公司发布的最新机械臂机器狗，能在各类危险救援现场执行排险任务，仿生机器蜜蜂能深入各类场所内部开展灾情侦察。日本公司研发的消防灭火机器蛇，能灵活伸入到狭小空间开展内攻灭火。

4 信息化技术在系统建设方面的应用

系统信息化可以提升消防救援的战斗力，要进一步利用好数据、模型为消防救援的业务系统服务。消防救援队伍和代表地方党委政府的应急部门是相互依托、平台共建、信息互通、深入融合的关系，开展系统建设时，以政府信息化建设的基础资源为依托，寻求政策和资金支持。

4.1 智能化的调度指挥系统

未来，灾情的自动感应成为消防获取灾情的主要途径，消防指挥中心会利用智慧城市、国家预警平台，建立空、地一体的灾情感应体系，及时发现灾情。在力量调派环节，通过将灾情数据汇入系统的灾情分析模型就能确定灾害等级，自动精准、快速调集周边救援力量。在初期处置环节，绝大部分火灾都会被扑灭，大量的智能监测装置能及时发现火灾，传感器、图像识别等技术能预判灾害的发生，提前处置风险隐患，将灾害损失和影响降到最低。在力量投送环节，投送的不仅有消防员，还有无人机、机器人、精准灭火药剂等，投送方式也是基于智慧城市、智慧交通的智能化、高优先级投送。

4.2 模型化的预案推演系统

未来的预案，不仅体现在三维、立体、全息投影等载体形式上，还会体现在“可变”上。预案系统的核心是依据灾害特点、任务需求和各类资源建立的预案模型，输入不同灾情、环境、气象条件等信息，得出最优的作战方案。火灾发生时，预案就可以直接转换为行动方案，为作战指挥提供决策依据。灾害救援千变万化，不是一个简单的模型就能描述清楚，需要大量的辅助信息作为数据支持，这是未来预案推演系统的发展趋势。

4.3 高仿真的训练演练系统

依托全息影像沙盘，真实模拟灾情发生、力量调度、途中行进、到场处置各个环节。在重要演练、重大消防安保行动中，能在沙盘上清晰展示行动全貌。在日常“六熟悉”、战法训练中，通过元宇宙方式，虚拟火灾现场全流程救援行动，最大限度还原真实场景，大幅提升训练的质量和效果。同时，消防员可以通过虚拟现实（VR）技术进行模拟训练，提高实战能力。利用ChatGPT模型相关插件的智能作图功能，对救援VR场景不断更新和优化，随机更改灾情、环境条件，提升虚拟场景的真实性。ChatGPT模型能以较低成本为消防员开展“六熟悉”、单兵训练、战术训练、合成训练等科目，提升消防员判断能力、承受能力、应变能力、避险能力，使实战化训练更加科学、高效。ChatGPT模型还可以作为一个操作方便的智能问答系统，帮助消防员学习和巩固消防专业知识，获取国内外先进的消防安全技术和理念，全方位提升队员的理论、实践水平。

4.4 自动化的智能分析系统

AIGC技术可以帮助消防队员迅速获取现场环境信息，并为其提供快速的控制和决策。通过智能感知系统，可以收集现场的烟雾浓度、温度等信息，并根据收集的信息自动调节灭火器的水压、流量等参数，有效提高消防救援的效率。此外，AIGC技术还可以帮助消防队员快速建立灭火救援路线，通过路径规划算法和实时环境信息，选择合适的路径，从而有效提高消防救援的效率。总的来说，AIGC技术可以有效提高消防救援的效率和安全性，为消防队伍提供支持。

4.5 类人化的辅助决策系统

ChatGPT可以为抢险救援提供技术支持，能自动识别火灾状况、分析火灾状况，实时识别火灾的类型、火势程度、烟雾种类、风向以及报警者的位置，帮助救援人员有效分配救援资源。帮助消防指挥中心更快查询到火灾处置建议方案，减少救援时间，提高救援效率。实时跟踪和收集消防救援行动中的数据，从而帮助救援人员快速获取有效的救援信息，帮助消防救援部门更好地协调救援行动，确保救援行动的有效开展。

4.6 高仿真的三维建模系统

ChatGPT模型可通过智能绘图功能，对无人机、布控球等观测手段制作的三维建模图像，进行立体化加工，修复局部细节和内部情况，提供建筑物内外三维立体图。侦查人员或作战人员进入建筑内部后，可以根据单兵音视频和定位设备传输的最新信息，实时对建筑物三维立体图的局部信息进行更新和补充，持续修正可疑点。在此基础上，指挥员可以根据立体化“沙盘图”制定有效的救援策略，预先了解建筑物的结构和布局，防止安全事故发生。

4.7 全方位的安全管控系统

现场安全管控平台利用ChatGPT模型自主训练功能，预先学习各类现场爆炸、垮塌、轰燃等突发性灾害的发生特征并建立相关预测模型，然后利用各类传感器，实时搜集、汇总现场信息，自动分析威胁救援人员安全的事件发生概率，及时发出预警信号，打破仅靠指挥员经验预判灾情的局限性。实时分析内攻人员的单兵图像，对一些危险信号提出紧急避险的建议。

5 结束语

信息化技术在消防救援工作中的应用前景日益广阔，为提升消防救援的效率和准确性带来了前所未有的机遇。从人员管理到装备建设，再到系统建设，信息化技术的全面应用不仅优化了资源配置，还增强了消防队伍的应急响应能力和决策支持水平，使消防救援工作变得更加高效、智能和精准。

参考文献

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