开诚智能：淬炼火场中的“钢铁侠”.pdf

随着经济的快速发展，工业生产环境日趋复杂，火灾等安全事故愈发受到关注。国家消防救援局数据显示，2023 年上半年，全国消防救援队伍共接报处置各类警情 105.7 万起，出动消防救援人员 1199.5 万人次。加强基层消防救援力量建设，对维护社会公共安全、保护人民生命财产安全具有重大意义。面向应急救援新形势，中信重工开诚智能装备有限公司（以下简称“开诚智能”）研制出 30 余款消防机器人产品，广泛列装于消防系统和危化企业，代替消防员参与灭火实战近千次，逐步成为应急救援中不可或缺的中坚力量。开诚智能：淬炼火场中的“钢铁侠”“机器人+”的春风吹到了各行各业。无论工业生产模式如何迭代升级，安全生产依旧是不可触碰的红线。消防灭火侦察机器人等智能装备，日渐成为火灾防控体系和应急救援力量建设中不可拆解的一部分，“智慧消防”成为各地应急体系的重中之重，“机器人+安全应急”成为大势所趋。文/李轲昕32 机器人产业|ROBOT INDUSTRYCAse StudY案例分析 2023 年第 5 期 33为火场救援而生在火场中，飞溅火和冲击波对消防员危害极大，厚重的隔热服也会影响其身体状态。此外，还有防不胜防的落石、横梁等建筑物结构坍塌，这些都对消防员的人身安全产生极大威胁，少人化、无人化已成为火险救援技术发展的必然趋势。消防灭火侦察机器人由机器人本体、消防炮和手持遥控终端组成，机器人和手持遥控终端通过无线图数一体化数字传输模块，实现点对点、点对多点的灵活控制，无需消防员抵近大型危险化学品灾害现场开展侦检作业。消防员可在 1000 米范围内，远程控制消防机器人进入火场，利用大流量射流对着火区域发起正面“强攻”，或利用细水雾水进行排烟降毒，最大限度保障消防员的安全。耐高温的防护措施，既可以使消防炮按照程序设定正常启动，也保证了火场外围的遥控人员对机器人远程控制的灵敏性。“消防机器人属于应急救援类的产品，这就要求它有非常高的可靠性，在火灾现场不能出任何问题。”开诚智能副总工程师张树生强调。消防灭火机器人的高可靠性主要体现在机械结构和电气系统两部分，分别表现为运动状态的保障和控制系统的稳定。以开诚智能“RXB-MC80BD”消防灭火侦察机器人为例，其能够很好地应对城市综合体、大型仓库和地下空间等场景发生的火灾。不同场景下的路面情况存在差异。相比于轮式机器人，履带式的设计使机器人运动时重心放低，展现出优秀的越野能力。智能化避障系统检测范围广、距离远、角度大，搭配沟道检测的功能，使机器人可在废墟等恶劣地形条件中行走自如。履带式机器人还可以很好地抵抗水炮出水产生的后坐力，并将后坐力的能量转化为电能，以维持更长时间的工作。高温环境是机器人控制系统维持正常运转的最大阻碍。首先，在保证性能的前提下，控制系统的元件一般选择功耗低、发热量小的类型。“我们把消防机器人的电路器件都安装在隔爆壳体内部，如果器件发热量大，会导致整个控制系统的瘫痪，就像一台没有散热系统的电脑，会因为高温而导致系统崩溃。”张树生介绍道，“除了自身产热小，壳体外面也布置了降温装置。我们在设计机器人的时候，增加了双层水幕喷淋装置，能在机器人周围形成双层水幕，把机器人罩在中间，隔绝大火产生的辐射热。”李轲昕 本刊编辑开诚智能：淬炼火场中的“钢铁侠”34 机器人产业|ROBOT INDUSTRYCAse StudY案例分析防、抗、救相结合的救援原则开诚智能研发的消防机器人，性能涵括巡检、侦察、排烟、灭火、洗消、清障等，是防、抗、救等环节的有效对策。机器人与其他模块的组合十分灵活，具体根据消防单位的需求配置。巡检防控当重点警戒区域有人员闯入时，消防巡检机器人可实现监控中心与巡逻现场的对讲、远程喊话和警告。当检测到烟雾、火灾后，消防巡检机器人能够迅速向临时指挥中心发送定位信息，接收到指令后抵达着火点，通过火焰定位系统控制炮头自动瞄准着火点，喷射水流或超细干粉进行灭火。相较于明火，烟雾的毒性和悬浮微粒是火灾中更危险的“隐形杀手”。开诚智能研发的消防排烟侦察机器人，对救援安全保障具有重要意义。将环境探测传感器固定在自动升降平台上，可以实现对不同高度的可燃、有毒气体的检测分析，还能监测温度、湿度、压差，甚至放射性物质。在识别有害气体时，传感器通过无线通信将捕捉到的数据传递给指挥中心，以监测气体浓度等参数的实时变动，判断爆炸或其他突发状况发生的可能性，通知一定范围内的人员在危险来临前有序撤离，减少伤亡。火情探测在火场中，实战经验丰富的消防员能判断火势的大致范围或可能发生的突发状 2023 年第 5 期 35开诚智能：淬炼火场中的“钢铁侠”况。