智能消防機(jī)器人研發(fā)現(xiàn)狀與功能展望

李世杰

摘要：消防機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用關(guān)系著人民的生命安全，智能消防機(jī)器人能夠在重大火災(zāi)發(fā)生時(shí)，利用自身系列功能最大限度地減小人員傷亡。本文分析了目前消防機(jī)器人的國(guó)內(nèi)、國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出了國(guó)內(nèi)消防機(jī)器人發(fā)展存在的問題，進(jìn)一步提出了消防機(jī)器人的功能優(yōu)化方向，為消防機(jī)器人的發(fā)展提供了方向。

關(guān)鍵詞：消防;機(jī)器人;火災(zāi)救援

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然氣等易燃易爆氣體泄漏引發(fā)的火災(zāi)、爆炸等事故逐年下降，但化學(xué)危險(xiǎn)品和放射性物質(zhì)泄漏以及燃燒、爆炸、坍塌的事故等安全隱患依然存在。一旦發(fā)生重大火災(zāi)事故，消防員將會(huì)面對(duì)高溫、黑暗、有毒和濃煙等危害環(huán)境。在高溫、缺氧、能見度低等惡劣條件下對(duì)相對(duì)復(fù)雜的事故現(xiàn)場(chǎng)情況的完全掌握是救援成敗的決定因素。因此，代替救援人員進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)溫濕度、泄漏氣體的濃度以及內(nèi)部環(huán)境等進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)的消防機(jī)器人對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)預(yù)報(bào)預(yù)警及災(zāi)后快速救援、保證消防員人員安全具有重要意義。

一、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

（1）國(guó)外現(xiàn)狀：國(guó)外目前在消防機(jī)器人探測(cè)、救援方面進(jìn)行了很多研究，投入較大的是美國(guó)、英國(guó)、日本等一些國(guó)家。消防機(jī)器人應(yīng)用最多的是日本，早在80年代就研制了多種消防機(jī)器人并應(yīng)用于消防部門。使用驅(qū)動(dòng)輪或履帶作為行駛機(jī)構(gòu)，以內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，并配有氣體檢測(cè)儀器和監(jiān)視設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了爬坡、越障礙等動(dòng)作，控制距離達(dá)到了100米。美國(guó)研發(fā)的多功能機(jī)器人裝有各項(xiàng)感官系統(tǒng)，關(guān)節(jié)靈活多變能夠穿越復(fù)雜地形，完成距離測(cè)量、現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)勘探等救災(zāi)任務(wù) ?。歐洲各國(guó)研制的消防機(jī)器人主要應(yīng)用于森林火災(zāi)偵察、破拆等方面，搭載臂系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)功能、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等模塊，可以輕松進(jìn)入高危地帶遠(yuǎn)距離控制實(shí)現(xiàn)破拆、挖掘、搬運(yùn)物料等功能。

（2）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：總體而言我國(guó)的消防機(jī)器人研究起步相對(duì)較晚，近年來(lái)消防機(jī)器人的研制工作也得到了政府有關(guān)部門的支持。在2016年印發(fā)的《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020）》中提出，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求和民生重大問題，推動(dòng)服務(wù)機(jī)器人在助老助殘、醫(yī)療康復(fù)、救災(zāi)救援、公共服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用示范作用 ?，消防機(jī)器人被列為十大重點(diǎn)推動(dòng)的產(chǎn)品。部分公司研制的機(jī)器人能夠在石油化工、大型倉(cāng)儲(chǔ)、山林滅火和化學(xué)污染洗消等方面實(shí)現(xiàn)噴灑、排煙、滅火等功能。但是，目前的消防機(jī)器人除了自動(dòng)檢測(cè)火災(zāi)和自動(dòng)滅火技術(shù)比較成熟之外，還有很多不足之處。部分功能還不夠完善或是只能覆蓋消防救災(zāi)過程中的某一個(gè)環(huán)節(jié)，功能之間的配合還有待進(jìn)一步提高。

二、國(guó)內(nèi)消防機(jī)器人發(fā)展存在的問題

（1）操作專業(yè)化，缺乏相應(yīng)的人才培訓(xùn)。消防機(jī)器人作為特種設(shè)備需要專業(yè)的人員進(jìn)行操作。由于其智能化程度較高，融合了電子技術(shù)、控制理論和人工智能等技術(shù)，因此需要專業(yè)的人員負(fù)責(zé)對(duì)消防機(jī)器人進(jìn)行操作與后期維護(hù)。目前階段，存在著缺乏專業(yè)化人員的問題，而技術(shù)人員的培訓(xùn)又將會(huì)增加消防機(jī)器人的使用成本 ?。

