金浩 ，張英香，王吉武，宋煊懿，胡敏瑞，范壯，金晶

(1.中國船舶集團(tuán)有限公司第七一四研究所，北京 100101；2.中國中小企業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心，北京 100082；3.大連船舶集團(tuán)有限公司，遼寧 大連 116005；4.山東蓬渤安全環(huán)保服務(wù)有限公司，山東 煙臺 265600)

0 引言

近些年隨著國家戰(zhàn)略的部署，我國的水上活動(dòng)越來越頻繁，水上突發(fā)事件數(shù)量較多，且時(shí)有發(fā)生重特大事故，因此水上多元救助力量技術(shù)的需求日益提升。

從“東方之星”輪傾覆、重慶公交墜江等事故救援經(jīng)驗(yàn)來看，水上突發(fā)事件的風(fēng)險(xiǎn)增加，水上多元救助力量技術(shù)的需求日益提升。近海水上應(yīng)急事件時(shí)有發(fā)生，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國某河流每年發(fā)生水上突發(fā)事件高達(dá)70 起左右，約5 000 余人遇險(xiǎn)。我國的應(yīng)急救援任務(wù)非常繁重，應(yīng)急指揮和協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)非常重要，時(shí)間緊迫，任務(wù)艱巨，且需要長期性[1]。

水上突發(fā)事故不僅容易造成財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重情況下還會(huì)危害群眾生命，社會(huì)影響極大，有些突發(fā)事件持續(xù)時(shí)間長，危害空間廣，處理復(fù)雜，需要調(diào)動(dòng)和協(xié)調(diào)多個(gè)有關(guān)部門和單位[2]。要有效的處置應(yīng)對，則必須建立結(jié)構(gòu)化的協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)，才能做到及時(shí)防范，快速響應(yīng)[3]。

近些年來，如何進(jìn)行突發(fā)事件的指揮調(diào)度問題在我國引起了廣泛關(guān)注。相關(guān)學(xué)者做過很多研究，劉丹等[4]針對我國的國情，運(yùn)用組織理論，提出了一種應(yīng)急指揮組織結(jié)構(gòu)，包括各級政府應(yīng)急部門、現(xiàn)場指揮部和會(huì)商小組，并結(jié)合三峽防洪應(yīng)急指揮組織對其進(jìn)行分析。張強(qiáng)等[5]主要研究了突發(fā)事件現(xiàn)場應(yīng)急指揮系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，對比分析美日突發(fā)事件應(yīng)急指揮體系，對武漢應(yīng)急指揮體系提出了改進(jìn)建議。吳杰[6]使用鏈接圖法建立救援航行的空間模型,并在建立的模型基礎(chǔ)上規(guī)劃路徑，使得搜索時(shí)間短、訪問節(jié)點(diǎn)次數(shù)少。

國外從很久之前就已開始研究突發(fā)事件如何進(jìn)行應(yīng)急指揮。美國有專門的應(yīng)急指揮系統(tǒng)，它是國家應(yīng)急系統(tǒng)的核心，能在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)使各級組織運(yùn)行效率變高[7]。但其應(yīng)急指揮系統(tǒng)也曾受到相關(guān)學(xué)者的質(zhì)疑，因此研究應(yīng)急指揮系統(tǒng)在不同緊急情況下如何應(yīng)用很有必要[8]。德國的應(yīng)急指揮系統(tǒng)由政府部門、軍隊(duì)、警察等組成[9]。

水上應(yīng)急救援任務(wù)涉及來自不同部門、擁有不同資源的人員及裝備來完成，只有基于“協(xié)同”思想才能最大限度地發(fā)揮一線救援人員的智慧和主動(dòng)性[10]。大數(shù)據(jù)技術(shù)、融合視頻監(jiān)控技術(shù)、人工智能技術(shù)、5G 傳輸技術(shù)等的發(fā)展，為我國水上突發(fā)事件的應(yīng)對指揮提供了技術(shù)基礎(chǔ)。本文聚焦我國水上突發(fā)事件應(yīng)對需求，探討基于智慧協(xié)同救援理念和內(nèi)容，分析水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的基本概念、能力需求、功能組成和關(guān)鍵技術(shù)。

