人工智能與自動化在化工火災撲救中的應用前景探析

目錄/提綱：……
一、研究的背景和意義
（一）人工智能與自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
（二）化工火災的特點與撲救現(xiàn)狀
（三）兩者結合的現(xiàn)實意義
二、國內外研究動態(tài)
（一）國內研究動態(tài)
（二）國外研究動態(tài)
三、實戰(zhàn)應用場景探析
（一）未來智能化作戰(zhàn)場景模擬
（二）模擬場景的可行性分析
1、數(shù)據(jù)采集
2、數(shù)據(jù)融合
3、數(shù)據(jù)處理
4、控制執(zhí)行
（三）制約因素
1、算法
2、硬件
3、經(jīng)濟效益
4、人員素質
5、當前作戰(zhàn)模式和相關制度
四、實現(xiàn)路徑思考
（一）牽頭制定方案，理清思路目標
（二）統(tǒng)一通信標準，健全規(guī)章制度
（三）加強戰(zhàn)法研究，培養(yǎng)專業(yè)人才
（四）加大資金投入，注重推廣應用
五、前景展望
六、結束語
……
人工智能與自動化在化工火災撲救中的應用前景探析

當今世界，正面臨百年未有之大變局，以信息技術為核心的高新科技迅速發(fā)展，與智能裝備相關的平臺技術、傳感技術、通訊技術等也取得了突破性進展，有力地推動了智能裝備的飛速發(fā)展。2019年11月29日，習近平總書記在關于應急管理重要論述中指出，要強化應急管理裝備技術支撐，優(yōu)化整合各類科技資源，推進應急管理科技自主創(chuàng)新，依靠科技提高應急管理的科學化、專業(yè)化、智能化、精細化水平。要加大先進適用裝備的配備力度，加強關鍵技術研發(fā)，提高突發(fā)事件響應和處置能力。
化工災害事故應急救援作為應急管理工作中的重要內容，其處置工作呈現(xiàn)復雜性大、難度高、易造成人員的群死群傷等特點，雖然各地消防隊伍配備的火場偵察、稀釋降毒、供液滅火等不同功能用途的機器人，承擔了一定的火場作戰(zhàn)任務，但存在裝備與裝備之間、裝備與人之間的融合程度不夠，自動化、智能化水平不高，體系化作戰(zhàn)不完善等現(xiàn)實狀況，所以如何加強裝備間的協(xié)同作戰(zhàn)，提高自動化、智能化水平，是提高火場作戰(zhàn)效能的重要研究方向。
一、研究的背景和意義
（一）人工智能與自動化的發(fā)展現(xiàn)狀
人工智能與自動化是當今科技領域中的兩個重要概念，其應用已經(jīng)廣泛_到各個行業(yè)和領域，為社會發(fā)展帶來了重要機遇。
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物特點，決定了作戰(zhàn)人員在撲救化工火災中的局限性，加之裝備和作戰(zhàn)體系不完善等不利因素影響，導致化工火災撲救現(xiàn)場在決策層面還存在指揮員經(jīng)驗依賴性強、信息獲取能力弱、決策部署遲緩等難題，執(zhí)行層面還存在通信指揮混亂、命令執(zhí)行偏差、動態(tài)臨機調整困難、大量人員聚集易造成群死群傷等難題，延誤了作戰(zhàn)時機，極大地阻礙了化工火災撲救的進程。如在“1·7”泰州格林美鈷業(yè)股份有限公司火災撲救中，初戰(zhàn)到場偵察手段單一，信息掌握不對稱，極大的影響了指揮員對初期災情的研判，特別是火災后期的詢情誤導，嚴重干擾了現(xiàn)場決策指揮。在“7·16”大連中石油國際儲運有限公司油庫火災中，現(xiàn)場參戰(zhàn)力量多，通信指揮混亂，導致命令下達與任務執(zhí)行之間存在延遲和偏差。在“4·22”靖江德橋倉儲火災中，由于交換站爆炸，大量帶壓物料加速外泄，瞬間形成“全路面”流淌火，導致一名駕駛員因撤離不及時而犧牲。
（三）兩者結合的現(xiàn)實意義
基于上述問題和化工火災的特點，如果將人工智能與自動化技術應用于化工火災處置現(xiàn)場，由人工智能負責火場決策，機械自動化負責任務執(zhí)行，研究出臺智能化無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，實現(xiàn)感知→通信→決策→執(zhí)行智能化，可有效解決上述問題，極大地提高化工火災的撲救效能。