（2）功能實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)搭建等技術(shù)不成熟。受到當(dāng)前人工智能技術(shù)的發(fā)展水平影響，消防機(jī)器人的部分功能還不夠完善，在危險(xiǎn)地帶無(wú)法真正做到取代消防員進(jìn)行消防滅火。此外，相應(yīng)的控制平臺(tái)的建立不夠完善，實(shí)時(shí)的交互平臺(tái)搭建還未形成標(biāo)準(zhǔn)，消防機(jī)器人也難以獨(dú)自進(jìn)入火場(chǎng)完成環(huán)境信息收集與滅火任務(wù)。

（3）價(jià)格昂貴，性價(jià)比低。由于消防機(jī)器人是由眾多智能模塊構(gòu)成，造價(jià)相對(duì)較為昂貴并且保養(yǎng)費(fèi)用較高。就目前來(lái)講，國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)還不具備裝配消防機(jī)器人的能力。而且，由于火場(chǎng)環(huán)境較為復(fù)雜，機(jī)器人內(nèi)部電子元件容易受到濃煙、潮濕、灰塵等影響較容易產(chǎn)生損壞，從而維護(hù)費(fèi)用較高。

（4）消防機(jī)器人的普及化程度較低。由于我國(guó)消防機(jī)器人發(fā)展處于起步階段，關(guān)于消防機(jī)器人的研發(fā)投入與相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)較少，消防機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模較小。同時(shí)，消防部門向自動(dòng)化、智能化發(fā)展的意識(shí)與意愿較為薄弱，現(xiàn)階段無(wú)法普及到每一個(gè)消防部門。

三、消防機(jī)器人功能優(yōu)化方向

智能消防機(jī)器人集合無(wú)線模塊、交互模塊、報(bào)警模塊、識(shí)別模塊、避險(xiǎn)模塊，依托滅火系統(tǒng)、煙霧感應(yīng)系統(tǒng)、火源檢測(cè)系統(tǒng)、信息分析系統(tǒng)、定位系統(tǒng)，在面臨高溫、有毒、缺氧、建筑物坍塌和濃煙情況等各種復(fù)雜的環(huán)境中，能夠在探測(cè)人員不需要進(jìn)入環(huán)境狀況下通過遠(yuǎn)程操作，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，減少消防人員的傷亡，也能夠讓決策人員做出準(zhǔn)確的判斷，有效的把危險(xiǎn)系數(shù)降到最低，保護(hù)人民財(cái)產(chǎn)和生命安全 ?。

（1）耐高溫、耐腐蝕性。消防機(jī)器人采用耐高溫、耐腐蝕、抗熱輻射、防雨淋、防化學(xué)腐濁、防電磁干擾等特性材料且整體構(gòu)建堅(jiān)固防腐，能夠在不同化學(xué)火場(chǎng)環(huán)境中保持整體性，不會(huì)影響火場(chǎng)環(huán)境中消防員的正常使用。從而確保在運(yùn)行過程中發(fā)揮該有的功能，輔助消防員及時(shí)救災(zāi)滅火。

（2）操作方便。消防機(jī)器人可裝載攝像頭等感應(yīng)裝置，將智能消防機(jī)器人置于火場(chǎng)環(huán)境中，操作人員只需使用操作手柄，便可將現(xiàn)場(chǎng)情況通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給后方系統(tǒng)處理，便于指揮人員根據(jù)反饋結(jié)果，及時(shí)對(duì)災(zāi)情做出科學(xué)判斷，并對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)工作做出正確、合理的決策。

（3）機(jī)動(dòng)性好。智能消防機(jī)器人體積小巧，可以隨消防車便捷運(yùn)輸。能夠輕松進(jìn)入復(fù)雜環(huán)境，適應(yīng)多種地形類別，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸救援物料、火場(chǎng)牽引等功能。

（4）智能化水平高、效率高。消防機(jī)器人結(jié)合人工智能、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子、模糊控制等技術(shù)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況收集、處理、分析、傳輸反饋信息，高效的對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行信息收集、滅火等工作。

（5）清潔性。采用太陽(yáng)能技術(shù)和充電技術(shù)雙結(jié)合，最大限度的節(jié)省資源。采用電能驅(qū)動(dòng)為主，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)為輔，最大限度的保證車輛的運(yùn)行并且減少能源的消耗。

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（河北工程大學(xué) ?河北 ?邯鄲 ?056000）