1 水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的概念

水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的作用是在應(yīng)急響應(yīng)期間，建立臨時(shí)機(jī)構(gòu)，以“多元”架構(gòu)下的智能應(yīng)急救助為目標(biāo)，在參照相應(yīng)的應(yīng)急管理制度、應(yīng)急預(yù)案要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合救援的實(shí)際情況，并且遵從指揮關(guān)系和調(diào)度原則，對各方面的救助力量進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)，對水上突發(fā)事件進(jìn)行應(yīng)急處理的活動(dòng)。

水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)是以水上搜救技術(shù)為核心，以大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等為支撐的水上突發(fā)事件應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)，作為工具對水上應(yīng)急預(yù)案進(jìn)發(fā)布實(shí)施，可以進(jìn)行日常的應(yīng)急管理、事故預(yù)測、信息交換共享，以及動(dòng)態(tài)生成指揮救援方案，其主要內(nèi)容包括4 個(gè)方面：

1.1 確定水上突發(fā)事件類型及性質(zhì)

水上突發(fā)事件通常由于天災(zāi)或者人禍等原因?qū)е?，可通過2 種形式來發(fā)現(xiàn)水上發(fā)生突發(fā)事件：一是事件現(xiàn)場人員利用事件發(fā)生現(xiàn)場的各種救援設(shè)備發(fā)射求救信號；二是由巡邏船、漁民等第三方報(bào)告。無論哪種形式，必須首先獲取水上突發(fā)事件的基本信息，突發(fā)事件發(fā)生與否、事件發(fā)生的確切坐標(biāo)位置、突發(fā)事件的對象等。

水上突發(fā)事件根據(jù)原因可分為人為突發(fā)事件、自然災(zāi)害突發(fā)事件和混合突發(fā)事件，按照其后果影響大小，從高到低依次分為特大、重大、較大、一般4 級[11]。

1.2 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)急救援預(yù)案生成

在收到水上突發(fā)事件已經(jīng)發(fā)生的消息后，必須立刻估計(jì)事態(tài)會(huì)如何發(fā)展，通過分析突發(fā)事件引起的事故情況、發(fā)生地點(diǎn)和原因等相關(guān)信息，第一時(shí)間形成現(xiàn)場態(tài)勢圖，并基于歷史數(shù)據(jù)庫和實(shí)時(shí)天氣、水文、應(yīng)急救援力量配備等情況形成應(yīng)急預(yù)案，明確救援路線、人員、方法、裝備等。

1.3 應(yīng)急救援智能決策支撐

1）地理空間環(huán)境分析。近年來，通信、導(dǎo)航、傳感、人工智能等新科技發(fā)展迅速，可以對水上突發(fā)事件現(xiàn)場的環(huán)境信息空間進(jìn)行搜索分析，具備提取環(huán)境的敏感特征參數(shù)、分析路徑、測算空間距離等功能，促進(jìn)應(yīng)急救援決策向智能化發(fā)展。

2）戰(zhàn)術(shù)層次智能任務(wù)規(guī)劃和行動(dòng)管理。依據(jù)水上突發(fā)事件應(yīng)急救援的特點(diǎn)，進(jìn)行應(yīng)急準(zhǔn)備、水上救助基地規(guī)劃管理、救助目標(biāo)與對象分析、應(yīng)急救援仿真模擬、救援現(xiàn)場監(jiān)測與預(yù)警等。

3）救援行動(dòng)實(shí)時(shí)支持。包括救援路徑、行動(dòng)方案優(yōu)化、實(shí)時(shí)地理環(huán)境分析與目標(biāo)識別等。

1.4 救援現(xiàn)場的任務(wù)協(xié)同和調(diào)度

水上應(yīng)急救援行動(dòng)呈現(xiàn)立體化、多方位的趨勢，涉及多救援主體、多類型救援裝備、多目標(biāo)救援場景等，各類型救援人員和救援裝備擔(dān)負(fù)起專門的救援任務(wù)，從而形成救援協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。各主體之間協(xié)作的程度將直接影響應(yīng)急救援的整體效能，制約這些任務(wù)執(zhí)行的條件包括信息交換、任務(wù)間依賴性以及施救主體的決策和行為等。平臺應(yīng)為同時(shí)開展救援工作的各個(gè)參與主體提供動(dòng)態(tài)的施救策略、資源調(diào)配和任務(wù)節(jié)制。調(diào)度方案的生成依賴于實(shí)時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、施救作業(yè)條件監(jiān)測、各個(gè)子任務(wù)執(zhí)行進(jìn)程、意料之外的阻礙等因素，整個(gè)過程形成感知-決策-執(zhí)行-反饋的閉環(huán)。

