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應(yīng)急救援機(jī)器人
摘要：特種設(shè)備危及生命財(cái)產(chǎn)安全、危險(xiǎn)性極大的設(shè)備和設(shè)施，一旦發(fā)生事故容易造成群死群傷。應(yīng)急救援能力與科技水平和文明程度密切相關(guān)，對(duì)突發(fā)事故處置不當(dāng)極易導(dǎo)致事故危害進(jìn)一步擴(kuò)大，引起公眾恐慌情緒蔓延，甚至導(dǎo)致政府信任危機(jī)。文章對(duì)有關(guān)特種設(shè)備及其應(yīng)急救援機(jī)器人方面的研究成果進(jìn)行梳理分析，以期對(duì)特種設(shè)備應(yīng)急救援機(jī)器人研究有所幫助。
一、 引言
特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險(xiǎn)性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運(yùn)索道、大型游樂(lè)設(shè)施和場(chǎng)內(nèi)專用機(jī)動(dòng)車輛[1]，截至2011年底，全國(guó)在用特種設(shè)備數(shù)量729.15萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)12.58%，本年度新增103.54萬(wàn)臺(tái)，停用83.09萬(wàn)臺(tái)，報(bào)廢16.54萬(wàn)臺(tái)，另有各類氣瓶13563.64萬(wàn)只，同比減少3.62%，壓力管道83.68萬(wàn)公里，同比增長(zhǎng)14.34%[2]。特種設(shè)備廣泛應(yīng)用于石油、化工、電力、機(jī)械、冶金、船舶、交通、輕工、建材等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域和航天航空等現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域以及人們的日常生活，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。
二、特種設(shè)備事故現(xiàn)狀
2005年至2009年間，我國(guó)年均發(fā)生特種設(shè)備事故300多起，人員傷亡近千人，經(jīng)濟(jì)損失巨大，有的重特大事故還造成人員群死群傷、居民大規(guī)模轉(zhuǎn)移、交通干線中斷、大范圍生產(chǎn)生活受到嚴(yán)重影響、大面積環(huán)境污染等災(zāi)難性后果[3]。
近年來(lái)，典型的特種設(shè)備事故有：
1.1998年，西安煤氣公司液化石油氣管理所400m3、儲(chǔ)存170t液化氣的球罐根部發(fā)生泄漏，造成7名消防戰(zhàn)士和5名液化氣站工作人員壯烈犧牲，32人重傷；
2.2005年，江蘇淮安液氯泄漏造成29人死亡，436名村民和搶救人員中毒住院治療，門診留治人員1560人，10500多名村民被迫疏散轉(zhuǎn)移，大量家畜（家禽）、農(nóng)作物死亡和損失，已造成直接經(jīng)濟(jì)損失1700余萬(wàn)元。京滬高速公路宿遷至寶應(yīng)段（約110公里）關(guān)閉20小時(shí)；
3.2007年，山東金龍化工有限公司一滿載硫酸二甲酯的槽車在107國(guó)道1169公里至1174公里處時(shí)，發(fā)生泄漏，導(dǎo)致1人死亡，120人中毒并有兩人危重；
4.2008年7月1日，內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市海拉爾晨鳴紙業(yè)有限責(zé)任公司發(fā)生一起鍋爐爆炸事故，造成2人死亡；
5.2009年6月4日6時(shí)10分浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)定海東路158號(hào)寧波東和金屬有限公司發(fā)生一起氣瓶爆炸事故，造成3人重傷，15人輕傷。
大量的特種設(shè)備事故案例顯示特種設(shè)備應(yīng)急救援已經(jīng)成為社會(huì)公共安全救援重要的一環(huán)，為積極應(yīng)對(duì)特種設(shè)備可能發(fā)生的重特大事故，及時(shí)、高效、有序地組織開展事故搶險(xiǎn)救援工作，最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，維護(hù)正常的社會(huì)秩序和生產(chǎn)、生活秩序，建立高效的特種設(shè)備移動(dòng)應(yīng)急救援體系是各個(gè)特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)亟待解決的全國(guó)性問(wèn)題。
三、特種設(shè)備事故應(yīng)急救援現(xiàn)狀
各省市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)均已建立特種設(shè)備應(yīng)急救援預(yù)案，縱觀這些預(yù)案，盡管它們都明確了人員分工、職責(zé)，也建立了操作模式，但仍存在以下問(wèn)題：一是應(yīng)急救預(yù)案仍較依賴主觀判斷，缺乏一定的針對(duì)性、實(shí)用性；二是缺乏專業(yè)的事故應(yīng)急救援設(shè)施及裝備尤其缺乏針對(duì)特種設(shè)備的應(yīng)急救援機(jī)器人，應(yīng)急救援技術(shù)水平落后；三是缺乏有效的預(yù)警機(jī)制。
目前，國(guó)內(nèi)數(shù)個(gè)高校或科研機(jī)構(gòu)已成功研發(fā)出了針對(duì)特種設(shè)備、非煤礦山及煤礦的安全生產(chǎn)事故的應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)。例如，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局組織研發(fā)出了國(guó)內(nèi)首個(gè)應(yīng)用于特種設(shè)備事故救援領(lǐng)域的“特種設(shè)備事故移動(dòng)應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)”，直接促進(jìn)了我國(guó)特種設(shè)備應(yīng)急救援能力的提高。
四、應(yīng)急救援機(jī)器人研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀
