基于智能技术的水域救援指挥调度系统设计与优化研究.pdf

信 息 与 网 络水上安全 2023 年 第11期44第一作者简介：项有群，男，本科，研究方向为接警调度、灭火救援。基于智能技术的水域救援指挥调度系统设计与优化研究项有群，徐 箭（温州市消防救援支队，浙江 温州 325000）摘要：本文旨在设计和优化基于智能技术的水域救援指挥调度系统。分析了现有系统的局限性以及智能技术在其他领域的应用情况。探讨了智能技术在水域救援中的潜在应用，介绍了基于智能技术的水域救援指挥调度系统的设计原则和架构，并解释了系统各个模块的功能和相互关系。讨论了系统的优化方法和策略，并提出了性能评估的方法。通过实际案例研究，应用设计的系统进行了实际调度，并评估了系统的应用效果和成果。本文可以相关研究提供参考和指导。关键词：智能技术；水域救援；救援指挥；指挥调度0 引言水域救援是一项关键的紧急救援任务，涉及对水上事故、灾害和溺水事件的快速响应和救援行动1。传统的水域救援指挥调度系统往往依赖于人工判断和经验，容易受到人为因素和信息不对称的影响，导致调度效率低下和救援响应时间延长。为了克服这些挑战，智能技术的应用在水域救援中日益受到关注。在其他领域，智能技术已经取得了显著的成果。因此，将智能技术应用于水域救援指挥调度系统是一个具有潜力和迫切需求的方向。本研究旨在设计和优化基于智能技术的水域救援指挥调度系统，以应对水域救援中的挑战，提高救援行动的效率和准确性，为救援人员提供更好的决策支持和资源调配。1 智能技术在水域救援中的应用1.1 智能技术在水域救援指挥调度中的应用潜力通过智能技术的引入，可以实现多个方面的改进和增强。首先，智能技术能够进行实时数据分析和决策支持，帮助指挥员迅速获取准确的救援场景信息并做出科学的决策。通过机器学习算法，系统能够识别和预测潜在的危险情况，如溺水事件、漩涡等，从而提供相应的应对措施。其次，智能技术在资源调配和协同作业方面具有重要作用。通过实时监测和数据分析，系统能够优化救援资源的分配方案，如派遣救生艇、救生人员和无人机等，以提高救援行动的效率和准确性。此外，智能技术的应用还可以提高救援响应速度和资源利用效率，通过智能化的指挥调度系统，救援人员可以快速响应救援需求，并最大限度地利用救援资源2。1.2 机器学习、人工智能、无人机等技术的可能用途机器学习、人工智能和无人机等技术在水域救援中具有广泛的应用潜力。通过机器学习算法，可以进行数据分析和预测，提前识别潜在的水域救援场景和风险。机器学习还可优化资源调配和路径规划，确保救援人员和设备能快速到达目标区域，提高救援行动效率。人工智能技术能够建立智能指挥调度系统，辅助指挥员进行智能化指挥和资源协调。同时，语音识别和自然语言处理技术有助于智能交互和指挥沟通。无人机在水域救援中可进行空中侦察和监视，提供实时的救援场景信息。此外，无人机可用于物资投送和救援支持，快速将救生物资投放到目标区域。它们还可协助搜索和救援行动，快速扫描水域，缩短搜救时间并提高成功率。1.3 智能技术对水域救援效率和准确性的影响智能技术在水域救援中的应用对救援效率和准确性产生显著影响3。首先，智能技术能够提高救援响应速度，通过实时数据分析和预测，快速识别潜在的危险情况和救援需求，帮助救援人员迅速作出决策和行动。其次，智能技术的资源调配和路径规划优化能信 息 与 网 络Maritime Safety 水上安全45够提高救援行动的效率，确保救援人员和设备迅速到达目标区域，最大程度地利用救援资源，缩短救援时间。此外智能技术的应用提供了准确的数据分析和决策支持，辅助指挥员在复杂的救援环境中作出精确的决策，提高救援行动的准确性和安全性。通过智能指挥调度系统，救援人员可以快速获取实时信息和指令，协同作业，提高救援行动的协调性和整体效果。综上所述，智能技术的应用为水域救援带来了显著的提升，提高了救援效率和准确性，使救援人员能够更有效地应对紧急情况，挽救更多的生命和财产。