2 水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的需求分析

2.1 功能性需求分析

2.1.1 能力需求

水上應(yīng)急救援是在水上發(fā)生突發(fā)事件時(shí)采取的一系列救援行動(dòng)，需要及時(shí)準(zhǔn)確地掌握突發(fā)事件的情況，掌握事件發(fā)生的地點(diǎn)、性質(zhì)和危害程度，收集到的信息要準(zhǔn)確，采取行動(dòng)的目標(biāo)明確并且迅速。水上應(yīng)急救援應(yīng)具備應(yīng)急準(zhǔn)備能力、實(shí)時(shí)分析能力、推測示警能力、多元救援力量協(xié)同調(diào)度指揮能力等。

2.1.2 協(xié)同應(yīng)急組織需求

水上突發(fā)事件的發(fā)展趨勢、嚴(yán)重程度很難根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況預(yù)測準(zhǔn)確，并且可能會(huì)有次生事件發(fā)生。由于這些不確定性，需要進(jìn)行應(yīng)急救援的組織具有更為復(fù)雜化、動(dòng)態(tài)化的特點(diǎn)，才能使應(yīng)急救援更為高效。

2.1.3 應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮體系需求

當(dāng)水上突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，應(yīng)急聯(lián)動(dòng)指揮體系能夠依據(jù)事件發(fā)生特點(diǎn)的不同自動(dòng)匹配應(yīng)急預(yù)案，提供相應(yīng)的應(yīng)急措施，做好資源分配。

2.1.4 數(shù)字化預(yù)案管理體系需求

數(shù)字化預(yù)案管理體系含有專家?guī)旌皖A(yù)案庫。專家?guī)靸?nèi)應(yīng)包括突發(fā)事件相關(guān)聯(lián)絡(luò)負(fù)責(zé)人的信息，預(yù)案庫內(nèi)應(yīng)包括不同類型事件預(yù)案的相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行分級分類。數(shù)字化預(yù)案管理體系應(yīng)做到當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí)可以通過預(yù)案庫對比匹配最優(yōu)預(yù)案，并且救援結(jié)束后可以進(jìn)行總結(jié)分析，對預(yù)案進(jìn)行評價(jià)修正。

2.1.5 輔助決策分析體系需求

輔助決策分析體系的作用是作為分析工具幫助指揮人員了解水上突發(fā)事件現(xiàn)場情況，更好地為指揮人員作出準(zhǔn)確判斷，為決策分析提供保障，也因此輔助決策分析需要大量數(shù)據(jù)資源接入作為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2 非功能性需求

系統(tǒng)數(shù)據(jù)需要有準(zhǔn)確性，系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行的前提下能夠快速響應(yīng)，盡量操作方便，可以靈活修改等。

3 水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1 多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)按照模塊化設(shè)計(jì)，將應(yīng)急救援的各作業(yè)模塊集成于統(tǒng)一框架下。數(shù)據(jù)探測層利用傳感器實(shí)現(xiàn)對事故現(xiàn)場環(huán)境信息、氣象水文信息、態(tài)勢信息等的探測，利用現(xiàn)場的有線和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，傳輸和接收各類救援信息。借助多元系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)表示和存儲(chǔ)方法及數(shù)據(jù)提取與分發(fā)等多元數(shù)據(jù)系統(tǒng)技術(shù)，對各類目標(biāo)位置信息、環(huán)境狀態(tài)信息等海量大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，利用各數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的分析和實(shí)時(shí)處理，為決策系統(tǒng)提供相關(guān)信息和情報(bào)。

應(yīng)急救援部門根據(jù)事件發(fā)生現(xiàn)場的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)信息，利用專家系統(tǒng)、數(shù)字化預(yù)案管理體系、標(biāo)準(zhǔn)和裝備庫體系等，采用多任務(wù)協(xié)同技術(shù)，給出準(zhǔn)確可靠的救援作業(yè)方案，完成險(xiǎn)情預(yù)警、救援決策、行動(dòng)規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)對多元救助力量的的協(xié)同調(diào)度。圖1 為以應(yīng)急決策系統(tǒng)為主的復(fù)雜水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)模型。

圖1 多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)模型Fig.1 Multi-relief assistance capacity collaborative dispatching system architecture model

