危化品泄漏應急處置“無人化”

文/孫玉良 鄭園 張利

編輯 朱麗晶

近年來，我國化工安全事故頻發，應急救援現場環境日益復雜，傳統消防救援裝備局限性日益明顯，讓高科技無人化、智能化設備代替救援人員來完成應急救援和偵察任務是發展趨勢，但是，無人化裝備在危化品救援現場的應用水平還亟待提高。

隨著互聯網技術和機器人技術的高速發展，煉化企業危險化學品泄漏事故的偵察與處置工作也有了新的方式和方法，高科技無人化、智能化設備代替救援人員來完成應急救援和偵察任務，讓消防機器人能夠在危險化學品泄漏現場，在有毒有害、濃煙、易燃易爆、缺氧等惡劣事故現場環境中執行任務，不僅能保障消防救援人員安全，同時也能提供事故現場所需要的數據。消防救援裝備無人化的運用，使消防救援裝備更加科技化、智能化，提升消防救援效率。

國家對消防救援工作的要求是智能化、信息化、快速化。針對救援工作的新要求、新趨勢，加速提升消防救援裝備無人化、智能化的結合速度，才能滿足消防救援工作的提升和發展，利用無人化、智能化，對火災的規模、火勢以及撲救的途徑等，通過影像、數據監測等進行監控及分析，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的關注。在各種大型石油化工裝置、罐區、隧道等不斷增多，有毒有害氣體、液體泄漏、爆炸等災害不斷增加的情況下，利用消防機器人達到機器換人目的，能夠發揮出巨大的作用。

一是在救援事故現場偵察上，原有的偵察受限于環境和安全影響，人員很難深入事故現場近距離偵察，隨著消防機器人的應用，這一環節變得簡單。二是在滅火救援上，消防機器人也是不逞多讓。通過移動探察，對災害現場環境進行全面檢測，通過數據處理，傳輸到后方指揮部，并通過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和起火部位，為與消防員協同作戰提供了可靠的數據支撐。

目前，有一些具有無人化、智能化特點的救援裝備已經投入使用，但這些裝備僅僅是停留在無人化階段，遠遠達不到人工智能的標準和要求。我們目前使用的機器人、無人機只是人為操控執行命令，實現不了自主環境識別和自主反應，需要開展更深的研究與消防救援裝備融合。

危化品泄漏現場無人化裝備應用分析

采用無人化處置危險化學品泄漏演練時，首先要制定好相關演練科目，根據現有裝備，力求達到演練目的，從演練中查找存在的不足，使實戰演練更貼近真實現場環境。結合無人化裝備，燕山石化公司消防中心于2020 年11 月9 日在危險化學品停車場，開展了一次無人化處置危險化學品泄漏實戰演練。

科目設置

本次演練模擬重車區1 臺丁二烯槽罐車因閥體故障，造成物料泄漏，因泄漏量較大，揮發的氣體將現場2 名人員熏暈，急需搶救。演練動用消防滅火防爆偵察機器人4臺，無人機2 臺，大功率供水車4 臺，遠程供水組1 套，大型通信指揮車1 臺。

演練過程

首先，指揮部利用無人偵察機，對泄漏現場實施全面偵察、偵檢工作，并將采集的信息回傳到通信車指揮部大屏，指揮部通過無人偵察機采集的影像及相關資料，做出救援行動部署。

其次，命令氣防救護組做好搜救準備工作。消防滅火防爆偵察機器人2 臺一組，共2 組，分別從東西兩側迅速駛向事故地點。西側兩臺機器人，1 號機器人前進至泄漏槽車附近，對泄漏物料實施稀釋驅散；2 號機器人前進至辦公區域附近，進行偵檢及氣體驅散，1 臺大功率供水車同時為兩臺滅火機器人供水。

最后，東側兩臺機器人，1 號機器人前進至泄漏槽車右側，對周圍區域實施稀釋，2 號機器人前進至泄漏槽車左側，對周圍區域實施稀釋；1 臺大功率供水車同時為兩臺機器人供水。氣防救護組人員攜帶擔架等救援器材，進入現場救援、轉運受困（傷）人員，將救出的受困（傷）人員移交120 救護車；距離兩臺大功率供水車后方100 m 處，停有兩臺供水車輛，分別負責給前方兩臺大功率車供水。遠程供水組鋪設1 km 供水干線，吸取附近河道水源，負責向前方供水車輛供水。

演練用時30 min，各單元銜接有序，參演各中隊順利完成演練科目的要求，達到了演練目的，有效檢驗了無人化裝備在危化品泄漏現場的應用，為救援現場裝備設施無人化應用提供了技術支持。

無人化裝備應用存在的問題及措施

無人化設備本身存在缺陷需要完善

由于新技術、新裝備的使用，特別是在本次無人化裝備應用中，也會出現新的問題，在本次演練中，消防機器人會出現屏幕突然死機、信號中斷、無人機與機器人信號相互干擾，以及外界干擾中斷等各類問題，不僅影響使用，也增加了救援危險性及難度。如果在救援現場出現類似問題，將發揮不出消防機器人的作用。

