安防機器人關鍵技術與產(chǎn)業(yè)化前景

劉曉東

摘要：在公共安全維護工作當中，安防是非常重要的一項工作。在現(xiàn)今科學技術水平不斷發(fā)展的情況下，需要能夠積極通過新技術的應用提升安防水平。文章就安防機器人關鍵技術與產(chǎn)業(yè)化前景進行一定的研究。

關鍵詞：安防機器人：關鍵技術：產(chǎn)業(yè)化前景

安防一直是我國各行業(yè)非常重要的一項工作。在傳統(tǒng)技防系統(tǒng)當中，其視頻系統(tǒng)具有固定安裝的特點，容易受到破壞，且存在死區(qū)。傳統(tǒng)巡更系統(tǒng)具有較高的維護成本，技術較為陳舊，在警情發(fā)生時無法及時現(xiàn)場處置。而在人防措施方面，在實施監(jiān)督、思想水平以及管理穩(wěn)定性方面都存在著不足，因此對實際安防效果產(chǎn)生較大的影響。在該種情況下，安防機器人則成為了一個較好的選擇，通過其同現(xiàn)有安防監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合性應用，則能夠在實現(xiàn)動態(tài)安保服務運營體系發(fā)展的基礎上對多參數(shù)、全方位的智能監(jiān)控目標進行實現(xiàn)，能夠有效實現(xiàn)處警能力的提升。

1 國內(nèi)外技術發(fā)展

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有較多企業(yè)開展了安防機器人的研發(fā)與應用，其中，美國在該領域的技術以及市場方面具有明顯的優(yōu)勢。1999年，美國生產(chǎn)的MDARS-I機器人應用在美國陸軍當中，該機器人最低運行速度為3 km/h，在完成一次充電之后，即能夠連續(xù)工作8h，能夠在360。范圍內(nèi)對10 m外的物體發(fā)現(xiàn)，并能夠通過無線局域網(wǎng)的應用同控制站進行數(shù)據(jù)傳輸與通信。該機器人內(nèi)部具有熱成像儀、CCD攝像機、探測微波雷達、旋轉(zhuǎn)平臺以及紅外照明器的安裝，在發(fā)現(xiàn)入侵者或者煙火情況后，即能夠在確定物品所處位置以及目前狀態(tài)的基礎上及時對外發(fā)出警報。

日本方面，Tmsuk公司于2008年開發(fā)了T-34機器人，該機器人的運行速度最高10 km/h，具有探測裝置的配備，在實際工作當中，能夠根據(jù)聲音與溫度對周邊情況進行偵查，在獲取圖像之后將其顯示在手機屏幕之上，主要應用在樓宇以及商場的安保巡邏當中，在發(fā)現(xiàn)有可疑人員后，在工作人員的遙控指揮后，即能夠向目標噴撒出一張類似蜘蛛網(wǎng)的大網(wǎng)。

同國外相比，我國在安防機器人的研究方面起步相對較晚，但在變電站巡檢方面具有著較為迅速的發(fā)展，目前已經(jīng)形成一定的規(guī)模性應用。2002年，第一代變電站巡檢機器人得到了研制，該機器人攜帶紅外熱像儀以及可見光攝像機等傳感器，在實際運行當中將以一條閉合磁軌跡的方式單向巡視，能夠?qū)υO備過熱等異常現(xiàn)象以及儀表讀數(shù)情況進行發(fā)現(xiàn)與檢測，該機器人在2010年已經(jīng)發(fā)展至第四代，在系統(tǒng)的可靠性以及性能方面獲得了明顯的提升。 2006年，民航地面特種設備基地研究所對安保巡邏機器人進行了研制，該機器人在具體工作當中能夠?qū)ψ灾鳝h(huán)境探測、自主充電以及自主避障導航功能進行實現(xiàn)，能夠根據(jù)工作人員的具體要求運行，在非人工干預的情況下完成隨機線路巡邏、重點位置查看以及固定線路巡邏等任務，且具有全方位視覺的處理判斷能以及語音視覺的遠程監(jiān)控傳輸，能夠?qū)馂那闆r、環(huán)境煙霧進行檢測發(fā)現(xiàn)異常問題后及時報警。中國安防技術有限公司是一項專門從事安防領域的企業(yè)，其從2012年開始，在同香港中文大學團隊合作后，面向安防領域研發(fā)了水上巡邏、替身以及危險救援等多種機器人型號。2015年，其更是推出了分別應用于室內(nèi)與室外的兩款安保機器人。這兩款機器人具有國內(nèi)外安防機器人多項優(yōu)點的集成，在同該公司安防業(yè)務相關優(yōu)勢相結(jié)合的基礎上，在使用便利性以及環(huán)境適應性方面具有一系列關鍵技術的突破，目前己得到了小規(guī)模的銷售[1]。

