人工智能與自動(dòng)化在化工火災(zāi)撲救中的應(yīng)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(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀
（二）化工火災(zāi)的特點(diǎn)與撲救現(xiàn)狀
（三）兩者結(jié)合的現(xiàn)實(shí)意義
二、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
（一）國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)
（二）國(guó)外研究動(dòng)態(tài)
三、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場(chǎng)景探析
（一）未來智能化作戰(zhàn)場(chǎng)景模擬
（二）模擬場(chǎng)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(jì)效益
4、人員素質(zhì)
5、當(dāng)前作戰(zhàn)模式和相關(guān)制度
四、實(shí)現(xiàn)路徑思考
（一）牽頭制定方案，理清思路目標(biāo)
（二）統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)，健全規(guī)章制度
（三）加強(qiáng)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(yīng)用
五、前景展望
六、結(jié)束語
……
人工智能與自動(dòng)化在化工火災(zāi)撲救中的應(yīng)用前景探析

當(dāng)今世界，正面臨百年未有之大變局，以信息技術(shù)為核心的高新科技迅速發(fā)展，與智能裝備相關(guān)的平臺(tái)技術(shù)、傳感技術(shù)、通訊技術(shù)等也取得了突破性進(jìn)展，有力地推動(dòng)了智能裝備的飛速發(fā)展。2019年11月29日，習(xí)近平總書記在關(guān)于應(yīng)急管理重要論述中指出，要強(qiáng)化應(yīng)急管理裝備技術(shù)支撐，優(yōu)化整合各類科技資源，推進(jìn)應(yīng)急管理科技自主創(chuàng)新，依靠科技提高應(yīng)急管理的科學(xué)化、專業(yè)化、智能化、精細(xì)化水平。要加大先進(jìn)適用裝備的配備力度，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，提高突發(fā)事件響應(yīng)和處置能力。
化工災(zāi)害事故應(yīng)急救援作為應(yīng)急管理工作中的重要內(nèi)容，其處置工作呈現(xiàn)復(fù)雜性大、難度高、易造成人員的群死群傷等特點(diǎn)，雖然各地消防隊(duì)伍配備的火場(chǎng)偵察、稀釋降毒、供液滅火等不同功能用途的機(jī)器人，承擔(dān)了一定的火場(chǎng)作戰(zhàn)任務(wù)，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(dòng)化、智能化水平不高，體系化作戰(zhàn)不完善等現(xiàn)實(shí)狀況，所以如何加強(qiáng)裝備間的協(xié)同作戰(zhàn)，提高自動(dòng)化、智能化水平，是提高火場(chǎng)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(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀
人工智能與自動(dòng)化是當(dāng)今科技領(lǐng)域中的兩個(gè)重要概念，其應(yīng)用已經(jīng)廣泛_到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，為社會(huì)發(fā)展帶來了重要機(jī)遇。
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物特點(diǎn)，決定了作戰(zhàn)人員在撲救化工火災(zāi)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(dǎo)致化工火災(zāi)撲救現(xiàn)場(chǎng)在決策層面還存在指揮員經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)、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(dòng)態(tài)臨機(jī)調(diào)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(shí)機(jī)，極大地阻礙了化工火災(zāi)撲救的進(jìn)程。如在“1·7”泰州格林美鈷業(yè)股份有限公司火災(zāi)撲救中，初戰(zhàn)到場(chǎng)偵察手段單一，信息掌握不對(duì)稱，極大的影響了指揮員對(duì)初期災(zāi)情的研判，特別是火災(zāi)后期的詢情誤導(dǎo)，嚴(yán)重干擾了現(xiàn)場(chǎng)決策指揮。在“7·16”大連中石油國(guó)際儲(chǔ)運(yùn)有限公司油庫火災(zāi)中，現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)力量多，通信指揮混亂，導(dǎo)致命令下達(dá)與任務(wù)執(zhí)行之間存在延遲和偏差。在“4·22”靖江德橋倉儲(chǔ)火災(zāi)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(dǎo)致一名駕駛員因撤離不及時(shí)而犧牲。
（三）兩者結(jié)合的現(xiàn)實(shí)意義
基于上述問題和化工火災(zāi)的特點(diǎn)，如果將人工智能與自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于化工火災(zāi)處置現(xiàn)場(chǎng)，由人工智能負(fù)責(zé)火場(chǎng)決策，機(jī)械自動(dòng)化負(fù)責(zé)任務(wù)執(zhí)行，研究出臺(tái)智能化無人作戰(zhàn)系統(tǒng)，實(shí)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(zāi)的撲救效能。
二、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)