無人化處置危險化學品泄漏演練現場

同時，我們也看到了消防機器人的應用，在石油化工裝置、罐區消防掩護、冷卻降溫救援任務中的優勢，它不僅可以遠程操控實施冷卻降溫，而且可以長時間進行任務值守，替代消防員完成危險繁重、長時間值守等任務。

救援現場人機配合協作情況需要改善

在搜救傷員時，救援人員、無人機、消防機器人要相互配合，無人機隨時觀察現場情況，防止出現爆炸起火，消防機器人控制現場稀釋冷卻的同時，利用水炮進行無死角稀釋驅散，防止發生二次事故造成人員傷害。人員救出后，應采取堵漏措施，對泄漏槽車閥體進行封堵，處置人員穿戴好重型防化服，在機器人掩護下實施閥體封堵，并采取水霧稀釋，防止出現爆炸起火，對流淌的液體，應筑堤攔截液體或挖溝導流，隨即實施泡沫覆蓋，防止出現爆炸起火。由于是第一次采用無人化裝備對危險化學品泄漏進行處置，人機配合協作情況還需要進一步磨合。

無人化設備集群作戰能力需要提高

面對“全災種、大應急”救援需求，近幾年中國石油化工集團有限公司為所屬各分公司配備火場偵察、滅火、排煙等不同功能用途的機器人，這些機器人基本上能夠承擔石油化工等特殊火災撲救任務，但大部分機器人還只是用在消防演習或者裝備展示之中，實際落地和規模化應用程度并不高。目前，消防機器人還是以程序控制履帶式產品為主，智能化上升空間很大。

消防滅火偵檢機器人

目前，大部分消防救援隊伍都配備了不同樣式、型號的消防機器人，但如果配備形成不了集群，單獨執行任務，就單一消防機器人系統來說，受體積、能量、載荷以及處置能力等因素限制，很難應付復雜的救援任務。而消防機器人多臺協同作戰，能夠有效解決單一機器人處理能力較弱的弊端，將消防滅火機器人、消防排煙機器人、防爆消防滅火偵察機器人集群工作，可以將運輸、滅火、排煙、防爆、偵察等功能最大限度發揮，具有相互間的兼容性。

消防救援裝備無人化發展預測

消防裝備由無人化向人工智能化發展，需經過3 個階段，以目前防爆消防滅火偵察機器人來說，第一階段是裝備智能化起步階段，在現有智能化消防救援裝備的基礎上改變其被動性，提高其感知意識和能動性，使智能化的機器人能夠像人類一樣簡單地思考問題，具備初級思維，對于火災識別和滅火方法的選擇具有基本的判斷能力，由被動轉為主動。

第二階段是發展階段，在主動意識提升的基礎上，實現自我適應、自我提升。根據計算機圖像、數據分析，對火災的等級作出較為準確的判斷，并基于以上判斷，選擇合適的消防滅火作戰最佳方案，自主進行局部或重點區域的滅火救援。

第三階段是系統化階段，消防機器人能夠利用計算機、數據信息、物聯網等，實現云化、系統化，形成全面布局，將VR 和AI 緊密結合，虛擬戰術和實際場景結合，進行綜合、全面、立體化的救援活動。最終實現人工智能化的機器人與人的大腦相差無幾，可以對火災情況自主進行分析判斷，根據體內的云計算機快速進行思考分析，做出切實可行的行動方案，并依據方案指導行動的開展。除此之外，還可以根據以往的工作經歷，不斷地吸取教訓、總結經驗，再運用到實踐中，不斷地提升自我，并達到火災精準預警、反饋處理信息的狀態，進而實現降低生命、財產損失的目的。

消防救援裝備的人工智能化過程不是一蹴而就的，而是通過以上3 個階段不斷提升發展、緊密結合、相互遞進、不斷提升的過程。

隨著國家5G 網絡的不斷成熟和應用，今后可以利用5G 技術，助力消防機器人形成集群作戰，利用5G 大帶寬、低時延優勢，使影像和控制指令實時高速回傳，通過搭載4K 甚至以后達到8K 高清攝像頭和熱成像系統，將現場情況實時傳回后方指揮部，消防員只需進行遠程監控和操控，這將是消防領域重大突破。

5G 與超高清技術結合，利用紅外線、圖譜分析系統為救援方案提供有力數據交互和分發服務，解決數據傳輸及計算問題，可促進集群式消防機器人的功能發揮，通過云計算、大數據等新技術，將每臺機器人功能深度融合，在開放共享，研判分析和指揮決策等方面有重要意義。

消防裝備無人化及人工智能化是消防救援裝備未來發展的必然趨勢，因此，加快人工智能與消防救援裝備的完美結合，促進無人化裝備的發展，將消防機器人、無人機等高精尖裝備更加專業化、多樣化，基于人工智能的不斷發展，各項高新技術不斷成熟，不久的將來人工智能消防裝備將會組團作戰，推動消防救援裝備無人化發展速度，為人員安全及財產損失降低提供裝備基礎。（本文作者單位系國家危險化學品應急救援燕山石化隊）