2 關鍵技術與產(chǎn)業(yè)前景

安防機器人是現(xiàn)今安保工作當中經(jīng)常應用的一項技術，其主要功能即是日常巡邏以及安保服務。在具體研究工作中，不僅需要做好機器人共性方面技術的研究.且能夠做好同安防目標與環(huán)境聯(lián)系密切關鍵核心技術的研究。

2.1導航定位技術

目前，移動機器人經(jīng)常使用到的導航定位方式有衛(wèi)星導航定位、視覺導航、電磁循跡以及激光雷達導航定位等技術。其中，電磁循跡法是一種可靠、簡單的技術類型，但其在實際應用當中智能按照規(guī)定路線行駛，且需要對路面進行一定的處理。衛(wèi)星導航方式在實際應用當中不會受到來自天氣情況的影響，具有著能夠連續(xù)實時提供位置信息以及使用簡單的優(yōu)點，但在實際運行當中其也存在著一定的缺點，即衛(wèi)星信號受到遮擋而存在不能夠正常定位的情況，激光掃描雷達技術在實際應用當中受到環(huán)境的干擾較小、且具有較高的定位精度，通過同地圖的匹配，即能夠?qū)ψ灾鲗Ш蕉ㄎ荒繕诉M行實現(xiàn)，但該技術在價格方面存在著較為昂貴的特征。在該種情況下，使用圖像處理技術對機器人實際工作當中的運行環(huán)境進行感知，以此對其所具有的運行路線與位置進行判斷，可以說是視覺導航技術的重要發(fā)展方向，但目前該技術也處于研究階段當中。通過這部分研究則可以了解到，對于單一的導航定位方式來說，其很難對所有的應用場合工作需求進行滿足。在該種情況下，即需要積極做好將多種導航定位方式融合在一起的組合式導航定位系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應用，即能夠在對應用場合環(huán)境特點進行充分聯(lián)系的基礎上，結(jié)合用戶在實施成本、可靠性等級以及導航精度方面的要求，為安防機器人提供具有較高性價比的定位方案。目前，該技術精度已經(jīng)達到了2 cm，在林蔭小道以及狹窄巷道當中等具有屏蔽特征的場合也得到了較好的應用[2]。

2.2圖像無線傳輸技術

在安防系統(tǒng)當中，視頻監(jiān)控可以說是其中非常重要的功能。在傳統(tǒng)的固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)當中，多通道高清圖像壓縮存儲技術已經(jīng)得到了解決與應用，但對于多通道高清圖像的無線傳輸，還是現(xiàn)階段的關鍵技術難點，尤其當有多個安防機器人同時開展協(xié)同工作時更是如此。使用專用WiFi技術對多圖像傳輸目標進行處理是一個較好的方式，但在實際室外對能夠覆蓋巡邏路徑WiFi節(jié)點進行設置時，不僅具有著較大的工程量，且在多節(jié)點切換配置方面存在著較為復雜的特征。若使用4G網(wǎng)絡對無線通信網(wǎng)絡進行建立，又具有非常大的流量消耗量，并因此具有著非常高的運行成本。在該種情況下，如果以點對點的方式通過豎向無線圖設備傳輸圖像，機器人在實際運行的過程當中則可能因頻段限制以及相互之間干擾情況的存在而無法達到要求。對此，為了能夠更好地適應不同無線通信環(huán)境，則可以構建出集成4G、多頻段無線圖傳以及WiFi等多技術形成的無線圖像傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點，即在具體應用中能夠根據(jù)實際無線通信情況建立科學的無線通信方式，并根據(jù)需求做好其選擇。就目前來說，機器人已經(jīng)對圖像信息的無線四路傳輸功能繼續(xù)進行實現(xiàn)，能夠同時協(xié)同運行4臺安保巡邏機器人。