2 水域救援指挥调度系统的设计与实现2.1 基于智能技术的水域救援指挥调度系统的设计原则和架构首先系统应具备实时性和准确性，能够快速获取并处理水域救援相关的数据和信息。其次系统需要具备灵活性和可扩展性，能够适应不同的救援场景和需求。此外，系统应具备高度可视化和直观性，使指挥员能够清晰地了解救援现场的状况和资源分配情况。最后系统设计应考虑信息安全和隐私保护，确保救援数据的保密性和完整性。基于这些原则，基于智能技术的水域救援指挥调度系统的架构包括以下模块：数据采集模块、数据处理与分析模块、决策支持模块、资源调配模块和可视化展示模块。2.2 系统中各个模块的功能和相互关系1）数据采集模块。负责从各种传感器、监控设备和外部数据源中获取实时的水域救援相关数据，如海洋环境数据、搜救人员位置、救援设备状态等。2）数据处理与分析模块。对采集的数据进行预处理和分析，包括数据清洗、特征提取和数据挖掘等。该模块还可应用机器学习算法，进行数据分类、预测和模式识别，为后续的决策支持提供准确的信息。3）决策支持模块。基于数据处理与分析的结果，为指挥员提供决策支持。该模块可以利用人工智能技术，模拟救援专家的决策过程，帮助指挥员做出科学、准确的救援决策。4）资源调配模块。根据决策支持模块的输出结果，对救援资源进行优化的调配。该模块可以考虑救援设备的位置、状态和可用性，以及搜救人员的能力和分布情况，从而实现最佳的资源利用和调度。5）可视化展示模块。将系统的数据和决策结果以可视化的方式呈现给指挥员，包括实时的救援场景图像、资源分布图、路径规划等。这样，指挥员可以直观地了解救援现场的状况，作出相应的调度和指挥决策。2.3 系统的数据输入、处理和输出流程系统的数据输入流程涉及数据采集模块，负责从各种传感器和外部数据源中收集水域救援相关的数据。这些数据可以包括海洋环境数据、搜救人员位置、救援设备状态等。数据处理和分析流程发生在数据处理与分析模块中。该模块对采集的数据进行预处理、特征提取和数据挖掘，以便进行后续的决策支持和资源调配。决策支持模块接收数据处理与分析模块的输出结果，利用人工智能技术进行决策支持。该模块可以模拟救援专家的决策过程，提供准确的救援建议和决策方案。资源调配模块接收决策支持模块的输出结果，并根据救援资源的位置、状态和可用性进行优化的调配。该模块可以实现救援资源的动态调度，确保最佳的资源利用和响应效率。最后，可视化展示模块将系统的数据和决策结果以可视化的方式呈现给指挥员。这样指挥员可以直观地了解救援现场的情况，并作出相应的指挥决策和调度安排。3 系统优化与性能评估3.1 优化方法和策略针对水域救援指挥调度系统的优化，可以采取以下方法和策略：1）数据质量和准确性的提高。通过优化数据采集过程、引入更精确的传感器设备以及实施数据清洗和校正等措施，提高数据的质量和准确性。这有助于减少错误决策的可能性，提高系统的可靠性。2）算法和模型的优化。针对数据处理、决策支持和资源调配模块中使用的算法和模型，进行优化和改进。可以通过调整参数、引入更高效的算法或采用混合模型的方式来提高系统的决策准确性和响应速度。3）实时性和响应性的提升。优化系统的架构和实现方式，采用高性能的计算平台和分布式处理技术，以提高系统的实时性和响应性。这样可以确保系统能够快速处理大量数据，并实时生成准确的决策结果和资源调度方案。4）人机交互的改进。优化系统的用户界面和交互方式，使其更加直观、易用和友好。通过提供清晰的信息展示、交互式操作和智能辅助功能，帮助指挥员更好地理解和使用系统，提高指挥调度的效率和准确性。3.2 评估系统的性能和效果评估水域救援指挥调度系统的性能和效果可以采用以下方法：信 息 与 网 络水上安全 2023 年 第11期461）模拟和仿真。通过构建真实场景的模拟环境，模拟各种救援情景和应急事件，评估系统在不同情况下的性能和响应能力。