世界上許多國(guó)家尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家都在研制軍用機(jī)器人、掃雷機(jī)器人、排爆機(jī)器人和消防機(jī)器人等危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人。應(yīng)急救援機(jī)器人是機(jī)器人的一個(gè)新興發(fā)展的領(lǐng)域，屬于危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人的一個(gè)分支，具有危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)，同時(shí)還具有部分工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的特點(diǎn)。
重大特種設(shè)備事故多為鍋爐爆炸、大型起重機(jī)械傾覆或危化品泄漏，事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，易發(fā)生二次危害。這些事故的救援方式多需要根據(jù)事故的類型及事故現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境確定救援的方案，然而，在這些事故中，救護(hù)人員一般無(wú)法進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)與現(xiàn)場(chǎng)勘察，而特種設(shè)備應(yīng)急救援機(jī)器人可被應(yīng)用到這些應(yīng)急救援領(lǐng)域，代替人類進(jìn)入事故的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攝像、檢測(cè)并完成部分救援動(dòng)作。
4.1 國(guó)外應(yīng)急救援機(jī)器人研制現(xiàn)狀
在國(guó)外，應(yīng)急救援機(jī)器人發(fā)展迅速，技術(shù)日益成熟，部分國(guó)家產(chǎn)品已初步進(jìn)入實(shí)用化階段，西歐、美國(guó)及日本等世界發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)已開始裝備使用。
4.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)急救援機(jī)器人研制現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)應(yīng)急救援機(jī)器人研究起步較晚，但發(fā)展迅速。盡管我國(guó)在應(yīng)急救援機(jī)器人上已經(jīng)做了大量的研究，但大部分還集中于煤礦、消防、道路交通等方面，應(yīng)用于特種設(shè)備領(lǐng)域的特種設(shè)備應(yīng)急救援機(jī)器人目前還鮮有科研、技術(shù)機(jī)構(gòu)開展研發(fā)。
4.3 國(guó)內(nèi)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)情況
國(guó)內(nèi)目前在機(jī)器人研究上處于較領(lǐng)先地位的高校、科研機(jī)構(gòu)主要有以下幾家：中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)航天科工集團(tuán)第九研究院探測(cè)與控制技術(shù)研究所特種機(jī)器人技術(shù)研發(fā)中心、清華大學(xué)智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所智能服務(wù)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室以及東南大學(xué)遠(yuǎn)程測(cè)控與機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等。
4.4 國(guó)內(nèi)外應(yīng)急救援機(jī)器人應(yīng)用案例
應(yīng)急救援機(jī)器人最早投入實(shí)際使用的案例出現(xiàn)在2001年的“9.11恐怖襲擊”中[6]，不過(guò)機(jī)器人僅起到了搜索廢墟表面及淺表面生命體的作用，不能算為嚴(yán)格意義的應(yīng)急救援。隨后幾年，機(jī)器人在應(yīng)急救援中也主要承擔(dān)搜救的角色，這種狀況一直持續(xù)到2011年。2011年日本福島核危機(jī)，苦于本國(guó)沒(méi)有合適的機(jī)器人參與探查和搶修，不得不依賴外部援助，2011年3月17日，提出向德國(guó)政府請(qǐng)求提供遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人；美國(guó)iRobot公司為支援日本調(diào)查處理核事故，向日本提供4臺(tái)用于危險(xiǎn)地帶的機(jī)器人，其中“勇士”（Warrior）和“打包”（PackBot）兩款機(jī)器人在救援中大顯身手，“勇士”機(jī)器人負(fù)責(zé)清理事故現(xiàn)場(chǎng)并負(fù)責(zé)拖動(dòng)“打包”機(jī)器人靠近核反應(yīng)堆，“打包”機(jī)器人負(fù)責(zé)對(duì)核反應(yīng)堆核心外殼進(jìn)行攝像并偵測(cè)核反應(yīng)堆附近核泄漏情況。福島核事故促進(jìn)日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，2012年10月，日本新能源產(chǎn)業(yè)開發(fā)機(jī)構(gòu)開發(fā)出兩款新型救災(zāi)機(jī)器人，擬在福島第一核電站投入使用，同年11月底，日本東芝公司也發(fā)布一款四足機(jī)器人“福島探索者”用于福島第一核電站，以檢測(cè)其放射性物質(zhì)的殘留影響。
五、結(jié)論
從工業(yè)機(jī)器人拉開機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的帷幕開始，全球目前已有工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、家用清掃機(jī)器人等繁多的產(chǎn)品種類，而且還有更多行業(yè)和領(lǐng)域正在積極探索機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用。多份世界有影響的趨勢(shì)分析報(bào)告皆指出，機(jī)器人是未來(lái)科技的重要發(fā)展方向。
應(yīng)急救援機(jī)器人在事故現(xiàn)場(chǎng)尤其是救護(hù)人員一般無(wú)法進(jìn)入的危險(xiǎn)區(qū)域成功救援的應(yīng)用案例，以及特種設(shè)備事故危害性大、影響面廣、極易造成群死群傷的特點(diǎn)，將會(huì)使越來(lái)越多的研究機(jī)構(gòu)及其研究人員將目光投向特種設(shè)備應(yīng)急救援機(jī)器人的研發(fā)。
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