淺談新形勢下排爆智能實驗室構建

■ 文/ 天津市公安局特警總隊排爆安檢工作處 謝紅超 張亞磊 朱巖

關鍵字：排爆實驗室 大數據 虛擬技術

1 引言

當前世界正經歷百年未有之大變局，隨著世界范圍內的恐怖活動日益猖獗，恐怖與反恐斗爭日趨激烈，加之恐怖活動使用的爆炸裝置呈多樣化、隱蔽化、技術化和智能化的趨勢，以應對爆炸恐怖活動為主要內容的理論研究、學術創新、專業人才培養等方面已經非常迫切。

從排爆專業發展來看，國內各地區及公安院校鮮少開設相關專業，我市排爆專業培訓工作也是靠摸索經驗，缺乏系統性、專業性和實戰性的培訓模式與系統。各區排爆先期處置隊伍技術水平參差不齊，訓練工作缺乏統一監督管理、涉爆案件信息閉塞等問題，嚴重影響我市排爆工作的整體發展。為解決上述問題，筆者提出了構建排爆實戰智能實驗室的想法，來彌補目前排爆工作中的各項不足，使我市排爆工作邁向一個新的臺階。

2 建設思路

排爆實戰智能實驗室將著眼當前世界反恐怖斗爭的前沿，運用先進主流的專業技術，結合科技強警的戰略方針，將信息化、智能化建設應用到排爆實戰工作當中，搜集國內外先進排爆理念、提高實戰教學方法和處置技術水平。主要包括以下建設思路。

一是利用大數據技術建立預警分析系統，對涉爆案件進行搜集（后期升級至京津冀地區），根據涉爆案件的數量、性質、原理，采取大數據可視化的方式進行顏色的等級標注，研判案件發生情況分布，爆炸裝置類型，形成預警功能，全市范圍通報案情，使一線排爆隊員第一時間掌握案件裝置類型，以便流竄作案或同類案件在轄區內發生時，可安全、高效的進行處置。

二是結合排爆工作實際情況，建設市級排爆專業數據管理系統，分別對專業人員、裝備、訓練、考核、現場等方面進行智能化、數據化管理，對各區排爆隊伍進行綜合評分，時刻掌握各區涉爆先期處置隊伍現場綜合處置能力。

三是借鑒虛擬現實技術的發展，在虛擬狀態下進行搜排爆實戰技能操作，并對操作過程進行數據處理和智能化管理，使搜排爆實戰教學更科學、更系統，以此來提升我市排爆實戰技能水平。

四是實戰復原裝置部分，收集國內外典型爆炸案件，采取“一案一議一復原”工作模式，根據案件情況推演處置流程，吸取寶貴經驗，并將案件中爆炸裝置進行分析、復原，每名排爆隊員進行實物拆除訓練，提高同類案件處置水平。

實驗室構建共分為五項內容，包括：模擬搜排爆現場、虛擬爆炸裝置組合分解、模擬排爆機器人訓練系統、排爆訓練考核研判、擬真排爆訓練。

3 建設內容

實驗室構建共分為五項內容，包括：模擬搜排爆現場、虛擬爆炸裝置組合分解、模擬排爆機器人訓練系統、排爆訓練考核研判、擬真排爆訓練。

3.1 模擬搜排爆現場

圖1 模擬搜排爆現場

3.1.1 功能應用

1）平衡性教學應用。在虛擬的軟件場景中，設定轉移爆炸物的路線、障礙等外部因素，由中樞系統下達應用場景，培訓學員佩戴頭盔和重力感應，采取手持方式將水銀、滾珠等反能動的虛擬爆炸物轉移到指定安全的位置，來培養排爆隊員現場處置的穩定性、平衡性。

2）心理素質教學應用。由中樞系統推送不同虛擬的場景中，在模擬起點位置讓培訓人員隨機記下一組號碼，然后設定200 米的往返運動距離，讓培訓人員在規定的時間內到達設定的終點，在運動的過程中設置不同的爆炸場景障礙和聲光干擾，到達終點后說出正確的號碼，以此提高排爆人員的心理素質。

3）協同排爆處置。利用三維技術重建不同環境下的涉爆處置現場，由教員指定排爆處置小組（4 名隊員），每位隊員按照教員組安排的步驟和任務參與到協同處置中，隊員接受虛擬的看板指令，按要求分工協作共同處置爆炸物現場，操作模擬排爆儀器裝備，按規定步驟順利處置爆炸物，教員根據隊員在虛擬空間中的實際表現進行操作打分和點評。

4）場地安檢訓練。利用虛擬技術，模擬一個被安檢場景（如會議室、客房等），由教官設置可疑物品的位置，安檢人員在任務欄中選擇相應的捜爆儀器進行作業。通過此項訓練，一是解決現實訓練場地少的問題，二是解決民警利用不同儀器檢查重點區域的問題，三是民警可以沉浸式的體驗不同場景的結構特點。