可以通过指定的性能指标，如响应时间、资源利用率和救援成功率，来衡量系统的性能。2）实地试验。在实际的水域救援任务中，将优化后的系统投入使用，并与传统的指挥调度方式进行对比。通过记录实际应用过程中的数据和指挥决策结果，评估优化系统在实际救援行动中的表现和效果。3）性能指标分析。根据系统的设计目标和需求，制定相应的性能指标进行评估。可以考虑指挥调度的准确性、救援行动的效率、资源利用率、响应时间等指标，对系统在不同方面的表现进行定量分析。4）反馈和主观评估。收集指挥员和救援人员的反馈意见和评价，了解他们对系统的使用体验、功能完整性和决策支持的满意度。通过用户满意度调查和用户交互记录等方式，获得主观评估的信息。4 实际案例研究如温州市制定了消防救援支队水域救援力量体系和能力建设实施方案，立足温州洪涝灾害特点，在前期建成“1+3+11”抗洪抢险专业力量体系的基础上，按照重点突出、全域兼顾，响应快捷、体系联动的整体布局要求，统筹构建常规救援、抗洪抢险、排水排涝三大类专业力量。借鉴国际救援“管理、搜索、营救、医疗救护、战勤保障”通用能力标准，配套构建遂行应急通信、装备物资、生活和卫勤建制保障体系。整合现有水域救援专业力量，按照“合理布点、体系完备、专业精锐、支撑有力”的建设目标，积极构建结构合理、编成集约、专业精锐的水域救援力量体系。近五年来共处理 1 067 起水域救援类警情，共出动队伍 1 435 队次，出动车辆 1 633 辆次，出动人员 10 989 人次。近 5 年经过温州的台风有 2019 年 9 号台风“利奇马”2020 年 4 号台风“黑格比”2021 年 6 号台风“烟花”2022 年 11 号台风“轩岚诺”12 号台风“梅花”。专业队力量（1 384 件救生衣，4 辆水泵车，66 台抽水机，14 台发电机，1 套水下机器人，68 艘专业舟艇，3 辆水陆两栖车，9 辆高涉水抢险救援车，49 架无人机，35 台生命探测仪）按照“内河流域、沿海浅水、城市内涝、激流洪水灾害的水面人员搜救为主”的职责定辐射浙南、驰援全省、国内一流的建设目标，全力构建精细化人位，紧紧围绕“立足温州、员编配、标准化装备配备、规范化科学组训、专业化灾害处置”的水域救援队伍“四化体系”依托特勤和城区大队组建 1 支 35 人的省级水域救援队，依托洞头、瑞安、苍南 3 个水城灾害事故相对多发区域大队各组建一支 12 人的市级分队，依托其他 10 个县（市、区）大队各组建一支 8 人的专业班组，形成“省-市-县”三级水域救援力量网络，实现“合理分布、突出重点、覆盖全市”。针对温州灾情特点，投入 1 150 万元，为三级水域队配齐舟艇.潜水，救生等 6 大类 67 种 2 617 件装备5 结束语本文介绍了基于智能技术的水域救援指挥调度系统的设计与优化研究。首先探讨了智能技术在水域救援中的应用潜力，包括机器学习、人工智能和无人机等技术的可能用途。然后详细描述了系统的设计原则和架构，以及各个模块的功能和相互关系。接着讨论了系统的优化方法和策略，包括数据质量提升、算法优化、实时性提升和人机交互改进。还介绍了系统性能和效果的评估方法，包括模拟与仿真、实地试验、性能指标分析和用户反馈。未来，可以进一步研究和优化系统的资源调配策略，考虑更多因素如救援人员技能、船只状态等，提高救援行动的灵活性和适应性。同时，随着技术的发展，可以探索更多先进的救援工具和设备的集成，如机器人救援、虚拟现实等，进一步提升救援效率和成功率。6 参考文献1 马锦琨.探究加强消防队伍水域救援安全防范措施 J.水上安全,2023(3):97-99.2 白雪梅.水域智能应急救援装备发展现状 J.中国船检,2020(8):56-58.1 姜汉卿.消防救援领域水下通信技术的应用与研究分析 J.电子元器件与信息技术,2022,6(8):180-183.