危化品泄漏應(yīng)急處置“無(wú)人化”

文/孫玉良 鄭園 張利

編輯 朱麗晶

近年來(lái)，我國(guó)化工安全事故頻發(fā)，應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境日益復(fù)雜，傳統(tǒng)消防救援裝備局限性日益明顯，讓高科技無(wú)人化、智能化設(shè)備代替救援人員來(lái)完成應(yīng)急救援和偵察任務(wù)是發(fā)展趨勢(shì)，但是，無(wú)人化裝備在?；肪仍F(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用水平還亟待提高。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展，煉化企業(yè)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏事故的偵察與處置工作也有了新的方式和方法，高科技無(wú)人化、智能化設(shè)備代替救援人員來(lái)完成應(yīng)急救援和偵察任務(wù)，讓消防機(jī)器人能夠在危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏現(xiàn)場(chǎng)，在有毒有害、濃煙、易燃易爆、缺氧等惡劣事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，不僅能保障消防救援人員安全，同時(shí)也能提供事故現(xiàn)場(chǎng)所需要的數(shù)據(jù)。消防救援裝備無(wú)人化的運(yùn)用，使消防救援裝備更加科技化、智能化，提升消防救援效率。

國(guó)家對(duì)消防救援工作的要求是智能化、信息化、快速化。針對(duì)救援工作的新要求、新趨勢(shì)，加速提升消防救援裝備無(wú)人化、智能化的結(jié)合速度，才能滿足消防救援工作的提升和發(fā)展，利用無(wú)人化、智能化，對(duì)火災(zāi)的規(guī)模、火勢(shì)以及撲救的途徑等，通過(guò)影像、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)等進(jìn)行監(jiān)控及分析，為救援工作提供輔助決策及保障。

消防滅火防爆機(jī)器人由于具備滅火、偵察、救援等多方面的功能，而受到各消防救援隊(duì)的關(guān)注。在各種大型石油化工裝置、罐區(qū)、隧道等不斷增多，有毒有害氣體、液體泄漏、爆炸等災(zāi)害不斷增加的情況下，利用消防機(jī)器人達(dá)到機(jī)器換人目的，能夠發(fā)揮出巨大的作用。

一是在救援事故現(xiàn)場(chǎng)偵察上，原有的偵察受限于環(huán)境和安全影響，人員很難深入事故現(xiàn)場(chǎng)近距離偵察，隨著消防機(jī)器人的應(yīng)用，這一環(huán)節(jié)變得簡(jiǎn)單。二是在滅火救援上，消防機(jī)器人也是不逞多讓。通過(guò)移動(dòng)探察，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全面檢測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，傳輸?shù)胶蠓街笓]部，并通過(guò)自身攜帶的全方位攝像頭，將圖像傳回指揮部，反饋出最佳滅火地點(diǎn)和起火部位，為與消防員協(xié)同作戰(zhàn)提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐。

目前，有一些具有無(wú)人化、智能化特點(diǎn)的救援裝備已經(jīng)投入使用，但這些裝備僅僅是停留在無(wú)人化階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人工智能的標(biāo)準(zhǔn)和要求。我們目前使用的機(jī)器人、無(wú)人機(jī)只是人為操控執(zhí)行命令，實(shí)現(xiàn)不了自主環(huán)境識(shí)別和自主反應(yīng)，需要開(kāi)展更深的研究與消防救援裝備融合。

?；沸孤┈F(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化裝備應(yīng)用分析

采用無(wú)人化處置危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏演練時(shí)，首先要制定好相關(guān)演練科目，根據(jù)現(xiàn)有裝備，力求達(dá)到演練目的，從演練中查找存在的不足，使實(shí)戰(zhàn)演練更貼近真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。結(jié)合無(wú)人化裝備，燕山石化公司消防中心于2020 年11 月9 日在危險(xiǎn)化學(xué)品停車場(chǎng)，開(kāi)展了一次無(wú)人化處置危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏實(shí)戰(zhàn)演練。

科目設(shè)置

本次演練模擬重車區(qū)1 臺(tái)丁二烯槽罐車因閥體故障，造成物料泄漏，因泄漏量較大，揮發(fā)的氣體將現(xiàn)場(chǎng)2 名人員熏暈，急需搶救。演練動(dòng)用消防滅火防爆偵察機(jī)器人4臺(tái)，無(wú)人機(jī)2 臺(tái)，大功率供水車4 臺(tái)，遠(yuǎn)程供水組1 套，大型通信指揮車1 臺(tái)。

演練過(guò)程

首先，指揮部利用無(wú)人偵察機(jī)，對(duì)泄漏現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施全面?zhèn)刹臁蓹z工作，并將采集的信息回傳到通信車指揮部大屏，指揮部通過(guò)無(wú)人偵察機(jī)采集的影像及相關(guān)資料，做出救援行動(dòng)部署。