3.1.2 技術原理

模擬搜排爆現場擬采用大空間虛擬現實互動技術和爆炸物及訓練任務三維實時模擬系統搭建。

3.2 虛擬爆炸裝置組合分解

3.2.1 功能應用

圖2 全息模擬爆炸物分解訓練

實現典型爆炸物分解訓練與原理講解功能，可根據目前收集的全國100 多起涉爆案件，從中摘取比較典型的涉爆案件的爆炸裝置進行3D 建模，設定到系統當中。教員和學員都可以佩戴全息眼鏡，選定任意一個典型爆炸裝置，教員可在系統內直接進行三維空間中的拖、拽、拆解和標注等操作，對爆炸裝置的每個起爆結構進行原理介紹和拆除方法的教學，學員可以跟隨教員視角觀看全息流程演示。

3.2.2 技術原理

虛擬爆炸裝置組合分解擬采用視角捕捉與實時渲染技術，構建典型爆炸物分解模擬訓練與原理講解系統。

3.3 模擬排爆機器人訓練系統

圖3 模擬排爆機器人訓練系統

3.3.1 功能應用

在以人為本的排爆處置理念中，排爆機器人在排爆現場處置過程中發揮著功不可沒的作用。目前，各省市地區都在逐步進行配備，強化機器人操作培訓。但是，就目前實操訓練模式來看，會產生以下弊端：一是由于排爆機器人屬于高精密儀器，價格比較昂貴，長時間的使用會加速性能老化、零件磨損；二是現實的訓練環境有限，不能有效的針對地鐵、火車站等多種背景環境開展訓練。模擬排爆機器人訓練系統利用三維建模，在系統內設置多種訓練場景，教員可在訓練場景內設置障礙物和爆炸裝置，操作人員按照要求進行作業。此種方法可以有效解決上述問題。

3.3.2 技術原理

模擬排爆機器人訓練系統擬采用三維建模、視景驅動以及VC 控件等技術實現。

3.4 排爆訓練考核研判

3.4.1 功能應用

圖4 預警分析系統

1）預警分析系統。系統呈現市內行政地圖，利用市局110 接警平臺，將各區的涉爆案件進行搜集，加注到地圖當中，根據各區的涉爆案件的數量、性質、原理，采取大數據可視化的方式進行顏色的等級標注，形成預警功能。對各區發生的爆炸案件進行研究分析，進行針對性的實戰訓練。

2）考核大數據。研發理論知識考核系統，采用后臺管理平臺進行系統管理，支持在PC 端和警務通上應用。系統包括考試管理、成績管理、理論知識管理、通知公告、查詢統計、題庫建立、自主學習、點贊評論、在線考試，實現按類別自動生成隨機試卷，生成電子考試成績單。

3）學員生理大數據。建立培訓人員生理特征監控系統，利用專業運動手環的SDK 進行深度開發，對培訓人員爆炸物模擬處置訓練，實操排除訓練的心率、運動量等數值進行實時監測。在整體模擬過程中可以對學員心理情況執行實時的監控和曲線對別分析。并根據培訓人員心理承受能力進行實戰崗位分工，同時結合培訓人員的實際情況制定針對性訓練計劃，提升排爆抗壓心理素質。

4）裝備人員大數據。對排爆處置隊伍的裝備、人員情況，利用大數據的統計分析能力進行智能化的管理，對所有的排爆儀器裝備進行統計，每件儀器要標注其購買時間、報廢年限、使用優勢、處置缺點、性能狀態等方面，排爆人員要標注其詳細的培訓情況、儀器操作的優勢及短板等，如果發生涉爆案件或者模擬警情時，系統會根據現場的環境優先推薦合理的排爆儀器和處置人員。

3.4.2 技術原理

排爆訓練考核研判系統擬采用大數據可視化技術，構建排爆大數據瀏覽、分析和推演系統。

3.5 擬真排爆訓練

3.5.1 功能應用

1）爆炸物復原訓練。將制作爆炸裝置的構件按照開關種類進行歸類存放，利用智能化的方式實施管理，在制作的操作臺上會擺放制作工具。培訓人員按照電腦推送的全國典型案例，根據案例的描述，推演現場處置流程，并進行爆炸裝置復原，在操作平臺上加裝攝像頭，通過視頻傳輸，方便授課人員直接掌握每名培訓人員的制作過程。

2）爆炸物實戰排除。排除區域建立在六自由度液壓平臺上，培訓學員穿戴排爆服在平臺上拆除爆炸物，失敗會引發相應烈度的爆炸，以液壓平臺運動、投影和聲效方式展現。此種方式能夠有效克服培訓人員的麻痹思想，使排爆培訓緊貼實戰化。

圖5 爆炸物實戰排除

3.5.2 技術原理

擬真排爆系統擬采用聲光電結合的可編程六自由度液壓平臺技術。

4 結語

隨著互聯網的飛速發展，新技術、新模式的變革將會驅動排爆行業發生翻天覆地的變化。因此，排爆技術及培訓工作也應以科技興警為依托，向著“精準化情報應用、智能化指揮調度、無人化實戰處置、集約化運行保障”的目標發展，推進排爆事業再上一個新水平、新臺階、新品質。本文提出構建排爆智能實驗室的設想，以期為提高各地排爆技術及培訓工作提供參考。