大模型在消防救援指揮中的應(yīng)用研究

2024-01-0214:30鐘波\t"/page/2024/0102/_blank"消防界訂閱

2023年8期

收藏\o"分享到微博"\o"分享到微信"\o"分享到QQ"\o"分享到QQ空間"關(guān)鍵詞：\t"/page/2024/0102/_blank"供水\t"/page/2024/0102/_blank"救援\t"/page/2024/0102/_blank"消防鐘波摘要：新時(shí)期，消防救援指揮面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻。信息繁雜、整合困難，高效獲取有效的價(jià)值信息需求日益增加，導(dǎo)致傳統(tǒng)的消防救援指揮模式在數(shù)據(jù)支撐方面出現(xiàn)明顯短板。尤其隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城市消防救援任務(wù)變得更加復(fù)雜，依賴于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)的消防救援指揮決策模式難以適應(yīng)消防救援指揮現(xiàn)實(shí)要求。運(yùn)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和人工智能技術(shù)整合、挖掘海量消防數(shù)據(jù)，有助于實(shí)現(xiàn)消防數(shù)據(jù)自動(dòng)挖掘、關(guān)聯(lián)分析，為消防救援指揮科學(xué)決策提供全面、準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。本文在深入研究大模型在消防救援指揮中的應(yīng)用可行性基礎(chǔ)上，深入探討了模型數(shù)據(jù)支撐、數(shù)據(jù)分析和具體應(yīng)用，以期為消防救援指揮體系建設(shè)提供思路。關(guān)鍵詞：消防救援；大數(shù)據(jù)技術(shù)；人工智能；5G技術(shù)隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，大模型已經(jīng)在諸多領(lǐng)域證明了其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，如自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別等。這些模型在實(shí)時(shí)分析龐大數(shù)據(jù)集、進(jìn)行復(fù)雜動(dòng)態(tài)響應(yīng)等任務(wù)上具有顯著優(yōu)勢(shì)[1]。在消防領(lǐng)域，特別是在基于海量城市與消防相關(guān)數(shù)據(jù)的分析中，這些能力尤為關(guān)鍵。應(yīng)用于消防救援指揮中，可以極大增強(qiáng)消防救援指揮中心對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況的實(shí)時(shí)掌握，提升消防救援指揮效率，顯著加快響應(yīng)速度，為救援人員在關(guān)鍵時(shí)刻制定科學(xué)合理的救援方案提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。消防救援指揮可以更加精確調(diào)度資源，優(yōu)化救援流程，最終達(dá)到減少財(cái)產(chǎn)損失和保護(hù)公眾安全的目的。一、大模型技術(shù)用于消防救援指揮的可行性研究將大模型技術(shù)引入消防救援指揮體系，具備現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)和技術(shù)可行性。（一）信息化專項(xiàng)建設(shè)奠定現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)當(dāng)前，信息化技術(shù)已廣泛、深度融入各行業(yè)領(lǐng)域，引領(lǐng)各行業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新發(fā)展，驅(qū)動(dòng)各行業(yè)形態(tài)轉(zhuǎn)型升級(jí)。在此背景下，我國(guó)信息化基礎(chǔ)建設(shè)已基本完善。在信息基礎(chǔ)設(shè)施和5G技術(shù)帶動(dòng)下，信息技術(shù)推動(dòng)業(yè)務(wù)融合貫通、數(shù)智決策，信息技術(shù)已覆蓋消防業(yè)務(wù)各個(gè)領(lǐng)域，消防數(shù)據(jù)與信息技術(shù)深度融合，產(chǎn)生了大量消防火災(zāi)水源、周邊交通狀況、城市建筑、作戰(zhàn)單位出戰(zhàn)能力、參戰(zhàn)車輛供水能力、社會(huì)聯(lián)動(dòng)單位、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位等大量數(shù)據(jù)，為消防救援指揮體系的數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。此外，隨著信息技術(shù)的應(yīng)用日益深入，消防部隊(duì)工作模式發(fā)生顯著變化，基于消防數(shù)據(jù)分析、支撐的消防救援指揮應(yīng)用取得一定實(shí)踐成果，如消防隱患跟蹤、語音通知、消防一張圖等，消防大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)踐已積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（二）技術(shù)可行性高當(dāng)前，大數(shù)據(jù)模型研究和應(yīng)用日益廣泛，大數(shù)據(jù)在自然語言識(shí)別、圖像識(shí)別、語音識(shí)別等領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，并為消防救援指揮應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。