危化品泄漏应急处置“无人化”

文/孙玉良 郑园 张利

编辑 朱丽晶

近年来，我国化工安全事故频发，应急救援现场环境日益复杂，传统消防救援装备局限性日益明显，让高科技无人化、智能化设备代替救援人员来完成应急救援和侦察任务是发展趋势，但是，无人化装备在危化品救援现场的应用水平还亟待提高。

随着互联网技术和机器人技术的高速发展，炼化企业危险化学品泄漏事故的侦察与处置工作也有了新的方式和方法，高科技无人化、智能化设备代替救援人员来完成应急救援和侦察任务，让消防机器人能够在危险化学品泄漏现场，在有毒有害、浓烟、易燃易爆、缺氧等恶劣事故现场环境中执行任务，不仅能保障消防救援人员安全，同时也能提供事故现场所需要的数据。消防救援装备无人化的运用，使消防救援装备更加科技化、智能化，提升消防救援效率。

国家对消防救援工作的要求是智能化、信息化、快速化。针对救援工作的新要求、新趋势，加速提升消防救援装备无人化、智能化的结合速度，才能满足消防救援工作的提升和发展，利用无人化、智能化，对火灾的规模、火势以及扑救的途径等，通过影像、数据监测等进行监控及分析，为救援工作提供辅助决策及保障。

消防灭火防爆机器人由于具备灭火、侦察、救援等多方面的功能，而受到各消防救援队的关注。在各种大型石油化工装置、罐区、隧道等不断增多，有毒有害气体、液体泄漏、爆炸等灾害不断增加的情况下，利用消防机器人达到机器换人目的，能够发挥出巨大的作用。

一是在救援事故现场侦察上，原有的侦察受限于环境和安全影响，人员很难深入事故现场近距离侦察，随着消防机器人的应用，这一环节变得简单。二是在灭火救援上，消防机器人也是不逞多让。通过移动探察，对灾害现场环境进行全面检测，通过数据处理，传输到后方指挥部，并通过自身携带的全方位摄像头，将图像传回指挥部，反馈出最佳灭火地点和起火部位，为与消防员协同作战提供了可靠的数据支撑。

目前，有一些具有无人化、智能化特点的救援装备已经投入使用，但这些装备仅仅是停留在无人化阶段，远远达不到人工智能的标准和要求。我们目前使用的机器人、无人机只是人为操控执行命令，实现不了自主环境识别和自主反应，需要开展更深的研究与消防救援装备融合。

危化品泄漏现场无人化装备应用分析

采用无人化处置危险化学品泄漏演练时，首先要制定好相关演练科目，根据现有装备，力求达到演练目的，从演练中查找存在的不足，使实战演练更贴近真实现场环境。结合无人化装备，燕山石化公司消防中心于2020 年11 月9 日在危险化学品停车场，开展了一次无人化处置危险化学品泄漏实战演练。

科目设置

本次演练模拟重车区1 台丁二烯槽罐车因阀体故障，造成物料泄漏，因泄漏量较大，挥发的气体将现场2 名人员熏晕，急需抢救。演练动用消防灭火防爆侦察机器人4台，无人机2 台，大功率供水车4 台，远程供水组1 套，大型通信指挥车1 台。

演练过程

首先，指挥部利用无人侦察机，对泄漏现场实施全面侦察、侦检工作，并将采集的信息回传到通信车指挥部大屏，指挥部通过无人侦察机采集的影像及相关资料，做出救援行动部署。

其次，命令气防救护组做好搜救准备工作。消防灭火防爆侦察机器人2 台一组，共2 组，分别从东西两侧迅速驶向事故地点。西侧两台机器人，1 号机器人前进至泄漏槽车附近，对泄漏物料实施稀释驱散；2 号机器人前进至办公区域附近，进行侦检及气体驱散，1 台大功率供水车同时为两台灭火机器人供水。

最后，东侧两台机器人，1 号机器人前进至泄漏槽车右侧，对周围区域实施稀释，2 号机器人前进至泄漏槽车左侧，对周围区域实施稀释；1 台大功率供水车同时为两台机器人供水。气防救护组人员携带担架等救援器材，进入现场救援、转运受困（伤）人员，将救出的受困（伤）人员移交120 救护车；距离两台大功率供水车后方100 m 处，停有两台供水车辆，分别负责给前方两台大功率车供水。远程供水组铺设1 km 供水干线，吸取附近河道水源，负责向前方供水车辆供水。

演练用时30 min，各单元衔接有序，参演各中队顺利完成演练科目的要求，达到了演练目的，有效检验了无人化装备在危化品泄漏现场的应用，为救援现场装备设施无人化应用提供了技术支持。

无人化装备应用存在的问题及措施

无人化设备本身存在缺陷需要完善

由于新技术、新装备的使用，特别是在本次无人化装备应用中，也会出现新的问题，在本次演练中，消防机器人会出现屏幕突然死机、信号中断、无人机与机器人信号相互干扰，以及外界干扰中断等各类问题，不仅影响使用，也增加了救援危险性及难度。如果在救援现场出现类似问题，将发挥不出消防机器人的作用。

