浅谈新形势下排爆智能实验室构建

■ 文/ 天津市公安局特警总队排爆安检工作处 谢红超 张亚磊 朱岩

关键字：排爆实验室 大数据 虚拟技术

1 引言

当前世界正经历百年未有之大变局，随着世界范围内的恐怖活动日益猖獗，恐怖与反恐斗争日趋激烈，加之恐怖活动使用的爆炸装置呈多样化、隐蔽化、技术化和智能化的趋势，以应对爆炸恐怖活动为主要内容的理论研究、学术创新、专业人才培养等方面已经非常迫切。

从排爆专业发展来看，国内各地区及公安院校鲜少开设相关专业，我市排爆专业培训工作也是靠摸索经验，缺乏系统性、专业性和实战性的培训模式与系统。各区排爆先期处置队伍技术水平参差不齐，训练工作缺乏统一监督管理、涉爆案件信息闭塞等问题，严重影响我市排爆工作的整体发展。为解决上述问题，笔者提出了构建排爆实战智能实验室的想法，来弥补目前排爆工作中的各项不足，使我市排爆工作迈向一个新的台阶。

2 建设思路

排爆实战智能实验室将着眼当前世界反恐怖斗争的前沿，运用先进主流的专业技术，结合科技强警的战略方针，将信息化、智能化建设应用到排爆实战工作当中，搜集国内外先进排爆理念、提高实战教学方法和处置技术水平。主要包括以下建设思路。

一是利用大数据技术建立预警分析系统，对涉爆案件进行搜集（后期升级至京津冀地区），根据涉爆案件的数量、性质、原理，采取大数据可视化的方式进行颜色的等级标注，研判案件发生情况分布，爆炸装置类型，形成预警功能，全市范围通报案情，使一线排爆队员第一时间掌握案件装置类型，以便流窜作案或同类案件在辖区内发生时，可安全、高效的进行处置。

二是结合排爆工作实际情况，建设市级排爆专业数据管理系统，分别对专业人员、装备、训练、考核、现场等方面进行智能化、数据化管理，对各区排爆队伍进行综合评分，时刻掌握各区涉爆先期处置队伍现场综合处置能力。

三是借鉴虚拟现实技术的发展，在虚拟状态下进行搜排爆实战技能操作，并对操作过程进行数据处理和智能化管理，使搜排爆实战教学更科学、更系统，以此来提升我市排爆实战技能水平。

四是实战复原装置部分，收集国内外典型爆炸案件，采取“一案一议一复原”工作模式，根据案件情况推演处置流程，吸取宝贵经验，并将案件中爆炸装置进行分析、复原，每名排爆队员进行实物拆除训练，提高同类案件处置水平。

实验室构建共分为五项内容，包括：模拟搜排爆现场、虚拟爆炸装置组合分解、模拟排爆机器人训练系统、排爆训练考核研判、拟真排爆训练。

3 建设内容

实验室构建共分为五项内容，包括：模拟搜排爆现场、虚拟爆炸装置组合分解、模拟排爆机器人训练系统、排爆训练考核研判、拟真排爆训练。

3.1 模拟搜排爆现场

图1 模拟搜排爆现场

3.1.1 功能应用

1）平衡性教学应用。在虚拟的软件场景中，设定转移爆炸物的路线、障碍等外部因素，由中枢系统下达应用场景，培训学员佩戴头盔和重力感应，采取手持方式将水银、滚珠等反能动的虚拟爆炸物转移到指定安全的位置，来培养排爆队员现场处置的稳定性、平衡性。

2）心理素质教学应用。由中枢系统推送不同虚拟的场景中，在模拟起点位置让培训人员随机记下一组号码，然后设定200 米的往返运动距离，让培训人员在规定的时间内到达设定的终点，在运动的过程中设置不同的爆炸场景障碍和声光干扰，到达终点后说出正确的号码，以此提高排爆人员的心理素质。

3）协同排爆处置。利用三维技术重建不同环境下的涉爆处置现场，由教员指定排爆处置小组（4 名队员），每位队员按照教员组安排的步骤和任务参与到协同处置中，队员接受虚拟的看板指令，按要求分工协作共同处置爆炸物现场，操作模拟排爆仪器装备，按规定步骤顺利处置爆炸物，教员根据队员在虚拟空间中的实际表现进行操作打分和点评。

4）场地安检训练。利用虚拟技术，模拟一个被安检场景（如会议室、客房等），由教官设置可疑物品的位置，安检人员在任务栏中选择相应的捜爆仪器进行作业。通过此项训练，一是解决现实训练场地少的问题，二是解决民警利用不同仪器检查重点区域的问题，三是民警可以沉浸式的体验不同场景的结构特点。