其技術(shù)可行性主要體現(xiàn)在多個(gè)方面：消防大模型下自然語言識(shí)別和語音識(shí)別可用于消防火災(zāi)預(yù)測(cè)、初期響應(yīng)策略制定、消防信息整合、語義指令識(shí)別等方面，有助于在復(fù)雜信息中整合各種作戰(zhàn)信息并為消防救援決策提供數(shù)據(jù)判斷依據(jù)；大數(shù)據(jù)下的圖像識(shí)別和模型訓(xùn)練等技術(shù)，能夠有助于快速識(shí)別火源和火勢(shì)發(fā)展，有助于火場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)分析和資源調(diào)度；大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析能力在歷史火災(zāi)趨勢(shì)、火災(zāi)數(shù)據(jù)、城市其數(shù)據(jù)挖掘等方面能夠?yàn)橄阑馂?zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)和防范提供依據(jù)；借助大模型模擬消防救援，搭建消防救援火災(zāi)虛擬環(huán)境，有利于實(shí)現(xiàn)消防救援指揮模擬訓(xùn)練，增強(qiáng)指揮體系應(yīng)急處置能力[2]。由此可見，大模型技術(shù)應(yīng)用于消防救援指揮體系具有較高的技術(shù)可行性。二、基于大模型的消防救援指揮體系研究當(dāng)前，我國(guó)消防系統(tǒng)各子系統(tǒng)已基本建設(shè)完成各類信息系統(tǒng)，并積累了海量的消防數(shù)據(jù)資源?；诟黝悢?shù)據(jù)資源和大數(shù)據(jù)模型分析，能夠?qū)崿F(xiàn)各類數(shù)據(jù)資源整合，為消防救援指揮體系提供決策數(shù)據(jù)支持與支撐。（一）模型數(shù)據(jù)支撐在現(xiàn)代消防救援作戰(zhàn)指揮中，準(zhǔn)確、全面獲知現(xiàn)場(chǎng)信息是科學(xué)決策的前提。結(jié)合消防救援指揮現(xiàn)場(chǎng)工作發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)指揮可能涉及的信息包括現(xiàn)場(chǎng)地理信息、作戰(zhàn)能力計(jì)算、事件關(guān)聯(lián)信息、現(xiàn)場(chǎng)視頻信息、事故場(chǎng)所信息、事故案件信息等。現(xiàn)場(chǎng)空間信息包括消防水源（市政消火栓、消防水池、天然水源）、氣象信息（風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和濕度等）、周圍道路狀況（市政道路通行狀況、通行能力等）、周圍建筑（建筑名稱、建筑功能、建筑結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)物質(zhì)、與火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)距離等）等信息；作戰(zhàn)能力計(jì)算主要為消防作戰(zhàn)部隊(duì)作戰(zhàn)能力計(jì)算與評(píng)估，數(shù)據(jù)包括參戰(zhàn)部隊(duì)出戰(zhàn)能力（最大供液量、可出水槍數(shù)、泡沫管數(shù)和可供液時(shí)間等）、泡沫液供液能力（保證供液強(qiáng)度的供液能力和持續(xù)供液時(shí)間）、現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)車輛供水能力、現(xiàn)場(chǎng)消火供水能力（消火栓、消防水池、天然水池供水能力和供水強(qiáng)度等）、供水需求（消防滅火、冷卻、水幕和洗消需用水量）；事件關(guān)聯(lián)信息包括社會(huì)聯(lián)動(dòng)單位信息（名稱、職能、聯(lián)系方式等）、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)單位（名稱、職責(zé)和聯(lián)系方式）、專家信息庫(kù)（姓名、專業(yè)、參戰(zhàn)案例、聯(lián)系方式等）；現(xiàn)場(chǎng)視頻信息包括道路監(jiān)控、消防車載視頻、消防單兵視頻、建筑內(nèi)部視頻、無人機(jī)視頻、衛(wèi)星圖像等火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及周圍視頻信息；事故場(chǎng)所信息包括建筑基本信息（建筑物名稱、層數(shù)、高度、建筑結(jié)構(gòu)、聯(lián)系人等）、建筑設(shè)計(jì)圖（總平圖、樓平圖、BIM圖、消防設(shè)施分布圖等）、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息（火災(zāi)點(diǎn)位置信息、燃燒物質(zhì)、人員被困及傷亡情況、過火面積等）、滅火救援預(yù)案（預(yù)案名稱、預(yù)案流程、疏散方案、實(shí)戰(zhàn)演練信息等）、監(jiān)督檢查（消防設(shè)施運(yùn)行記錄、行政審批記錄、監(jiān)督檢查記錄等）；事故案件信息包括事故地點(diǎn)、報(bào)警人信息、受困人員信息、燃燒物質(zhì)、參戰(zhàn)單位、作戰(zhàn)車輛和相關(guān)裝備信息[3]。