人工智能在礦山應(yīng)急救援中的應(yīng)用

＊秦 亮

（柳林縣應(yīng)急減災(zāi)中心 山西 033300）

礦山應(yīng)急救援面向的災(zāi)害主要指的是瓦斯災(zāi)害、火災(zāi)、礦井水害，打造一支具有較高專業(yè)能力和高精度裝備水平的實(shí)戰(zhàn)隊(duì)伍，進(jìn)行礦山應(yīng)急救援活動(dòng)勢(shì)在必行。目前在礦山救護(hù)的工作實(shí)踐中，應(yīng)急救援的能力缺陷問(wèn)題始終沒(méi)有從根源上得到改進(jìn)。救援過(guò)程中，救護(hù)隊(duì)員發(fā)生傷亡事件時(shí)有發(fā)生，引進(jìn)人工智能技術(shù)進(jìn)行礦山應(yīng)急救援體系建設(shè)，已成為礦山應(yīng)急救援工作的重要實(shí)踐課題，旨在提高礦山應(yīng)急救援的安全水平，引進(jìn)新設(shè)備和新技術(shù)，增強(qiáng)礦山救援的專業(yè)化能力。

1.人工智能在礦山應(yīng)急救援中應(yīng)用的背景

應(yīng)急管理部在2019年明確地提出了對(duì)安全生產(chǎn)應(yīng)急隊(duì)伍的要求，我國(guó)的礦山應(yīng)急救援需要向著智能化、規(guī)范化、模塊化的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新建設(shè)，對(duì)于應(yīng)急救援中使用到的關(guān)鍵裝備和設(shè)施，展開(kāi)逐步的更新、完善，借助人工智能技術(shù)進(jìn)行礦山應(yīng)急救援活動(dòng)，是礦山應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)中的重要研究課題。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)深入地與實(shí)體經(jīng)濟(jì)建設(shè)相互融合，先進(jìn)科技已經(jīng)普及到了社會(huì)的各層面中。在人工智能技術(shù)的快速發(fā)展下，國(guó)家和各地區(qū)的政府對(duì)人工智能的發(fā)展持鼓勵(lì)態(tài)度，紛紛地出臺(tái)和實(shí)施了有關(guān)的政策，助力人工智能的發(fā)展。在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，人工智能技術(shù)已取得了顯著的成果，例如5G技術(shù)的出現(xiàn)，提高了我國(guó)在災(zāi)情監(jiān)控和預(yù)警方面的水平，在報(bào)警系統(tǒng)、智能安全救災(zāi)系統(tǒng)中，5G技術(shù)均發(fā)揮了重要作用。另外，無(wú)人駕駛汽車的應(yīng)用，也是以人工智能技術(shù)為依托進(jìn)行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的，很多生產(chǎn)企業(yè)使用人工智能機(jī)器取代人工操作的生產(chǎn)模式，提高了生產(chǎn)效率，在礦山應(yīng)急救援的系統(tǒng)中，人工智能的應(yīng)用也成為了一種常見(jiàn)的技術(shù)手段。例如建立起智能數(shù)據(jù)中心，用于對(duì)救援?dāng)?shù)據(jù)的分析，可以輔助遠(yuǎn)程專家制定診療方案，做出最佳的預(yù)判，把握應(yīng)急救治黃金30min[1]。