二、國內外研究動態(tài)
（一）國內研究動態(tài)
在自動化控制方面，國內消防裝備制造業(yè)起步較晚，但得益于國內高新技術的快速發(fā)展，裝備的自動化程度也呈現(xiàn)蓬勃向上的態(tài)勢。各類消防遙控機器人、消防炮已大量配備一線作戰(zhàn)，消防車通過應用無人駕駛技術，已經(jīng)可以實現(xiàn)遠程遙控無人駕駛，并且具備主動避障、一鍵滅火等功能。在智能感知方面，國產無人機DJI Mavic 3T已經(jīng)可以利用高空視角優(yōu)勢，快速獲取全局態(tài)勢，通過設置測溫區(qū)間剔除煙霧可快速辨別火勢走向，助力災情研判。
在智能決策方面，國內消防裝備制造企業(yè)已經(jīng)開始了探索，明光浩淼安防科技股份公司與高等院校及消防救援機構合作，開展“人工智能+超大型油罐火災應急救援決策系統(tǒng)及關鍵裝備研究”，率先將國產衛(wèi)星和無人機LiDAR（激光雷達）應用到超大型油罐火災防控領域，提出了一種“空-天-地”實時3D建模方案，并將基于智能體決策的“ACP 平行指揮 5.0”這一軍事理念應用到油罐火災救援領域，提出了一種基于全液面油罐火熱輻射關系模型的消防車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，可以在救援現(xiàn)場為指揮員提供輔助決策。
高校資源方面，國內目前約有400多所高校開設了人工智能專業(yè)和自動化控制專業(yè)，為該領域的研究型、應用型人才培養(yǎng)奠定了基礎。其中北京工業(yè)大學、華中科技大學、河海大學等高校還成立了人工智能與自動化學院，致力于破解“智慧工業(yè)”發(fā)展中的共性和瓶頸技術，開展科學研究與成果轉化，促進各類行業(yè)從信息化向智能化的發(fā)展轉型。
（二）國外研究動態(tài)
在自動化控制方面，國外在探索自動化應用于消防救援的起步較早，其研究方向主要針對機器人等小型化裝備，美國和日本作為最早開展消防機器人研究及應用的國家，其研制的消防機器人以功能集成為目標，并已具備較為成熟的第三代自動化控制功能，可在高危環(huán)境下滿足多種作業(yè)要求。智能感知方面，國外在火焰識別技術上發(fā)展迅速，現(xiàn)階段基于積卷神經(jīng)網(wǎng)絡CNN、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡RNN和人工神經(jīng)網(wǎng)絡ANN等網(wǎng)絡模型開發(fā)的R-CNN、YOLO和SSD檢測算法模型，可對火焰狀態(tài)進行快速檢測識別。在智能決策方面，美國NASA開發(fā)了一款名為AUDREY的軟件應用程序，可通過收集重要的火災數(shù)據(jù)，進行分析后得出火災蔓延趨勢及首要作戰(zhàn)目標，并通過智能穿戴設備直接為作戰(zhàn)人員下達作戰(zhàn)指令。但該軟件主要針對的是城市火災，并且注重的是決策層面，執(zhí)行層面最終還是將命令下達給消防員，由人來執(zhí)行任務。
總的來講，國內外對自動化作戰(zhàn)和智能化決策都進行了一定程度的研究，但從結果來看，還存在感知方式單一、自動化程度不高、智能化程度不強、沒有形成體系等問題，一些影響智能化作戰(zhàn)的痛點難點問題還沒有得到充分重視。如消防行業(yè)垂直領域的人工智能大數(shù)據(jù)模型還沒有建立，裝備自動化和人工智能的深度融合還需加強，系統(tǒng)在標準化、體系化建設上還有很大進步空間等。
三、實戰(zhàn)應用場景探析
（一）未來智能化作戰(zhàn)場景模擬
未來的化工火災作戰(zhàn)現(xiàn)場，當高位攝像頭或廠區(qū)檢測設備檢測到火災時，集群無人機立刻從蜂巢出動，消防車隨即趕赴現(xiàn)場。多架偵檢無人機先期到達火災上空，利用可視光和紅外光，不間斷對火災現(xiàn)場進行視覺偵查，傳回第一手火場數(shù)據(jù)；運輸無人機采用“機+狗”的模式，將機器狗運 ……（未完，全文共10026字，當前僅顯示2385字，請閱讀下面提示信息。收藏《人工智能與自動化在化工火災撲救中的應用前景探析》）