无人化处置危险化学品泄漏演练现场

同时，我们也看到了消防机器人的应用，在石油化工装置、罐区消防掩护、冷却降温救援任务中的优势，它不仅可以远程操控实施冷却降温，而且可以长时间进行任务值守，替代消防员完成危险繁重、长时间值守等任务。

救援现场人机配合协作情况需要改善

在搜救伤员时，救援人员、无人机、消防机器人要相互配合，无人机随时观察现场情况，防止出现爆炸起火，消防机器人控制现场稀释冷却的同时，利用水炮进行无死角稀释驱散，防止发生二次事故造成人员伤害。人员救出后，应采取堵漏措施，对泄漏槽车阀体进行封堵，处置人员穿戴好重型防化服，在机器人掩护下实施阀体封堵，并采取水雾稀释，防止出现爆炸起火，对流淌的液体，应筑堤拦截液体或挖沟导流，随即实施泡沫覆盖，防止出现爆炸起火。由于是第一次采用无人化装备对危险化学品泄漏进行处置，人机配合协作情况还需要进一步磨合。

无人化设备集群作战能力需要提高

面对“全灾种、大应急”救援需求，近几年中国石油化工集团有限公司为所属各分公司配备火场侦察、灭火、排烟等不同功能用途的机器人，这些机器人基本上能够承担石油化工等特殊火灾扑救任务，但大部分机器人还只是用在消防演习或者装备展示之中，实际落地和规模化应用程度并不高。目前，消防机器人还是以程序控制履带式产品为主，智能化上升空间很大。

消防灭火侦检机器人

目前，大部分消防救援队伍都配备了不同样式、型号的消防机器人，但如果配备形成不了集群，单独执行任务，就单一消防机器人系统来说，受体积、能量、载荷以及处置能力等因素限制，很难应付复杂的救援任务。而消防机器人多台协同作战，能够有效解决单一机器人处理能力较弱的弊端，将消防灭火机器人、消防排烟机器人、防爆消防灭火侦察机器人集群工作，可以将运输、灭火、排烟、防爆、侦察等功能最大限度发挥，具有相互间的兼容性。

消防救援装备无人化发展预测

消防装备由无人化向人工智能化发展，需经过3 个阶段，以目前防爆消防灭火侦察机器人来说，第一阶段是装备智能化起步阶段，在现有智能化消防救援装备的基础上改变其被动性，提高其感知意识和能动性，使智能化的机器人能够像人类一样简单地思考问题，具备初级思维，对于火灾识别和灭火方法的选择具有基本的判断能力，由被动转为主动。

第二阶段是发展阶段，在主动意识提升的基础上，实现自我适应、自我提升。根据计算机图像、数据分析，对火灾的等级作出较为准确的判断，并基于以上判断，选择合适的消防灭火作战最佳方案，自主进行局部或重点区域的灭火救援。

第三阶段是系统化阶段，消防机器人能够利用计算机、数据信息、物联网等，实现云化、系统化，形成全面布局，将VR 和AI 紧密结合，虚拟战术和实际场景结合，进行综合、全面、立体化的救援活动。最终实现人工智能化的机器人与人的大脑相差无几，可以对火灾情况自主进行分析判断，根据体内的云计算机快速进行思考分析，做出切实可行的行动方案，并依据方案指导行动的开展。除此之外，还可以根据以往的工作经历，不断地吸取教训、总结经验，再运用到实践中，不断地提升自我，并达到火灾精准预警、反馈处理信息的状态，进而实现降低生命、财产损失的目的。

消防救援装备的人工智能化过程不是一蹴而就的，而是通过以上3 个阶段不断提升发展、紧密结合、相互递进、不断提升的过程。

随着国家5G 网络的不断成熟和应用，今后可以利用5G 技术，助力消防机器人形成集群作战，利用5G 大带宽、低时延优势，使影像和控制指令实时高速回传，通过搭载4K 甚至以后达到8K 高清摄像头和热成像系统，将现场情况实时传回后方指挥部，消防员只需进行远程监控和操控，这将是消防领域重大突破。

5G 与超高清技术结合，利用红外线、图谱分析系统为救援方案提供有力数据交互和分发服务，解决数据传输及计算问题，可促进集群式消防机器人的功能发挥，通过云计算、大数据等新技术，将每台机器人功能深度融合，在开放共享，研判分析和指挥决策等方面有重要意义。

消防装备无人化及人工智能化是消防救援装备未来发展的必然趋势，因此，加快人工智能与消防救援装备的完美结合，促进无人化装备的发展，将消防机器人、无人机等高精尖装备更加专业化、多样化，基于人工智能的不断发展，各项高新技术不断成熟，不久的将来人工智能消防装备将会组团作战，推动消防救援装备无人化发展速度，为人员安全及财产损失降低提供装备基础。（本文作者单位系国家危险化学品应急救援燕山石化队）