人工智能与自动化在化工火灾扑救中的应用前景探析

目录/提纲：……
一、研究的背景和意义
（一）人工智能与自动化的发展现状
（二）化工火灾的特点与扑救现状
（三）两者结合的现实意义
二、国内外研究动态
（一）国内研究动态
（二）国外研究动态
三、实战应用场景探析
（一）未来智能化作战场景模拟
（二）模拟场景的可行性分析
1、数据采集
2、数据融合
3、数据处理
4、控制执行
（三）制约因素
1、算法
2、硬件
3、经济效益
4、人员素质
5、当前作战模式和相关制度
四、实现路径思考
（一）牵头制定方案，理清思路目标
（二）统一通信标准，健全规章制度
（三）加强战法研究，培养专业人才
（四）加大资金投入，注重推广应用
五、前景展望
六、结束语
……
人工智能与自动化在化工火灾扑救中的应用前景探析

当今世界，正面临百年未有之大变局，以信息技术为核心的高新科技迅速发展，与智能装备相关的平台技术、传感技术、通讯技术等也取得了突破性进展，有力地推动了智能装备的飞速发展。2019年11月29日，_总书记在关于应急管理重要论述中指出，要强化应急管理装备技术支撑，优化整合各类科技资源，推进应急管理科技自主创新，依靠科技提高应急管理的科学化、专业化、智能化、精细化水平。要加大先进适用装备的配备力度，加强关键技术研发，提高突发事件响应和处置能力。
化工灾害事故应急救援作为应急管理工作中的重要内容，其处置工作呈现复杂性大、难度高、易造成人员的群死群伤等特点，虽然各地消防队伍配备的火场侦察、稀释降毒、供液灭火等不同功能用途的机器人，承担了一定的火场作战任务，但存在装备与装备之间、装备与人之间的融合程度不够，自动化、智能化水平不高，体系化作战不完善等现实状况，所以如何加强装备间的协同作战，提高自动化、智能化水平，是提高火场作战效能的重要研究方向。
一、研究的背景和意义
（一）人工智能与自动化的发展现状
人工智能与自动化是当今科技领域中的两个重要概念，其应用已经广泛_到各个行业和领域，为社会发展带来了重要机遇。
……（新文秘网http://www.wm114.cn省略849字，正式会员可完整阅读）……　
物特点，决定了作战人员在扑救化工火灾中的局限性，加之装备和作战体系不完善等不利因素影响，导致化工火灾扑救现场在决策层面还存在指挥员经验依赖性强、信息获取能力弱、决策部署迟缓等难题，执行层面还存在通信指挥混乱、命令执行偏差、动态临机调整困难、大量人员聚集易造成群死群伤等难题，延误了作战时机，极大地阻碍了化工火灾扑救的进程。如在“1·7”泰州格林美钴业股份有限公司火灾扑救中，初战到场侦察手段单一，信息掌握不对称，极大的影响了指挥员对初期灾情的研判，特别是火灾后期的询情误导，严重干扰了现场决策指挥。在“7·16”大连中石油国际储运有限公司油库火灾中，现场参战力量多，通信指挥混乱，导致命令下达与任务执行之间存在延迟和偏差。在“4·22”靖江德桥仓储火灾中，由于交换站爆炸，大量带压物料加速外泄，瞬间形成“全路面”流淌火，导致一名驾驶员因撤离不及时而牺牲。
（三）两者结合的现实意义
基于上述问题和化工火灾的特点，如果将人工智能与自动化技术应用于化工火灾处置现场，由人工智能负责火场决策，机械自动化负责任务执行，研究出台智能化无人作战系统，实现感知→通信→决策→执行智能化，可有效解决上述问题，极大地提高化工火灾的扑救效能。
二、国内外研究动态
（一）国内研究动态
在自动化控制方面，国内消防装备制造业起步较晚，但得益于国内高新技术的快速发展，装备的自动化程度也呈现蓬勃向上的态势。各类消防遥控机器人、消防炮已大量配备一线作战，消防车通过应用无人驾驶技术，已经可以实现远程遥控无人驾驶，并且具备主动避障、一键灭火等功能。在智能感知方面，国产无人机DJI Mavic 3T已经可以利用高空视角优势，快速获取全局态势，通过设置测温区间剔除烟雾可快速辨别火势走向，助力灾情研判。
在智能决策方面，国内消防装备制造企业已经开始了探索，明光浩淼安防科技股份公司与高等院校及消防救援机构合作，开展“人工智能+超大型油罐火灾应急救援决策系统及关键装备研究”，率先将国产卫星和无人机LiDAR（激光雷达）应用到超大型油罐火灾防控领域，提出了一种“空-天-地”实时3D建模方案，并将基于智能体决策的“ACP 平行指挥 5.0”这一军事理念应用到油罐火灾救援领域，提出了一种基于全液面油罐火热辐射关系模型的消防车联网协同作战系统，可以在救援现场为指挥员提供辅助决策。
高校资源方面，国内目前约有400多所高校开设了人工智能专业和自动化控制专业，为该领域的研究型、应用型人才培养奠定了基础。其中北京工业大学、华中科技大学、河海大学等高校还成立了人工智能与自动化学院，致力于破解“智慧工业”发展中的共性和瓶颈技术，开展科学研究与成果转化，促进各类行业从信息化向智能化的发展转型。
（二）国外研究动态
在自动化控制方面，国外在探索自动化应用于消防救援的起步较早，其研究方向主要针对机器人等小型化装备，美国和日本作为最早开展消防机器人研究及应用的国家，其研制的消防机器人以功能集成为目标，并已具备较为成熟的第三代自动化控制功能，可在高危环境下满足多种作业要求。智能感知方面，国外在火焰识别技术上发展迅速，现阶段基于积卷神经网络CNN、循环神经网络RNN和人工神经网络ANN等网络模型开发的R-CNN、YOLO和SSD检测算法模型，可对火焰状态进行快速检测识别。在智能决策方面，美国NASA开发了一款名为AUDREY的软件应用程序，可通过收集重要的火灾数据，进行分析后得出火灾蔓延趋势及首要作战目标，并通过智能穿戴设备直接为作战人员下达作战指令。但该软件主要针对的是城市火灾，并且注重的是决策层面，执行层面最终还是将命令下达给消防员，由人来执行任务。
总的来讲，国内外对自动化作战和智能化决策都进行了一定程度的研究，但从结果来看，还存在感知方式单一、自动化程度不高、智能化程度不强、没有形成体系等问题，一些影响智能化作战的痛点难点问题还没有得到充分重视。如消防行业垂直领域的人工智能大数据模型还没有建立，装备自动化和人工智能的深度融合还需加强，系统在标准化、体系化建设上还有很大进步空间等。
三、实战应用场景探析
（一）未来智能化作战场景模拟
未来的化工火灾作战现场，当高位摄像头或厂区检测设备检测到火灾时，集群无人机立刻从蜂巢出动，消防车随即赶赴现场。多架侦检无人机先期到达火灾上空，利用可视光和红外光，不间断对火灾现场进行视觉侦查，传回第一手火场数据；运输无人机采用“机+狗”的模式，将机器狗运 ……（未完，全文共10026字，当前仅显示2385字，请阅读下面提示信息。收藏《人工智能与自动化在化工火灾扑救中的应用前景探析》）