人工智能技术在消防工作中的应用

胡振海

摘要：本文从分析人工智能的优势出发，提出建立消防专家辅助系统，构建和完善消防专业知识图谱，从而实现机器认知智能，支持消防智能问答、辅助消防决策、智能消防分析等应用。普及消防知识，推动消防工作社会化水平得到提升，促进消防工作进一步实现智能化以及自动化。

关键词：消防工作; 人工智能技术; 知识图谱; 智能应用

消防工作是国民经济和社会发展的重要组成部分，是发展社会主义市场经济不可缺少的保障条件。消防工作直接关系人民生命财产的安全和社会的稳定。消防工作是一项社会性很强的工作，它涉及到社会的各个领域，与各个行业和人们的生活都有着十分密切的关系。

火灾预防是做好消防安全工作的关健性问题，对指导和加强消防安全工作具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。因此，全社会各部门、各行业、各单位以及每个社会成员，都要高度重视并认真做好消防工作，认真学习并掌握基本的消防安全知识、共同维护公共消防安全。

运用人工智能技术可以有效普及消防知识，推动消防工作社会化水平得到提升，促进消防工作进一步实现智能化以及自动化。

1   人工智能技术概述

人工智能是以机器为载体实现的人类智能或生物智能，人工智能技术是一种现代化的新型科学技术，并且在当今社会的发展中已经应用到了很多行业中。通过不断的进行研究和拓展对人类的智能进行模拟，人工智能可以应用到更多的场景中，对人们的日常生活和科学的发展都产生了积极作用。人工智能在研究和实际的应用过程当中，直接手段就是通过利用机器来帮助人们更加智能化的进行工作。而在当前社会与时代不断向前发展的趋势之下，人工智能的技术研究和应用范围也在不断扩大。有了知识的人工智能会变得更强大，可以做更多的事情。反过来，有了更强大的人工智能，可以帮我们更好地从客观世界中去挖掘、获取和沉淀知识，这些知识和人工智能系统形成正循环，两者共同进步。

2   引入人工智能的方法

消防工作规则清晰，是人工智能最佳的应用场景。消防专业的知识相对垂直，逻辑关系清晰简单，便于实现符号化运算，因此也非常适合与知识图谱技术结合。通过建立消防的行业知识图谱，可以给出消防行业AI方案，实现机器认知智能，从而支持消防智能问答、辅助消防决策、智能消防分析等应用。

2.1  知识图谱的结构

知识图谱就是通过不同知识的关联性而形成的网状的知识结构，是一种结构化的语义知识库。从AI的视角来看，知识图谱是一种理解人类语言的知识库;从数据库视角来看，知识图谱是一种新型的知识存储结构;从知识表示视角来看，知识图谱是计算机理解知识的一种方法;从web视角来看，知识图谱是知识数据之间的一种语义互联。其结点代表实体（entity）或者概念（concept），边代表实体/概念之间的各种语义关系。知识图谱其基本组成单位是“实体-关系-实体”的三元组，以及实体及其相关属性-值对，通过实体间的关系构成网状的知识结构，每一个节点均为实体，实体具有属性-值对，同时实体与实体之间通过关系相互连接，构成一个特定领域的知识网络。知识图谱结构更便于计算机存储，同时可用于后期的知识推理等智能应用。

2.2  建立消防专业知识图谱途径

通过对非结构化的消防专业技术文档材料进行自动标引，并在云平台上引入人机协同的知识加工与服务，将消防专业文档材料转换为三元组数据，运用命题逻辑、谓词逻辑、一阶归纳推理等算法，形成初步的知识图谱。知识图谱推理FOIL（First Order Inductive Learner）思路：从一般到特殊，逐步给目标谓词添加前提约束谓词，直到所构成的推理规则不覆盖任何反例。依次将谓词加入到推理规则中作为前提约束谓词，并计算所得到新推理规则的FOIL增益值。基于计算所得FOIL增益值来选择最佳前提约束谓词。若给定目标谓词，FOIL算法从实例（正例、反例、背景样例）出发，不断测试所得到推理规则是否还包含反例，一旦不包含负例，则学习结束。

通过给定大量的通过一阶逻辑表达的消防知识作为样例，构造推理机（一阶归纳学习算法FOIL），运行该推理机就能从大量的样例中不断地学习和归纳，得到一个普遍化的推理规则。再将这个普遍化的推理规则具体化，可以得到新的概念、新的实体、新的属性及新的关系，于是原有的知识图谱就不断扩充，通过机器学习等方法对知识图谱所蕴含的关系进行挖掘，从而实现计算机从数据到知识的学习的能力。例如从 <汽车轮毂打磨生产车间，危险性分类，乙类六项>和<乙类生产车间，设置办公室，不可以> 两个三元组，可以推理得到<汽车轮毂打磨生产车间，设置办公室，不可以>。

形成专业知识图谱的过程实际上就是加工信息、建立认知、理解所应用的領域的过程。人类正是因为有了获取知识、形成知识的能力才可以不断进步;同样，知识是人工智能的基石，知识图谱对于人工智能的价值也正是在于它可以让机器具备认知能力。

2.3  应用方向

完善的消防专业知识图谱可以为完成多维导航、深度搜索、智能问答等应用提供精准的数据支撑。

消防工作涉及的知识繁杂，笔者根据第三方网站相关数据统计，目前2020年3月版本的现行消防规范·技术标准汇编共有887个规范（标准、法规），其中常用的法规及规范、标准有近百个，如果靠人来掌握并在工作中运用难度很大，将消防知识转化为专业知识图谱，就可以更好地执行运用。

消防监督员在消防监督检查工作中，需要对检查对象进行深入地剖析、分解，要能够全面的掌握消防检查对象状态及存在的消防安全隐患。需要对法律条款及规范进行全面地了解，检查消防设施、报警设施等。

消防检查是一项定期检查的工作任务，需要对各个消防系统进行排查，工作量非常大，不仅需要耗费大量的人力、物力和财力，而且检查难度大，容易造成纰漏。引入消防专家辅助系统，可以提高工作效率，降低工作强度，提高消防安全监督检查的准确率。

消防检测、评估、维保、产品、安全领域的从业人员，通过专家系统辅助工作，可以直接搜索解决实际工作中的问题，有效提高执业能力和水平。

消防专家系统作为学习平台，为每个社会成员提供专业技术咨询服务，方便随时学习咨询，提高自身安全意识，普及消防常识。

消防专家系统可采用云端数据更新，确保知识图谱与现行法规一致，同时便于知识图谱升级成果共享。在APP移动平台、PC端执行数据库本地化运行方式提高运行速度。附加智能语义解析模块，实现语言智能交流，输出深度搜索结果，实现智能消防应用。

3   结语

机器通过人工智能技术与用户的互动，从中获取数据、优化算法，更重要的是构建和完善消防专业知识图谱，认知和理解世界，进而服务于消防工作的全过程。人们通过运用消防专家系统，提高自身及单位的安全防范能力，继而从根本上提高一个城市、一个地区乃至全社会预防和抗御火灾的整体能力，让人类的生活更加美好。

参考文献：

[1]   曾丽霞.消防物联网安全监督技术应用研究[J].中国新技术新产品，2017，（12）：23-24.

[2]   李杰辉，曹  柳.智能化企业消防监督检查管理系统的研发与设计[J].消防技术与产品信息，2016，（11）：91-94.