3.2 多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)協(xié)同規(guī)劃設(shè)計(jì)

多元救助力量協(xié)同調(diào)度一般由地理、職能分散的多個(gè)部門參與，需要這些部門的協(xié)作規(guī)劃。各部救援力量擔(dān)負(fù)專門的任務(wù)。在整個(gè)過程中，根據(jù)不同應(yīng)急方案行動(dòng)之間的關(guān)系，通過協(xié)調(diào)機(jī)制對協(xié)作過程進(jìn)行分析調(diào)整。如果協(xié)調(diào)無效，各部門的信息交互將會(huì)發(fā)生混亂，導(dǎo)致協(xié)調(diào)結(jié)果難以確定，最終方案調(diào)整失敗。

本文研究多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)任務(wù)規(guī)劃框架作業(yè)中路徑任務(wù)規(guī)劃算法，其中協(xié)作任務(wù)規(guī)劃框架使規(guī)劃過程與協(xié)調(diào)過程交替展開，提升整體方案的生成效率，即在本地方案規(guī)劃的過程中，只要生成一個(gè)子行動(dòng)，就開展與其他部門的協(xié)調(diào)，協(xié)作任務(wù)規(guī)劃可以使當(dāng)資源發(fā)生沖突時(shí)也能保證其協(xié)同使用。

圖2 為多元救助力量協(xié)同調(diào)度方案智能生成與評估的實(shí)現(xiàn)原理。

圖2 多元救助力量協(xié)同調(diào)度方案智能生成與評估的實(shí)現(xiàn)原理Fig.2 The realization principle of the intelligent generation and evaluation of the coordinated scheduling scheme of multiple rescue assistance

3.3 信息流程設(shè)計(jì)

多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)作為支撐，有來自船舶及航行器的羅盤、GPS 等設(shè)備的信息；利用傳感器測得的氣象、風(fēng)速、水的流速等環(huán)境信息；救援船和水下救援作業(yè)人員的航速、航跡、航向等信息；被救援人員位置、數(shù)量和狀態(tài)信息；雷達(dá)探測到的視頻圖像數(shù)據(jù)、聲吶探測圖像等信息。

圖3 為多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的信息流程。

圖3 多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的信息流程圖Fig.3 The information flow chart of the coordinated dispatch system for multiple rescue assistance

3.4 數(shù)據(jù)交換平臺設(shè)計(jì)

圖4 為數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)主要做到以下幾個(gè)方面：首先各個(gè)系統(tǒng)要將需要共享的數(shù)據(jù)根據(jù)要求生成統(tǒng)一的XML 文件。每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都有自己的應(yīng)用程序，具按照自身業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)開發(fā)，生成XML 文件時(shí)必須按照共同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。然后將XML 文件傳到數(shù)據(jù)交換平臺，主要是通過數(shù)據(jù)采集接口模塊來進(jìn)行。經(jīng)過這一系列的轉(zhuǎn)換傳輸操作，在數(shù)據(jù)交換平臺中，所有的系統(tǒng)都可以查詢所需數(shù)據(jù)，達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。

圖4 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)架構(gòu)Fig.4 Data exchange system architecture

數(shù)據(jù)交換平臺主要包括3 個(gè)部分：原始數(shù)據(jù)池、核心處理模塊、中間數(shù)據(jù)庫。平臺的主要任務(wù)是將各業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要共享的XML 數(shù)據(jù)文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)。

1）原始數(shù)據(jù)池

它處在數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)模塊最前方的位置，主要作用是將通過數(shù)據(jù)采集接口模塊收集到的共享數(shù)據(jù)按照各業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行分門別類的存放，數(shù)據(jù)形式為XML 文件。

2）核心處理模塊

主要有2 種作用：首先將存儲(chǔ)在原始數(shù)據(jù)池中的XML 文件存放入中間數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)文件需要按照規(guī)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)；其次將中間數(shù)據(jù)庫中的共享數(shù)據(jù)傳出給用戶，這些共享數(shù)據(jù)在其中被處理成XML 文件。因此，核心處理模塊的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3）中間數(shù)據(jù)庫

由核心處理模塊處理后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在中間數(shù)據(jù)庫中，即需要共享的數(shù)據(jù)被集中存放在此。