其次，命令氣防救護(hù)組做好搜救準(zhǔn)備工作。消防滅火防爆偵察機(jī)器人2 臺(tái)一組，共2 組，分別從東西兩側(cè)迅速駛向事故地點(diǎn)。西側(cè)兩臺(tái)機(jī)器人，1 號(hào)機(jī)器人前進(jìn)至泄漏槽車附近，對(duì)泄漏物料實(shí)施稀釋驅(qū)散；2 號(hào)機(jī)器人前進(jìn)至辦公區(qū)域附近，進(jìn)行偵檢及氣體驅(qū)散，1 臺(tái)大功率供水車同時(shí)為兩臺(tái)滅火機(jī)器人供水。

最后，東側(cè)兩臺(tái)機(jī)器人，1 號(hào)機(jī)器人前進(jìn)至泄漏槽車右側(cè)，對(duì)周圍區(qū)域?qū)嵤┫♂專? 號(hào)機(jī)器人前進(jìn)至泄漏槽車左側(cè)，對(duì)周圍區(qū)域?qū)嵤┫♂專? 臺(tái)大功率供水車同時(shí)為兩臺(tái)機(jī)器人供水。氣防救護(hù)組人員攜帶擔(dān)架等救援器材，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)救援、轉(zhuǎn)運(yùn)受困（傷）人員，將救出的受困（傷）人員移交120 救護(hù)車；距離兩臺(tái)大功率供水車后方100 m 處，停有兩臺(tái)供水車輛，分別負(fù)責(zé)給前方兩臺(tái)大功率車供水。遠(yuǎn)程供水組鋪設(shè)1 km 供水干線，吸取附近河道水源，負(fù)責(zé)向前方供水車輛供水。

演練用時(shí)30 min，各單元銜接有序，參演各中隊(duì)順利完成演練科目的要求，達(dá)到了演練目的，有效檢驗(yàn)了無(wú)人化裝備在?；沸孤┈F(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，為救援現(xiàn)場(chǎng)裝備設(shè)施無(wú)人化應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

無(wú)人化裝備應(yīng)用存在的問(wèn)題及措施

無(wú)人化設(shè)備本身存在缺陷需要完善

由于新技術(shù)、新裝備的使用，特別是在本次無(wú)人化裝備應(yīng)用中，也會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題，在本次演練中，消防機(jī)器人會(huì)出現(xiàn)屏幕突然死機(jī)、信號(hào)中斷、無(wú)人機(jī)與機(jī)器人信號(hào)相互干擾，以及外界干擾中斷等各類問(wèn)題，不僅影響使用，也增加了救援危險(xiǎn)性及難度。如果在救援現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)類似問(wèn)題，將發(fā)揮不出消防機(jī)器人的作用。

無(wú)人化處置危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏演練現(xiàn)場(chǎng)

同時(shí)，我們也看到了消防機(jī)器人的應(yīng)用，在石油化工裝置、罐區(qū)消防掩護(hù)、冷卻降溫救援任務(wù)中的優(yōu)勢(shì)，它不僅可以遠(yuǎn)程操控實(shí)施冷卻降溫，而且可以長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行任務(wù)值守，替代消防員完成危險(xiǎn)繁重、長(zhǎng)時(shí)間值守等任務(wù)。

救援現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)配合協(xié)作情況需要改善

在搜救傷員時(shí)，救援人員、無(wú)人機(jī)、消防機(jī)器人要相互配合，無(wú)人機(jī)隨時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)情況，防止出現(xiàn)爆炸起火，消防機(jī)器人控制現(xiàn)場(chǎng)稀釋冷卻的同時(shí)，利用水炮進(jìn)行無(wú)死角稀釋驅(qū)散，防止發(fā)生二次事故造成人員傷害。人員救出后，應(yīng)采取堵漏措施，對(duì)泄漏槽車閥體進(jìn)行封堵，處置人員穿戴好重型防化服，在機(jī)器人掩護(hù)下實(shí)施閥體封堵，并采取水霧稀釋，防止出現(xiàn)爆炸起火，對(duì)流淌的液體，應(yīng)筑堤攔截液體或挖溝導(dǎo)流，隨即實(shí)施泡沫覆蓋，防止出現(xiàn)爆炸起火。由于是第一次采用無(wú)人化裝備對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏進(jìn)行處置，人機(jī)配合協(xié)作情況還需要進(jìn)一步磨合。

無(wú)人化設(shè)備集群作戰(zhàn)能力需要提高

面對(duì)“全災(zāi)種、大應(yīng)急”救援需求，近幾年中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司為所屬各分公司配備火場(chǎng)偵察、滅火、排煙等不同功能用途的機(jī)器人，這些機(jī)器人基本上能夠承擔(dān)石油化工等特殊火災(zāi)撲救任務(wù)，但大部分機(jī)器人還只是用在消防演習(xí)或者裝備展示之中，實(shí)際落地和規(guī)?；瘧?yīng)用程度并不高。目前，消防機(jī)器人還是以程序控制履帶式產(chǎn)品為主，智能化上升空間很大。