2.人工智能在礦山應(yīng)急救援中應(yīng)用的重要性

礦山應(yīng)急救援指的是由礦山救護(hù)隊(duì)進(jìn)行煤礦井下的救援作業(yè)、搶險(xiǎn)作業(yè)。作為專業(yè)化的隊(duì)伍，礦山救援隊(duì)在礦山應(yīng)急救援活動(dòng)中可以處理多種不同類型的災(zāi)害，例如火災(zāi)、瓦斯爆炸事故、井下水災(zāi)問(wèn)題、煤與瓦斯突出和頂板事故。在礦山應(yīng)急的救援中，借助人工智能技術(shù)為礦山應(yīng)急的救援活動(dòng)提供技術(shù)支持，在開(kāi)展具體的應(yīng)急救援活動(dòng)過(guò)程中，救援隊(duì)伍堅(jiān)持以人為本的理念，進(jìn)行安全救援方案的策劃和實(shí)施，以最快的速度、最高的效率進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)，始終在保障自身隊(duì)伍安全的前提下，進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)活動(dòng)。近些年來(lái)在高精尖的裝備技術(shù)引進(jìn)和專業(yè)型的人才流失等因素的影響下，我國(guó)礦山應(yīng)急救援中的隊(duì)伍力量資源形成了普遍不足的問(wèn)題，在處理災(zāi)害、實(shí)戰(zhàn)能力等多個(gè)層面，體現(xiàn)出了短板和弱勢(shì)，在制定決策和實(shí)戰(zhàn)中，失誤風(fēng)險(xiǎn)高，甚至有可能引起自身的傷亡問(wèn)題，礦山應(yīng)急救援的力量薄弱。

此背景下引進(jìn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以有效地改進(jìn)上述問(wèn)題，通過(guò)增加在人工智能技術(shù)應(yīng)用中的投入，將大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)等優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)，驅(qū)動(dòng)礦山救援的技術(shù)創(chuàng)新，提高礦山救援的技術(shù)水平，增強(qiáng)了礦山應(yīng)急救援的綜合效能。人工智能技術(shù)的功能體現(xiàn)在多個(gè)層面，例如在制定決策和展開(kāi)施救、偵查災(zāi)區(qū)等環(huán)節(jié)，人工智能技術(shù)可以發(fā)揮出偵測(cè)功能和先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，智能化程度高。在人才隊(duì)伍的訓(xùn)練中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用可以自主運(yùn)行和使用救援裝備進(jìn)行訓(xùn)練，發(fā)揮有效的功能，提高人才隊(duì)伍訓(xùn)練的智能化水平，對(duì)災(zāi)區(qū)的智能化偵查和診斷，實(shí)現(xiàn)了智能管控。對(duì)災(zāi)害問(wèn)題的防范，人工智能具有前置化的應(yīng)用效果，可以將災(zāi)害除息存在的異常問(wèn)題及時(shí)消除，從災(zāi)害在萌芽時(shí)期就著手防治，利用人工智能技術(shù)，提高應(yīng)急救援搶險(xiǎn)的水平，增強(qiáng)整個(gè)礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍的救災(zāi)能力，節(jié)約搶險(xiǎn)救災(zāi)的時(shí)間，在明確應(yīng)急救援流程的前提下（見(jiàn)圖1），最大程度地保證遇險(xiǎn)遇難人員的生命安全、財(cái)產(chǎn)安全，降低救援隊(duì)伍自身的傷亡風(fēng)險(xiǎn)[2]。

圖1 應(yīng)急救援流程

3.礦山應(yīng)急救援目前的現(xiàn)狀

礦山應(yīng)急救援體系中，礦山救護(hù)是關(guān)鍵的構(gòu)成部分之一，應(yīng)急救援隊(duì)伍中人員的戰(zhàn)斗力、綜合救護(hù)能力決定了礦山事故的應(yīng)急救援水平，事關(guān)救援的成敗。近些年來(lái)，面向現(xiàn)代化建設(shè)的挑戰(zhàn)，礦山救護(hù)工作逐漸展開(kāi)了綜合化的研究和探索，向著新的方向進(jìn)行應(yīng)急災(zāi)害的防控救援活動(dòng)，在礦山災(zāi)害、抗洪搶險(xiǎn)、抗震救災(zāi)等多個(gè)領(lǐng)域，增強(qiáng)了災(zāi)害救援的主要力量。在傳統(tǒng)的礦山災(zāi)害應(yīng)急處理的理念和方式下，應(yīng)急災(zāi)害的救援和災(zāi)害防控工作的需求已經(jīng)難以得到全面的保障，因此現(xiàn)階段礦山應(yīng)急救援工作需要改進(jìn)現(xiàn)狀，及時(shí)地進(jìn)行技術(shù)升級(jí)、災(zāi)害處理措施創(chuàng)新。目前，礦山應(yīng)急救援中存在的普遍問(wèn)題就是作戰(zhàn)人員的綜合素質(zhì)不足，這是由于日常的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練缺少針對(duì)性導(dǎo)致的，礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍人員對(duì)于事故的處理能力、應(yīng)急能力存在著短板，在制定決策時(shí)，準(zhǔn)確性不足，指揮決策的能力有限。究其根本，這是由于礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍的管理體制不完善導(dǎo)致的，在落后的應(yīng)急隊(duì)伍管理體制下，礦山應(yīng)急救援工作面臨著重重的困境。