利用數(shù)據(jù)交換平臺的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能，各個(gè)系統(tǒng)不需要改變自身的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，只需要將共享數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成XML 文件等通用的格式，用戶就可以查詢到這些數(shù)據(jù)，這樣各系統(tǒng)仍然對自身的數(shù)據(jù)享有控制權(quán)。

3.5 最佳救援作業(yè)路線設(shè)計(jì)

使用人工智能算法（A*算法）進(jìn)行水下最佳救援作業(yè)路線設(shè)計(jì)。A*算法作為尋路算法比較常用和經(jīng)典，它的主要方法是從開始點(diǎn)向四處發(fā)散，不斷逼近目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，最終可以得到一條路徑，或者得到不可以到達(dá)目的的結(jié)論。

1）救援決策方案尋優(yōu)方法在事故救援現(xiàn)場事態(tài)緊急、救援作業(yè)難度不一、作業(yè)人員和設(shè)備眾多的情況下，系統(tǒng)方案的初始作業(yè)幅度AC0已充分考慮了救援規(guī)則的要求。因此，如果AC0對應(yīng)的初始作業(yè)時(shí)機(jī)T s(AC0)≥0，則以初始T s(AC0)，AC0和Tr(AC0)作為最佳救援作業(yè)路線實(shí)施方案；如果AC0對應(yīng)的T s(AC0)<0，則令T s(AC)=0，并根據(jù)作業(yè)幅度量化模型重新解算AC0和Tr(AC)，顯然，立即避讓AC和Tr(AC)就是對應(yīng)的最優(yōu)作業(yè)決策實(shí)施方案。

對于某些救援作業(yè)態(tài)勢特定的情況，在滿足安全的前提條件下，以作業(yè)決策實(shí)施后的作業(yè)時(shí)間最小為經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，建立動(dòng)態(tài)決策優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

式中：N=(Tln?T s)/ΔT，△T為搜索步長；A為作業(yè)人員在尋優(yōu)搜索空間T∈{Ts，Tln}內(nèi)的行為集；S為狀態(tài)集；V0為本船的航速。根據(jù)搜索步長可以得出相應(yīng)的Tsk，然后根據(jù)Tsk可以算出相應(yīng)的ACk；根據(jù)ACk可以解算所有搜索目標(biāo)船結(jié)束時(shí)機(jī)Tr(ACk)，式中的Trk(ACk)是它們的最大值，u?就是J(s)極小情況下對應(yīng)的最優(yōu)決策。

2）救援決策方案校驗(yàn)方法

校驗(yàn)最佳救援作業(yè)路線構(gòu)成的安全路線帶上是否存在水面或水下礙航物，若不存在，則原作業(yè)決策方案可行，輸出由T s(AC)，AC和Tr(AC)構(gòu)成的最佳作業(yè)決策實(shí)施方案；若存在，則需要修改原作業(yè)決策方案，直至通過方案驗(yàn)證。

4 水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 多元探測傳感器信息綜合處理技術(shù)

多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)配備的傳感器有GPS、流速傳感器、羅盤、溫度傳感器以及聲吶等。各傳感器的信息通過數(shù)據(jù)管理模塊進(jìn)入到LAN，再通過LAN接口進(jìn)入其中央處理、顯示模塊。系統(tǒng)內(nèi)部的交互數(shù)據(jù)主要包括設(shè)計(jì)水下航行器路線、海圖數(shù)據(jù)及報(bào)警信息等。為了確保救援作業(yè)的安全，不僅需要對傳感器進(jìn)行冗余配備，而且要通過數(shù)據(jù)管理模塊對傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合優(yōu)化，以提高信息的精度和可信度。

數(shù)據(jù)處理的工作過程是：數(shù)據(jù)信息幀有效性檢查（信號異常識別）；數(shù)據(jù)合理性檢查；信息幀完好和一致性檢測，包括統(tǒng)一數(shù)制和量綱、時(shí)間歸一化和坐標(biāo)歸一化處理；多個(gè)位置的傳感器測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成處理；針對完好可信的測量數(shù)據(jù)，再進(jìn)一步采用自適應(yīng)Kalman 濾波，求解出精度更高的、一致可信的位置、航向、速度、流速、流向和航跡向等參數(shù)，使救援作業(yè)獲取更加精確可靠的信息，為救援作業(yè)給予支持。

4.2 多元救助力量協(xié)同調(diào)度專家系統(tǒng)