消防滅火偵檢機(jī)器人

目前，大部分消防救援隊(duì)伍都配備了不同樣式、型號(hào)的消防機(jī)器人，但如果配備形成不了集群，單獨(dú)執(zhí)行任務(wù)，就單一消防機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，受體積、能量、載荷以及處置能力等因素限制，很難應(yīng)付復(fù)雜的救援任務(wù)。而消防機(jī)器人多臺(tái)協(xié)同作戰(zhàn)，能夠有效解決單一機(jī)器人處理能力較弱的弊端，將消防滅火機(jī)器人、消防排煙機(jī)器人、防爆消防滅火偵察機(jī)器人集群工作，可以將運(yùn)輸、滅火、排煙、防爆、偵察等功能最大限度發(fā)揮，具有相互間的兼容性。

消防救援裝備無(wú)人化發(fā)展預(yù)測(cè)

消防裝備由無(wú)人化向人工智能化發(fā)展，需經(jīng)過(guò)3 個(gè)階段，以目前防爆消防滅火偵察機(jī)器人來(lái)說(shuō)，第一階段是裝備智能化起步階段，在現(xiàn)有智能化消防救援裝備的基礎(chǔ)上改變其被動(dòng)性，提高其感知意識(shí)和能動(dòng)性，使智能化的機(jī)器人能夠像人類一樣簡(jiǎn)單地思考問(wèn)題，具備初級(jí)思維，對(duì)于火災(zāi)識(shí)別和滅火方法的選擇具有基本的判斷能力，由被動(dòng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)。

第二階段是發(fā)展階段，在主動(dòng)意識(shí)提升的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自我適應(yīng)、自我提升。根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像、數(shù)據(jù)分析，對(duì)火災(zāi)的等級(jí)作出較為準(zhǔn)確的判斷，并基于以上判斷，選擇合適的消防滅火作戰(zhàn)最佳方案，自主進(jìn)行局部或重點(diǎn)區(qū)域的滅火救援。

第三階段是系統(tǒng)化階段，消防機(jī)器人能夠利用計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)信息、物聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)云化、系統(tǒng)化，形成全面布局，將VR 和AI 緊密結(jié)合，虛擬戰(zhàn)術(shù)和實(shí)際場(chǎng)景結(jié)合，進(jìn)行綜合、全面、立體化的救援活動(dòng)。最終實(shí)現(xiàn)人工智能化的機(jī)器人與人的大腦相差無(wú)幾，可以對(duì)火災(zāi)情況自主進(jìn)行分析判斷，根據(jù)體內(nèi)的云計(jì)算機(jī)快速進(jìn)行思考分析，做出切實(shí)可行的行動(dòng)方案，并依據(jù)方案指導(dǎo)行動(dòng)的開(kāi)展。除此之外，還可以根據(jù)以往的工作經(jīng)歷，不斷地吸取教訓(xùn)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，再運(yùn)用到實(shí)踐中，不斷地提升自我，并達(dá)到火災(zāi)精準(zhǔn)預(yù)警、反饋處理信息的狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低生命、財(cái)產(chǎn)損失的目的。

消防救援裝備的人工智能化過(guò)程不是一蹴而就的，而是通過(guò)以上3 個(gè)階段不斷提升發(fā)展、緊密結(jié)合、相互遞進(jìn)、不斷提升的過(guò)程。

隨著國(guó)家5G 網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟和應(yīng)用，今后可以利用5G 技術(shù)，助力消防機(jī)器人形成集群作戰(zhàn)，利用5G 大帶寬、低時(shí)延優(yōu)勢(shì)，使影像和控制指令實(shí)時(shí)高速回傳，通過(guò)搭載4K 甚至以后達(dá)到8K 高清攝像頭和熱成像系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)傳回后方指揮部，消防員只需進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和操控，這將是消防領(lǐng)域重大突破。

5G 與超高清技術(shù)結(jié)合，利用紅外線、圖譜分析系統(tǒng)為救援方案提供有力數(shù)據(jù)交互和分發(fā)服務(wù)，解決數(shù)據(jù)傳輸及計(jì)算問(wèn)題，可促進(jìn)集群式消防機(jī)器人的功能發(fā)揮，通過(guò)云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，將每臺(tái)機(jī)器人功能深度融合，在開(kāi)放共享，研判分析和指揮決策等方面有重要意義。

消防裝備無(wú)人化及人工智能化是消防救援裝備未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，因此，加快人工智能與消防救援裝備的完美結(jié)合，促進(jìn)無(wú)人化裝備的發(fā)展，將消防機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等高精尖裝備更加專業(yè)化、多樣化，基于人工智能的不斷發(fā)展，各項(xiàng)高新技術(shù)不斷成熟，不久的將來(lái)人工智能消防裝備將會(huì)組團(tuán)作戰(zhàn)，推動(dòng)消防救援裝備無(wú)人化發(fā)展速度，為人員安全及財(cái)產(chǎn)損失降低提供裝備基礎(chǔ)。（本文作者單位系國(guó)家危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援燕山石化隊(duì)）