在礦山應(yīng)急救援活動(dòng)中，缺少對(duì)新設(shè)備新技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，先進(jìn)設(shè)備與技術(shù)的普及程度不足，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援指揮能力和臨陣決策指揮能力薄弱，在應(yīng)急救援活動(dòng)的開(kāi)展中，人員傷亡問(wèn)題沒(méi)有得到有效的防范。由于日常的實(shí)戰(zhàn)演練不足，投入到應(yīng)急救援中的資金少，特別是目前人工智能在礦山應(yīng)急救援建設(shè)中存在著成本投入大的普遍困境，前期在人工智能網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，需要投入大量的技術(shù)應(yīng)用資金，配備完善的設(shè)備設(shè)施，礦山應(yīng)急救援中應(yīng)用人工智能的成本投入高，形成了礦山應(yīng)急救援中人工智能建設(shè)困難的問(wèn)題，導(dǎo)致了實(shí)戰(zhàn)演練沒(méi)有形成規(guī)范化、制度化、常態(tài)化的局面，降低了礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍人員的專業(yè)水平。應(yīng)急救援工作缺少跨地區(qū)應(yīng)急救援的能力，在跨專業(yè)實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)急水平不足，從理論、技術(shù)、設(shè)備等多個(gè)方面形成了短板，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)的應(yīng)用，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)踐探索，以此改善應(yīng)急救援隊(duì)伍，提高應(yīng)急救援人員的綜合作戰(zhàn)能力和救援效率。

4.人工智能在礦山應(yīng)急救援中的具體應(yīng)用

（1）人工智能在應(yīng)急救援隊(duì)伍日常管理中的應(yīng)用。人工智能在我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)生活的多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)，發(fā)揮了不可替代的功能，將人工智能技術(shù)運(yùn)用到礦山應(yīng)急救援中，有利于提高應(yīng)急救援隊(duì)伍的日常管理能力，因?yàn)橐匀斯ぶ悄芗夹g(shù)為依托，開(kāi)發(fā)和構(gòu)建信息化的管理系統(tǒng)，可以大大提升應(yīng)急救援隊(duì)伍的日常管理智能化、信息化水平。在應(yīng)急救援隊(duì)伍的日常管理中，以人工智能技術(shù)和信息系統(tǒng)為依據(jù)，可以分析人員隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)情況，判斷人員隊(duì)伍的結(jié)構(gòu)是否合理，對(duì)礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍中的人員結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，為后續(xù)人才隊(duì)伍的配置、升級(jí)提供參考。在人工智能技術(shù)的應(yīng)用中，礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍中的人員在訓(xùn)練成果、學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)內(nèi)容、訓(xùn)練效率等多個(gè)層面的內(nèi)容重點(diǎn)，均可以更立體地體現(xiàn)出來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，借助人工智能技術(shù)提供的建議，進(jìn)行對(duì)礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍人員的日常管理和培訓(xùn)活動(dòng)，針對(duì)性更強(qiáng)[3]。