近些年來人工智能應(yīng)用到生活中方方面面，給人類提供了方便，發(fā)展迅速，因此專家系統(tǒng)作為該領(lǐng)域的分支被應(yīng)用到多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)中。多元救助力量協(xié)同調(diào)度專家系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代控制、信息融合處理、虛擬現(xiàn)實(shí)和水動(dòng)力學(xué)等技術(shù)將探測、操縱、作業(yè)、通信和控制等設(shè)備進(jìn)行有機(jī)聯(lián)合起來，建立集決策參數(shù)輸入、決策推理、決策結(jié)果展示以及仿真的整套系統(tǒng)，并借助于水面遙控和水下自動(dòng)控制來完成決策的實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)開發(fā)結(jié)合交通控制理論、人工智能算法，以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，其目的在于通過救援作業(yè)專家數(shù)據(jù)庫、結(jié)合推理機(jī)為應(yīng)急救援人員提供出合理的作業(yè)決策支持。

4.3 多元系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)共享技術(shù)

大多數(shù)現(xiàn)有救援系統(tǒng)之間的一體化程度和數(shù)據(jù)共享水平普遍不高，為了滿足日益增長的數(shù)據(jù)共享需求，提高多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的智能化水平和作業(yè)效率，構(gòu)建數(shù)據(jù)共享環(huán)境是達(dá)成這一目標(biāo)的有效方法。異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中包含一系列的數(shù)據(jù)庫，不同的數(shù)據(jù)庫可以在這些數(shù)據(jù)庫之間交換軟硬件和數(shù)據(jù)資源，保持各自的應(yīng)用特性和安全性等。

4.4 多元智能規(guī)劃技術(shù)

多元救助力量協(xié)同調(diào)度是一個(gè)涉及多部門的協(xié)作任務(wù)規(guī)劃問題，通常需要多個(gè)部門參與，由于全局信息共享較為困難，局部應(yīng)急態(tài)勢均不相同，因此各參與部門不僅需要規(guī)劃自身的應(yīng)急任務(wù)，還需要協(xié)調(diào)所有部門任務(wù)規(guī)劃方案。作為人工智能研究領(lǐng)域其中一個(gè)關(guān)鍵的研究內(nèi)容，智能規(guī)劃成為全世界相關(guān)專家學(xué)者的研究熱門，并且在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。智能規(guī)劃包含很多種技術(shù)，層次任務(wù)網(wǎng)絡(luò)（Hierarchical task network,HTN）是眾多智能規(guī)劃技術(shù)中的一種，主要結(jié)合領(lǐng)域知識，將開始時(shí)比較抽象復(fù)雜的任務(wù)逐步分解，使其變小，直到只需執(zhí)行規(guī)劃動(dòng)作就能夠使任務(wù)完成為止。這種HTN 方法與領(lǐng)域?qū)＜仪蠼庖?guī)劃問題的思考方式類似。在實(shí)際規(guī)劃問題中，客觀世界作為一個(gè)確定性模型而存在，并且切合確定性假設(shè)和完全可觀性假設(shè)，因而規(guī)劃執(zhí)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)的演化過程與規(guī)劃時(shí)預(yù)測的系統(tǒng)狀態(tài)變化過程相一致，保證規(guī)劃解的正確性。

5 結(jié)語

本文主要針對水上應(yīng)急救援多元力量調(diào)度系統(tǒng)需求，研究水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的概念，分析水上多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的能力需求，提出多元應(yīng)急救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。對多元救助力量協(xié)同調(diào)度系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)?多元探測傳感器信息綜合處理技術(shù)、多元救助力量協(xié)同調(diào)度專家系統(tǒng)、多元系統(tǒng)異構(gòu)數(shù)據(jù)共享技術(shù)、多元智能規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行分析。

未來的發(fā)展趨勢為：通過利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)在同一框架下多元救助力量協(xié)同調(diào)度，創(chuàng)新協(xié)同調(diào)度模式，把現(xiàn)場指揮部作為水上應(yīng)急救援多元力量調(diào)度系統(tǒng)的核心，將應(yīng)急救援作業(yè)過程中的任務(wù)細(xì)分，使現(xiàn)場應(yīng)急指揮組織配置模式協(xié)作化、模塊化，確保各項(xiàng)資源的充分高效利用，滿足應(yīng)急救援作業(yè)不斷深入的系統(tǒng)化、智能化、動(dòng)態(tài)化、靈活化要求。