（一）國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)
在自動(dòng)化控制方面，國(guó)內(nèi)消防裝備制造業(yè)起步較晚，但得益于國(guó)內(nèi)高新技術(shù)的快速發(fā)展，裝備的自動(dòng)化程度也呈現(xiàn)蓬勃向上的態(tài)勢(shì)。各類消防遙控機(jī)器人、消防炮已大量配備一線作戰(zhàn)，消防車通過應(yīng)用無人駕駛技術(shù)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控?zé)o人駕駛，并且具備主動(dòng)避障、一鍵滅火等功能。在智能感知方面，國(guó)產(chǎn)無人機(jī)DJI Mavic 3T已經(jīng)可以利用高空視角優(yōu)勢(shì)，快速獲取全局態(tài)勢(shì)，通過設(shè)置測(cè)溫區(qū)間剔除煙霧可快速辨別火勢(shì)走向，助力災(zāi)情研判。
在智能決策方面，國(guó)內(nèi)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(jī)構(gòu)合作，開展“人工智能+超大型油罐火災(zāi)應(yīng)急救援決策系統(tǒng)及關(guān)鍵裝備研究”，率先將國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星和無人機(jī)LiDAR（激光雷達(dá)）應(yīng)用到超大型油罐火災(zāi)防控領(lǐng)域，提出了一種“空-天-地”實(shí)時(shí)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(yīng)用到油罐火災(zāi)救援領(lǐng)域，提出了一種基于全液面油罐火熱輻射關(guān)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(chǎng)為指揮員提供輔助決策。
高校資源方面，國(guó)內(nèi)目前約有400多所高校開設(shè)了人工智能專業(yè)和自動(dòng)化控制專業(yè)，為該領(lǐng)域的研究型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。其中北京工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、河海大學(xué)等高校還成立了人工智能與自動(dòng)化學(xué)院，致力于破解“智慧工業(yè)”發(fā)展中的共性和瓶頸技術(shù)，開展科學(xué)研究與成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)各類行業(yè)從信息化向智能化的發(fā)展轉(zhuǎn)型。
（二）國(guó)外研究動(dòng)態(tài)
在自動(dòng)化控制方面，國(guó)外在探索自動(dòng)化應(yīng)用于消防救援的起步較早，其研究方向主要針對(duì)機(jī)器人等小型化裝備，美國(guó)和日本作為最早開展消防機(jī)器人研究及應(yīng)用的國(guó)家，其研制的消防機(jī)器人以功能集成為目標(biāo)，并已具備較為成熟的第三代自動(dòng)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(guó)外在火焰識(shí)別技術(shù)上發(fā)展迅速，現(xiàn)階段基于積卷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)RNN和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN等網(wǎng)絡(luò)模型開發(fā)的R-CNN、YOLO和SSD檢測(cè)算法模型，可對(duì)火焰狀態(tài)進(jìn)行快速檢測(cè)識(shí)別。在智能決策方面，美國(guó)NASA開發(fā)了一款名為AUDREY的軟件應(yīng)用程序，可通過收集重要的火災(zāi)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析后得出火災(zāi)蔓延趨勢(shì)及首要作戰(zhàn)目標(biāo)，并通過智能穿戴設(shè)備直接為作戰(zhàn)人員下達(dá)作戰(zhàn)指令。但該軟件主要針對(duì)的是城市火災(zāi)，并且注重的是決策層面，執(zhí)行層面最終還是將命令下達(dá)給消防員，由人來執(zhí)行任務(wù)。
總的來講，國(guó)內(nèi)外對(duì)自動(dòng)化作戰(zhàn)和智能化決策都進(jìn)行了一定程度的研究，但從結(jié)果來看，還存在感知方式單一、自動(dòng)化程度不高、智能化程度不強(qiáng)、沒有形成體系等問題，一些影響智能化作戰(zhàn)的痛點(diǎn)難點(diǎn)問題還沒有得到充分重視。如消防行業(yè)垂直領(lǐng)域的人工智能大數(shù)據(jù)模型還沒有建立，裝備自動(dòng)化和人工智能的深度融合還需加強(qiáng)，系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)化、體系化建設(shè)上還有很大進(jìn)步空間等。
三、實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場(chǎng)景探析
（一）未來智能化作戰(zhàn)場(chǎng)景模擬
未來的化工火災(zāi)作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)高位攝像頭或廠區(qū)檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到火災(zāi)時(shí)，集群無人機(jī)立刻從蜂巢出動(dòng)，消防車隨即趕赴現(xiàn)場(chǎng)。多架偵檢無人機(jī)先期到達(dá)火災(zāi)上空，利用可視光和紅外光，不間斷對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行視覺偵查，傳回第一手火場(chǎng)數(shù)據(jù)；運(yùn)輸無人機(jī)采用“機(jī)+狗”的模式，將機(jī)器狗運(yùn) ……（未完，全文共10026字，當(dāng)前僅顯示2385字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《人工智能與自動(dòng)化在化工火災(zāi)撲救中的應(yīng)用前景探析》）