人工智能技術(shù)具有指導(dǎo)功能，可以在信息管理系統(tǒng)下建立起事故預(yù)防檔案處理檔案，針對(duì)不同類型的安全生產(chǎn)事故問(wèn)題進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)安全生產(chǎn)事故的類型、數(shù)量，總結(jié)規(guī)律，構(gòu)建起事故的防治預(yù)案，完善檔案內(nèi)容，為人員的調(diào)動(dòng)和事故發(fā)生時(shí)的決策制定，提供參考。在日常的管理中，礦山應(yīng)急救援活動(dòng)要將階段性計(jì)劃和成果總結(jié)起來(lái)，為后續(xù)的日常管理和專業(yè)訓(xùn)練奠定基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)構(gòu)建起的信息管理系統(tǒng)中，生成了關(guān)于應(yīng)急救援活動(dòng)的有關(guān)日志，其中記錄了完善的信息，后續(xù)可以用于制定、完善應(yīng)急救援的工作計(jì)劃，完善應(yīng)急救援結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2）。在應(yīng)急救援的工作日志中，總結(jié)某一階段的工作，提高了應(yīng)急救援的日常管理水平，值得關(guān)注的是，人工智能技術(shù)將應(yīng)急救援的裝備性能情況、存儲(chǔ)情況、使用情況和保養(yǎng)管理等情況，集中在信息管理系統(tǒng)中，可以更智能的分析裝備的維護(hù)和保養(yǎng)需求，及時(shí)進(jìn)行裝備的更新和升級(jí)。

圖2 應(yīng)急救援結(jié)構(gòu)

（2）人工智能在災(zāi)害評(píng)估指揮中的應(yīng)用。人工智能技術(shù)可以評(píng)估災(zāi)害的危險(xiǎn)等級(jí)，判斷災(zāi)害的危險(xiǎn)程度，例如礦山事故災(zāi)害中水害瓦斯災(zāi)害問(wèn)題發(fā)生后，各類設(shè)備設(shè)施均有可能遭到破壞，因?yàn)樵谟卸居泻怏w的環(huán)境中，設(shè)備必然會(huì)發(fā)生不同程度的損傷。在傳統(tǒng)的模式下，即使災(zāi)區(qū)的環(huán)境條件不理想，應(yīng)急救援人員也需要前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵查，獲取資料數(shù)據(jù)，引進(jìn)人工智能技術(shù)后，可以利用機(jī)器人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)、分析，在災(zāi)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境取樣作業(yè)。使用人工智能機(jī)器人，可以智能評(píng)估災(zāi)害情況，建立應(yīng)急指揮體系，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信息的融合處理和分析，持續(xù)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害問(wèn)題的監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確的分析現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果的動(dòng)態(tài)變化，應(yīng)急救援人員可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整救援方案，最大限度地控制人員傷亡財(cái)產(chǎn)損失問(wèn)題的發(fā)生。人工智能技術(shù)在災(zāi)害救援指揮中，可以制定科學(xué)的決策，用智能化的方案制定指揮決策和措施，匯總應(yīng)急救援過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息，在大量數(shù)據(jù)的評(píng)估中，對(duì)比救援隊(duì)伍的作戰(zhàn)能力，制定智能化的救援決策指揮方案。

（3）人工智能在應(yīng)急救援隊(duì)伍能力分析中的應(yīng)用。人工智能技術(shù)可以作為一種智能化分析的工具，運(yùn)用到應(yīng)急救援隊(duì)伍的專業(yè)能力、救援能力分析和判斷中，利用人工智能技術(shù)，綜合分析應(yīng)急救援隊(duì)伍中的人員數(shù)據(jù)，綜合數(shù)據(jù)資源，可以發(fā)揮評(píng)估和分析的功能，對(duì)應(yīng)急救援隊(duì)伍的整體作戰(zhàn)能力和單個(gè)救援人員的作戰(zhàn)能力進(jìn)行對(duì)比、分析、判斷，獲取準(zhǔn)確、全面的評(píng)估結(jié)果。用可視化分析的方式和量化分析的方式，對(duì)應(yīng)急救援中應(yīng)急救援隊(duì)伍的整體劣勢(shì)、優(yōu)勢(shì)進(jìn)行判斷，充分了解單獨(dú)的救援人員在應(yīng)急救援中的具體表現(xiàn)和綜合能力，為后續(xù)的礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍培訓(xùn)和建設(shè)提供指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)應(yīng)急救援隊(duì)伍救援能力的分析，在人工智能技術(shù)的指導(dǎo)和判斷下，礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍的作戰(zhàn)訓(xùn)練將更加精準(zhǔn)，制定有側(cè)重點(diǎn)的作戰(zhàn)計(jì)劃，從隊(duì)伍到個(gè)人均可以借助人工智能實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管，加強(qiáng)對(duì)人員作戰(zhàn)培訓(xùn)情況的實(shí)時(shí)掌握和動(dòng)態(tài)更新。