數(shù)據(jù)抽取時(shí)，考慮到多源數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的復(fù)雜性，消防救援指揮大模型平臺(tái)建設(shè)應(yīng)統(tǒng)一、規(guī)范數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，并與數(shù)據(jù)來源系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口形式采集數(shù)據(jù)，滿足大模型數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)和運(yùn)算要求。由于消防大模型涉及的數(shù)據(jù)信息規(guī)模較大且來源復(fù)雜，為滿足大模型運(yùn)行性能和實(shí)施動(dòng)態(tài)運(yùn)算要求，需要建立消防大數(shù)據(jù)湖。首先，整理各類數(shù)據(jù)，可采用大型模自然語言處理能力，提取關(guān)鍵信息，如實(shí)體、關(guān)系和情感，通過整合來自多個(gè)來源的信息，建立起更加全面的知識(shí)圖譜；其次，建立分布式存儲(chǔ)和計(jì)算框架，以此降低大模型建設(shè)、存儲(chǔ)和運(yùn)行成本，分布式框架可采用ETL部件和SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。平臺(tái)建設(shè)時(shí)，采用ETL部件對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，篩選結(jié)果存儲(chǔ)于SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)向上集中[4]。（二）數(shù)據(jù)分析大模型在消防數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析中發(fā)揮著重要作用，尤其在提高消防救援效率、精確性和決策質(zhì)量方面。火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：通過分析歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)、建筑信息、氣候變化和人口分布等因素，大模型可以預(yù)測(cè)特定區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)；資源分配和調(diào)度優(yōu)化：根據(jù)火災(zāi)情況和可用資源（如消防車輛、人員、水源），優(yōu)化資源分配和調(diào)度計(jì)劃；救援路線規(guī)劃：分析交通狀況和道路網(wǎng)絡(luò)，為救援車輛規(guī)劃最有效的到達(dá)路徑；消防預(yù)案優(yōu)化：基于過往案例和當(dāng)前數(shù)據(jù)分析，更新和優(yōu)化消防預(yù)案，提高應(yīng)對(duì)類似事件的效率；事件分析和報(bào)告：對(duì)火災(zāi)事件進(jìn)行詳細(xì)分析，生成報(bào)告，以提高未來事件的響應(yīng)效率和效果[5]。（三）消防大模型具體應(yīng)用可基于各類信模型息支撐，指揮中心和現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮終端快速、準(zhǔn)確、全面評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)火情，并根據(jù)模型計(jì)算科學(xué)決策、語音下達(dá)作戰(zhàn)指令。消防大模型具體應(yīng)用包括以下幾個(gè)方面[6]。1.參戰(zhàn)單位分析按照火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況，根據(jù)消防預(yù)案要素，分析消防單位的歷史響應(yīng)記錄和能力數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)其在特定情況下的表現(xiàn)，如單位響應(yīng)時(shí)間、設(shè)備能力和歷史表現(xiàn)、參戰(zhàn)單位能力評(píng)估和參戰(zhàn)單位的位置，獲取參戰(zhàn)單位機(jī)構(gòu)、人員、位置和消防救援能力等信息，提出具體的任務(wù)分派建議，確保每個(gè)單位的能力得到最有效利用，實(shí)現(xiàn)消防救援指揮精確管理，提高消防救援現(xiàn)場(chǎng)作戰(zhàn)效率。2.作戰(zhàn)車輛分析基于作戰(zhàn)車輛傳感器、性能參數(shù)等信息，采集作戰(zhàn)車輛基本信息（長(zhǎng)、高、寬、重量等）、數(shù)量、性能參數(shù)、滅火藥劑儲(chǔ)量、隨車裝備等信息，根據(jù)作戰(zhàn)車輛任務(wù)需求從距離、可行進(jìn)路徑、所匹配的駕駛?cè)藛T、車輛性能等分析參戰(zhàn)車輛。同時(shí)，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的變化情況動(dòng)態(tài)調(diào)整車輛和資源分配，為消防救援指揮提供作戰(zhàn)物資信息支撐[7]。3.