为避免火场救援工作形成对经验结论的依赖，就要研发自主判断火势和分布的技术方法。“我们的机器人具有火源定位的功能，能够通过双目视觉自动扫描识别火焰点位，还能测火焰点离机器人的距离。另外再辅以红外摄像机，使判断更加精准。”张树生介绍道。随时通过红外热成像实现对热源的检测与跟踪，将大幅提升火焰扑灭的针对性，有这样一个火场“外挂”，将有效促成火险救援速战速决。救援及时消防机器人可实时采集现场声音信息，并对有效声源进行精准定位，便于了解受困人员的位置信息。搭载生命探测仪的消防机器人能更精准地定位并接近被困人员的位置，被困人员通过机器人搭载的双向语音通信系统联系指挥中心，通报自身情况和周围险情。通过消防机器人和被困人员的交互，指挥中心可以选择更合理的施救方式，最大程度地保护其人身安全。此外，机器人具有一定的负载能力，可拖载救援车进入灾害现场，及时到达准确位置对被困人员实施救援。立体灭火“地空结合”是一种新型、高效的灭火方式，通过在地面机器人、无人机和指挥中心三者间，组建可供通信的网络，传输地面机器人和无人机收集到的信息，以及指挥中心发出的指令。搭载 360机载环视和可变焦高清摄像机的无人机，可实现全方位、立体化视频采集，搭载灭火弹的无人机可开展高空灭火作业。指挥中心可实时定位地面机器人和无人机的位置，并记录它们在一段时间内的运动轨迹。软件操作平台可实时显示地面机器人和无人机传输的图像和环境参数，分析火势、风向CAse StudY案例分析36 机器人产业|ROBOT INDUSTRY等要素，将智能装备更合理地布置在各个点位。火场中随时可能有突发状况发生，已扑灭的火也有可能复燃，因此灭火救援是一个不断变化和高速运行的过程，需要指挥中心对前线火情实时监控、指挥作战。消防机器人成为应急救援的新兴力量速战速决是灭火作战原则的核心。消防机器人已成为应急救援队的新兴力量，正逐渐被大众所熟悉。消防机器人的产品布局以喷水灭火型消防机器人为例，根据流量不同，可大致分为三种规格，即小型、中型和大型。小型机器人喷射流量约为 40升/秒，其身形小巧，主要应用在微型消防站；中型机器人喷射流量约为 80 升/秒，目前销量最多，应用最广；大型喷水作业的灭火机器人，喷射流量可达到200升/秒，采用鸭嘴式炮口设计，更适用于高层建筑灭火和重大危化火灾。“在一次火灾演习中，一辆运输危险化学品的车在高速公路上发生泄漏，消防队出动一台小型消防机器人连续工作 12 个小时，完成了应急处置。”张树生回忆道，“如果不应用消防机器人，就需要消防队员拿着水枪，在泄漏的车辆周边进行作业。首先人身安全受到威胁，其次工作时长 12 个小时，劳动强度是非常大的。”消防灭火机器人的出水形式分为水柱、水雾两种形式。机器人在灭火过程中，水炮可以设置成自动扫射模式，针对不同火势进行有效灭火。2022 年，开诚智能参加了“应急使命2022”国家级特大规模实战化演习，开诚智能派出自主研制的 24 台消防机器人参与其中。“我在现场亲眼看到了爆炸过程中飞溅出来的火焰，就落在了消防机器人旁边,现场有消防水带被火点燃。我们开诚智能：淬炼火场中的“钢铁侠”2023 年第 5 期 37的机器人在设计时就采用阻燃机身，因此并没有受到飞溅火的影响。”张树生解释道，“在现场遇到这种情况的时候，爆炸产生的冲击波和飞溅火，对消防员的威胁是很大的，一旦发生坍塌，还会对被困人员造成二次伤害。”均衡消防应急救援力量据统计，70%以上的自然灾害都发生在交通不便的农村地区，当地应急救援体系不完善，应急救援人员战斗能力不足，一旦发生灾害事故，城市专业消防救援力量很难在短时间内及时赶到现场实施救援。针对不同火灾规模，更换不同流速的机器人，节约水资源，让灭火更有针对性。“比如，小型机器人的体积和重量都非常小，比较适合微型消防站，或消防车辆很难到达的偏远地区。小型机器人的喷射流量为40 升/秒，中型及大型机器人可以达到 80升/秒 200 升/秒，大型机器人是为更大的消防站设计的，有更强的灭火效能。消防机器人需求市场广阔开诚智能研发生产的消防机器人几乎涵盖各种火灾场景，产品线布局较为完善。张树生指出：“在各个地区会发生不同类型的火灾，比如城市、山地、草原地区，我们会根据不同火灾场景对机器人进行改进，同时提高机器人的通过性，以适应多种环境，能满足各种工况。”开诚智能自主研制的消防机器人及智慧消防解决方案，可应对城市综合体、易燃易爆危化场所、大跨度空间、地下空间、高层建筑等多场景、多任务需求，保护人民生命财产安全，为我国消防救援能力提升和应急救援体系建设贡献力量。在线阅读（节选）