用智能化的手段，挑選應(yīng)急救援人員，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的救援情況和需求，有針對(duì)性地培訓(xùn)救援隊(duì)伍中人員的特殊能力，改進(jìn)短板問(wèn)題。借助人工智能技術(shù)的動(dòng)態(tài)評(píng)估功能，可以了解應(yīng)急救援隊(duì)伍的能力情況，人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的聯(lián)合運(yùn)用，集中了日常培訓(xùn)與考核項(xiàng)目的結(jié)果數(shù)據(jù)，對(duì)達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行分析，錄入到信息系統(tǒng)中。在信息管理的系統(tǒng)內(nèi)，人工智能技術(shù)可以自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，完成自動(dòng)化任務(wù)，評(píng)估應(yīng)急救援能力，包括集體的能力、個(gè)人的能力，在動(dòng)態(tài)化的評(píng)估中，應(yīng)急救援隊(duì)伍的應(yīng)急能力管理更加的精細(xì)化、具體化。應(yīng)急救援隊(duì)伍可以借助人工智能技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)任務(wù)的更新、調(diào)整，實(shí)時(shí)發(fā)布信息，在智能終端中，跟蹤救援培訓(xùn)的具體情況，查詢應(yīng)急救援的訓(xùn)練效果，系統(tǒng)地分析救援隊(duì)伍的整體作戰(zhàn)水平，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的目標(biāo)。

（4）人工智能在模擬訓(xùn)練中的運(yùn)用。礦山應(yīng)急救援對(duì)于隊(duì)伍中的人員具有較強(qiáng)的專業(yè)性要求，因?yàn)榘l(fā)生礦山災(zāi)害的位置所處的環(huán)境較為特殊，濕度高，有害氣體的濃度高，有毒有害的物質(zhì)類型復(fù)雜，參與礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍的人員，必須要具備極強(qiáng)的專業(yè)能力。在面對(duì)外界環(huán)境的變化時(shí)，救援隊(duì)員需要調(diào)整自身的心理參數(shù)、生理參數(shù)，在日常的模擬訓(xùn)練中，增強(qiáng)自身的專業(yè)性。借助人工智能技術(shù)，可以構(gòu)建起智能化的模擬培訓(xùn)場(chǎng)景，還原應(yīng)急救援的環(huán)境，通過(guò)模擬救援場(chǎng)景，使隊(duì)員可以結(jié)合面對(duì)的災(zāi)害，對(duì)自身的生理狀態(tài)、心理狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。例如瓦斯災(zāi)害、火災(zāi)水害等問(wèn)題的模擬訓(xùn)練中，救援隊(duì)員可以結(jié)合外界環(huán)境因素所帶來(lái)的影響，鍛煉職業(yè)判斷力，提高專業(yè)的應(yīng)急救援能力，對(duì)井下復(fù)雜的環(huán)境做好心理準(zhǔn)備，在面對(duì)著惡劣的救援環(huán)境時(shí)，有效的制定應(yīng)急預(yù)案，在智能化的場(chǎng)景中，提高模擬訓(xùn)練的效果，增強(qiáng)礦山應(yīng)急救援隊(duì)伍的綜合能力。

5.結(jié)論

綜上所述，在礦山應(yīng)急救援工作中，運(yùn)用人工智能技術(shù)，是對(duì)應(yīng)急救援能力進(jìn)行改善的重要舉措。人工智能技術(shù)具有智能化、現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)急決策的制定中發(fā)揮了顯著的功能，對(duì)礦山的安全生產(chǎn)形成了保障的作用。引進(jìn)先進(jìn)的人工智能技術(shù)進(jìn)行礦山應(yīng)急救援活動(dòng)，要求應(yīng)急救援隊(duì)伍中的人員，明確人工智能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，改進(jìn)弊端，加強(qiáng)專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)，突破技術(shù)難題，在管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鱾€(gè)方面進(jìn)行技術(shù)的深入研究，攻克難題，提高礦山應(yīng)急隊(duì)伍的救護(hù)水平、救援效率。