現(xiàn)場(chǎng)信息分析融合5G和無線通信技術(shù)，作戰(zhàn)指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮終端、作戰(zhàn)車輛、手持終端APP、參戰(zhàn)人員單兵裝備等實(shí)時(shí)通信，大模型對(duì)實(shí)時(shí)視頻、實(shí)時(shí)語音進(jìn)行圖像識(shí)別、語音識(shí)別，解析現(xiàn)實(shí)情況，利用自然語言處理可將現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況、交通實(shí)時(shí)狀況、火災(zāi)準(zhǔn)確位置、燃燒物質(zhì)、被困人員數(shù)量、傷亡情況等信息提取，以視頻、圖片、文字等形式匯總至消防救援指揮中心，指揮中心利用大模型分析出最佳指令建議，供指揮人員下達(dá)命令。通過5G基站、無線通信傳達(dá)至現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)指揮終端、單兵裝備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息和指揮指令的交互[8]。4.作戰(zhàn)指揮演練在日常作戰(zhàn)指揮演練中，基于大模型分析歷史作戰(zhàn)數(shù)據(jù)，建立作戰(zhàn)指揮演練任務(wù)，拆分需要的參戰(zhàn)單位作戰(zhàn)能力、作戰(zhàn)車輛、泡沫液供液能力、消防水供應(yīng)能力、現(xiàn)場(chǎng)供水需求計(jì)算等數(shù)據(jù)。指揮演練時(shí)，利用電子沙盤、VR等技術(shù)推演消防火災(zāi)和作戰(zhàn)標(biāo)會(huì)，并將作戰(zhàn)指令下達(dá)至移動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)指揮終端，開展作戰(zhàn)指揮演練動(dòng)作。作戰(zhàn)指揮演練結(jié)束后，大模型再對(duì)作戰(zhàn)指揮演練整個(gè)過程進(jìn)行結(jié)論評(píng)估，為消防火災(zāi)救援實(shí)戰(zhàn)指揮提供智力支持。5.指揮作戰(zhàn)輔助分析基于消防大數(shù)據(jù)模型，借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法訓(xùn)練消防數(shù)據(jù)，消防大模型可實(shí)施計(jì)算參戰(zhàn)單位作戰(zhàn)力量、泡沫供液能力、消防供水能力、現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)車輛供水能力和現(xiàn)場(chǎng)供水需求等。參戰(zhàn)單位出戰(zhàn)力量計(jì)算：根據(jù)消防火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)救援需求評(píng)估和參戰(zhàn)單位消防救援能力數(shù)據(jù)，計(jì)算最大供液量、可出水槍數(shù)、泡沫管槍數(shù)和可供液時(shí)間等數(shù)據(jù)；供液能力計(jì)算：計(jì)算供液能力和供液時(shí)間；消防供水能力：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)消火栓、消防水池和天然水源等數(shù)據(jù)計(jì)算消防滅火供水強(qiáng)度、供水時(shí)間等數(shù)據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)車輛供水能力：根據(jù)參戰(zhàn)單位作戰(zhàn)裝備計(jì)算供水強(qiáng)度和供水時(shí)間；供水需求計(jì)算：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)火情和發(fā)展預(yù)測(cè)評(píng)估現(xiàn)場(chǎng)消防滅火、冷卻、水幕和洗消等環(huán)節(jié)需水量。6.聯(lián)動(dòng)社會(huì)單位和專家技術(shù)支持考慮到城市消防火災(zāi)多發(fā)生在建筑物密集、人員集中地區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，消防救援指揮時(shí)需聯(lián)動(dòng)社會(huì)單位協(xié)調(diào)支持?；谙来髷?shù)據(jù)收集和整合，消防救援指揮中心獲取相關(guān)信息，并聯(lián)系社會(huì)聯(lián)動(dòng)單位，獲得社會(huì)聯(lián)動(dòng)單位支持，為消防救援指揮科學(xué)決策提供條件。針對(duì)化工企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)、大型綜合體等特殊消防火災(zāi)，由于其消防火災(zāi)處理復(fù)雜性，需聯(lián)動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜姨峁┘夹g(shù)、智力支持。消防救援指揮中心可基于大模型在專家?guī)熘谐槿＜遥@得專家聯(lián)系方式，并通過在線平臺(tái)共享消防火災(zāi)相關(guān)信息，聯(lián)動(dòng)各領(lǐng)域?qū)＜覟橛卸居泻?、易燃易爆等?fù)雜火災(zāi)事故處置提供技術(shù)支持。7.消防文書分析借助消防大模型平臺(tái)的各類信息分析整合、自然語言識(shí)別功能，由系統(tǒng)自動(dòng)收集整合現(xiàn)場(chǎng)接警、事故場(chǎng)所、參戰(zhàn)單位、現(xiàn)場(chǎng)裝備、處置流程等相關(guān)信息，并將消費(fèi)救援指揮人