3.1.2 技术原理

模拟搜排爆现场拟采用大空间虚拟现实互动技术和爆炸物及训练任务三维实时模拟系统搭建。

3.2 虚拟爆炸装置组合分解

3.2.1 功能应用

图2 全息模拟爆炸物分解训练

实现典型爆炸物分解训练与原理讲解功能，可根据目前收集的全国100 多起涉爆案件，从中摘取比较典型的涉爆案件的爆炸装置进行3D 建模，设定到系统当中。教员和学员都可以佩戴全息眼镜，选定任意一个典型爆炸装置，教员可在系统内直接进行三维空间中的拖、拽、拆解和标注等操作，对爆炸装置的每个起爆结构进行原理介绍和拆除方法的教学，学员可以跟随教员视角观看全息流程演示。

3.2.2 技术原理

虚拟爆炸装置组合分解拟采用视角捕捉与实时渲染技术，构建典型爆炸物分解模拟训练与原理讲解系统。

3.3 模拟排爆机器人训练系统

图3 模拟排爆机器人训练系统

3.3.1 功能应用

在以人为本的排爆处置理念中，排爆机器人在排爆现场处置过程中发挥着功不可没的作用。目前，各省市地区都在逐步进行配备，强化机器人操作培训。但是，就目前实操训练模式来看，会产生以下弊端：一是由于排爆机器人属于高精密仪器，价格比较昂贵，长时间的使用会加速性能老化、零件磨损；二是现实的训练环境有限，不能有效的针对地铁、火车站等多种背景环境开展训练。模拟排爆机器人训练系统利用三维建模，在系统内设置多种训练场景，教员可在训练场景内设置障碍物和爆炸装置，操作人员按照要求进行作业。此种方法可以有效解决上述问题。

3.3.2 技术原理

模拟排爆机器人训练系统拟采用三维建模、视景驱动以及VC 控件等技术实现。

3.4 排爆训练考核研判

3.4.1 功能应用

图4 预警分析系统

1）预警分析系统。系统呈现市内行政地图，利用市局110 接警平台，将各区的涉爆案件进行搜集，加注到地图当中，根据各区的涉爆案件的数量、性质、原理，采取大数据可视化的方式进行颜色的等级标注，形成预警功能。对各区发生的爆炸案件进行研究分析，进行针对性的实战训练。

2）考核大数据。研发理论知识考核系统，采用后台管理平台进行系统管理，支持在PC 端和警务通上应用。系统包括考试管理、成绩管理、理论知识管理、通知公告、查询统计、题库建立、自主学习、点赞评论、在线考试，实现按类别自动生成随机试卷，生成电子考试成绩单。

3）学员生理大数据。建立培训人员生理特征监控系统，利用专业运动手环的SDK 进行深度开发，对培训人员爆炸物模拟处置训练，实操排除训练的心率、运动量等数值进行实时监测。在整体模拟过程中可以对学员心理情况执行实时的监控和曲线对别分析。并根据培训人员心理承受能力进行实战岗位分工，同时结合培训人员的实际情况制定针对性训练计划，提升排爆抗压心理素质。

4）装备人员大数据。对排爆处置队伍的装备、人员情况，利用大数据的统计分析能力进行智能化的管理，对所有的排爆仪器装备进行统计，每件仪器要标注其购买时间、报废年限、使用优势、处置缺点、性能状态等方面，排爆人员要标注其详细的培训情况、仪器操作的优势及短板等，如果发生涉爆案件或者模拟警情时，系统会根据现场的环境优先推荐合理的排爆仪器和处置人员。

3.4.2 技术原理

排爆训练考核研判系统拟采用大数据可视化技术，构建排爆大数据浏览、分析和推演系统。

3.5 拟真排爆训练

3.5.1 功能应用

1）爆炸物复原训练。将制作爆炸装置的构件按照开关种类进行归类存放，利用智能化的方式实施管理，在制作的操作台上会摆放制作工具。培训人员按照电脑推送的全国典型案例，根据案例的描述，推演现场处置流程，并进行爆炸装置复原，在操作平台上加装摄像头，通过视频传输，方便授课人员直接掌握每名培训人员的制作过程。

2）爆炸物实战排除。排除区域建立在六自由度液压平台上，培训学员穿戴排爆服在平台上拆除爆炸物，失败会引发相应烈度的爆炸，以液压平台运动、投影和声效方式展现。此种方式能够有效克服培训人员的麻痹思想，使排爆培训紧贴实战化。

图5 爆炸物实战排除

3.5.2 技术原理

拟真排爆系统拟采用声光电结合的可编程六自由度液压平台技术。

4 结语

随着互联网的飞速发展，新技术、新模式的变革将会驱动排爆行业发生翻天覆地的变化。因此，排爆技术及培训工作也应以科技兴警为依托，向着“精准化情报应用、智能化指挥调度、无人化实战处置、集约化运行保障”的目标发展，推进排爆事业再上一个新水平、新台阶、新品质。本文提出构建排爆智能实验室的设想，以期为提高各地排爆技术及培训工作提供参考。