2.3智能識別與警情判斷

在機器人實際應用當中，做好警情的智能識別與判斷可以說是一項重點的工作內(nèi)容，同傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，該機器人將具有動態(tài)變化的圖像背景，這也是同以往靜態(tài)視頻相比的最大不同。但該種技術在實際實現(xiàn)當中也存在著較大的難度，且機器人低近偵察情況也對識別能力具有了更高的要求。對于智能識別方式而言，其在實際應用當中的基礎為圖像識別技術，在此基礎上實現(xiàn)同聲音、振動以及溫度等方面?zhèn)鞲衅鞯目茖W融合，在以智能的方式判別安保狀態(tài)的基礎上對安全預警目標進行實現(xiàn)。在實際工作中，當攝像頭對監(jiān)控圖像采集完畢后，如經(jīng)過檢測存在人臉，則將從原始圖像當中對面像進行分離，將其抽象為面紋編碼。同時，通過數(shù)據(jù)庫當中原有面紋編碼進行結(jié)合的基礎上，同當前編碼情況進行對比，如果在經(jīng)過對比之后發(fā)現(xiàn)兩個編碼相互匹配，即通過了身份認證。異常行為識別方面，即對于獲取的運動圖像進行統(tǒng)一的分析處理，其中包括處理識別、運動檢測以及提取特征這幾個重要環(huán)節(jié)。通過該種方式的應用，能夠在距離相對較遠以及視頻質(zhì)量并非很高的情況下判斷異常目標，同人臉識別技術共同應用的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)相互功能之間的良好互補。此外，也能夠根據(jù)身份認證以及行為識別這兩項工作的開展科學的評估安全預警系數(shù)，并在當該系數(shù)超過一定闕值后，對安全預警程序進行啟動[3]。

2.4運營管理平臺

在安防機器人運行當中，運營管理平臺非常關鍵，將直接關系到目標的實現(xiàn)情況，其中的重點模塊有視頻傳感數(shù)據(jù)監(jiān)控、安全預警、危險報警、運行狀態(tài)監(jiān)控等方面。該平臺由展現(xiàn)層、接入層以及服務層這幾個層級組成，其中，接入的任務即對機器人的信息對接目標進行實現(xiàn)，在對機器目前狀態(tài)以及實時信息進行獲取的基礎上控制機器人。服務層方面，需要對各類后臺的支撐服務進行實現(xiàn)，包括視頻分發(fā)、任務調(diào)度以及語音識別等[4]。

3 結(jié)語

在上文中，我們對安防機器人關鍵技術與產(chǎn)業(yè)化前景進行了一定的研究。安防機器人的出現(xiàn)，為安防行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。截至目前，國內(nèi)外都有一批企業(yè)開展了安防機器人的研發(fā)與應用，雖然目前還處在一個市場的培育階段，但卻具有著非常巨大的市場潛力與發(fā)展前景。在未來工作當中，需要進一步加大該方面研究，以相關技術的積極研究掃除產(chǎn)業(yè)化障礙。

[參考文獻]

[1]孫煜，韋燕華，陳超.基于機器視覺的屏幕漏光檢測方法[J].機電工程技術，2016 （22）：439-441

[2]鄢文浩，賀賽先，沈婷婷基于隨機運動障礙避碰規(guī)則的機器人路徑規(guī)劃[J].電光與控制，2017 （5）：73-76

[3]張仁尊線性CCD智能車的控制系統(tǒng)設計[Jl山東農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2016（5）：731-735

[4]王冰心，王孫安，于德弘引入選擇性注意的果實簇識別與采摘順序規(guī)劃[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2016 （11）：7.