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灭火救援专业知识库构建及其应用研究

摘要：近年来，消防人员面对的灭火救援任务种类多、难度大。目前，缺少对复杂环境下灭火救援知识的综合整理，没有形成公共灭火救援专业知识库；消防人员难以全面、快速掌握复杂的救援知识，容易导致救援时操作不当发生危险。针对这些问题，对灭火救援知识库的构建方法进行研究，收集、整理大量灭火救援知识，形成大规模综合灭火救援专业知识库并精简灭火救援知识库。为提高知识库的实用性，对知识库的检索方法进行了研究，提出了基于文本检索的智能匹配算法，在2个专业知识库上进行实验验证，结果表明该智能匹配算法检索速度快、准确率高，为消防救援工作高质量发展和数字化转型奠定了基础。

关键词：灭火救援；知识库构建；知识匹配；辅助决策

中图分类号：D631.6???文献标识码：A????文章编号：2096-1227（2023）09-0019-05

1引言

灭火救援任务主要包括各类火灾的扑救（如建筑火灾、危险化学品火灾、船舶火灾等），事故救援（如高空救援、台风救援、道路交通事故救援等），危险化学品处置等灾害事故的救援。近些年来随着城市的快速发展，灭火救援具有种类繁多、突发性强、救援难度高、危害性大等新特点[1]。

為降低救援时危险发生的可能性，要求消防员了解各种灾害发生对应的救援知识，如针对高层建筑火灾发生或特定种类危险化学品爆炸的救援知识。目前，已有各种灾害救援的知识库，但较为分散，缺少针对复杂环境下的综合救援知识库，且大多数救援知识库信息不准确、冗余、不够直观，对实际救援的帮助有限。另一方面，面对复杂繁多的救援知识，消防人员难以全面了解与掌握，在具体救援过程中不能快速准确地制定相关救援策略或方法，局限性较大。

针对这些问题，本文研究了灭火救援知识库构建的一般方法，构建面向复杂环境的专业灭火救援知识库，总结准确、精简、必要的救援知识。首先从各类灾害救援文件、书籍、公开资料等收集了大规模的各类型救援知识数据集；再按照灾害的类别归类整理，进行数据清洗去除对救援过程贡献度较小的数据；对每条知识数据按照提示对象、提示类型进行人工标记，形成大规模、带标记的救援知识库。为了进一步提升其在实际救援过程中的可用性，本文将所构建的灭火救援知识库进行二次筛选，形成小规模的精简知识库。对每个灾害救援类型下的知识进行筛选，选择重要度较高的知识并简化描述，最终形成简要、精确的知识库用于消防救援辅助决策。此外，对构建的知识库进行基于检索的匹配验证，结果表明，本文提出的知识库能够依据给定的查询条件，快速准确地匹配到相关知识，验证了其有效性。本文主要贡献包括：

第一，提出了救援知识库构建的一般方法，构建了大规模、多类型的综合救援知识库，包括火灾灾害、抢险救援2大类，26小类，及一类安全警示综合知识。较为全面地对各类型灾害救援知识进行了总结。

第二，构建了用于适用于救援辅助决策的两级知识库体系。为了在实际救援中发挥作用，本文对构建的大规模知识库进行了二次筛选，从中选择重要的知识项并简化描述，形成的简要、精确小规模救援知识库可用于消防救援辅助决策系统。此外，本文所构建的小规模消防知识库已集成到上海市宝山区消防辅助决策管理系统作为基础知识数据库使用。

第三，提出了智能匹配算法，可依据给定关键词进行知识匹配。数据验证结果表明了所提出方法的有效性。

2相关工作

孙伯春[1]对灭火救援中导致消防员伤亡的各类原因进行了分析总结，认为缺少必要的自我保护与各类型灾害的救援知识是其主要原因。因此，总结并给出若干灭火救援知识。刘卓洋[2]将灾害类型划分为火灾与抢险救援两大类，依照火灾、其他灾害事故等级划分给出了救援基本原则，消防力量调派原则以及灾害现场战术方案选择的相关知识。李勇和李跃龙[3]在分析消防知识本体的基础上，建立了消防知识字典，并依据知识类型进行本体的概念划分，构建了消防知识本体库。

此外，相关研究工作针对特定灾害类型给出了对应的抢险救援知识。如汪永明[4]针对高层建筑灭火救援面临的问题，从战斗编成的编制思路、类型与构成、应用模式、展开程序4个角度提出了救援知识。刘国[5]针对大型石油化工储罐火灾提出了若干扑救对策、灭火剂选择等知识。郑天峰[6]针对地铁坍塌事故，分析灾害发生原因，给出地铁坍塌事故处置程序的注意事项。

综上所述，已有研究在构建灾害救援知识库取得了一定的进展，但构建的综合知识库对应的灾害类型不够全面，而针对特定灾害类型的知识库包含的知识项也相对较少，知识条目没有按照适用对象等进行标注，难以真正满足实际的需求。此外，知识项的描述通常过于冗长，增加了救援人员了解掌握的难度与成本，也难以应用于消防救援辅助决策系统。

3灭火救援专业知识库构建

为了构建灭火救援的综合知识库，本文对知识库的构建方法进行研究，提出了知识库构建的一般步骤，按照知识粒度从粗到