特種設(shè)備應(yīng)急救援機(jī)器人研究探討
一、 引言 特種設(shè)備是指涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器、壓力管道、電梯、起重機(jī)械、客運索道、大型游樂設(shè)施和場內(nèi)專用機(jī)動車輛[1],截至2011年底,全國在用特種設(shè)備數(shù)量729.15萬臺,同比增長12.58%,本年度新增103.54萬臺,停用83.09萬臺,報廢16.54萬臺,另有各類氣瓶13563.64萬只,同比減少3.62%,壓力管道83.68萬公里,同比增長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,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余萬元。京滬高速公路宿遷至寶應(yīng)段(約110公里)關(guān)閉20小時; 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國道1169公里至1174公里處時,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10分浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)定海東路158號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)成為社會公共安全救援重要的一環(huán),為積極應(yīng)對特種設(shè)備可能發(fā)生的重特大事故,及時、高效、有序地組織開展事故搶險救援工作,最大限度地減少人員傷亡和財產(chǎn)損失,維護(hù)正常的社會秩序和生產(chǎn)、生活秩序,建立高效的特種設(shè)備移動應(yīng)急救援體系是各個特種設(shè)備檢驗檢測機(jī)構(gòu)亟待解決的全國性問題。 三、特種設(shè)備事故應(yīng)急救援現(xiàn)狀 各省市特種設(shè)備檢驗檢測機(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,缺乏一定的針對性、實用性;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,國內(nèi)數(shù)個高校或科研機(jī)構(gòu)已成功研發(fā)出了針對特種設(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,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局組織研發(fā)出了國內(nèi)首個應(yīng)用于特種設(shè)備事故救援領(lǐng)域的“特種設(shè)備事故移動應(yīng)急救援指揮系統(tǒng)”,直接促進(jìn)了我國特種設(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 世界上許多國家尤其是發(fā)達(dá)國家都在研制軍用機(jī)器人、掃雷機(jī)器人、排爆機(jī)器人和消防機(jī)器人等危險作業(yè)機(jī)器人。應(yīng)急救援機(jī)器人是機(jī)器人的一個新興發(fā)展的領(lǐng)域,屬于危險作業(yè)機(jī)器人的一個分支,具有危險作業(yè)機(jī)器人的特點,同時還具有部分工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人的特點。 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)場的實際環(huán)境確定救援的方案,然而,在這些事故中,救護(hù)人員一般無法進(jìn)入危險區(qū)域進(jìn)行環(huán)境檢測與現(xiàn)場勘察,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)場進(jìn)行攝像、檢測并完成部分救援動作。 4.1 國外應(yīng)急救援機(jī)器人研制現(xiàn)狀 在國外,應(yīng)急救援機(jī)器人發(fā)展迅速,技術(shù)日益成熟,部分國家產(chǎn)品已初步進(jìn)入實用化階段,西歐、美國及日本等世界發(fā)達(dá)國家與地區(qū)已開始裝備使用。 4.2 國內(nèi)應(yīng)急救援機(jī)器人研制現(xiàn)狀 國內(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 國內(nèi)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)情況 國內(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:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所機(jī)器人學(xué)國家重點實驗室、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)與系統(tǒng)國家重點實驗室、中國航天科工集團(tuán)第九研究院探測與控制技術(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)國家重點實驗室、中國科學(xué)院自動化研究所智能服務(wù)機(jī)器人實驗室以及東南大學(xué)遠(yuǎn)程測控與機(jī)器人技術(shù)實驗室等。 4.4 國內(nèi)外應(yīng)急救援機(jī)器人應(yīng)用案例 應(yīng)急救援機(jī)器人最早投入實際使用的案例出現(xiàn)在2001年的“9.11恐怖襲擊”中[6],不過機(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),苦于本國沒有合適的機(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,提出向德國政府請求提供遠(yuǎn)程遙控機(jī)器人;美國iRobot公司為支援日本調(diào)查處理核事故,向日本提供4臺用于危險地帶的機(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)場并負(fù)責(zé)拖動“打包”機(jī)器人靠近核反應(yīng)堆,“打包”機(jī)器人負(fù)責(zé)對核反應(yīng)堆核心外殼進(jìn)行攝像并偵測核反應(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分析報告皆指出,機(jī)器人是未來科技的重要發(fā)展方向。 應(yīng)急救援機(jī)器人在事故現(xiàn)場尤其是救護(hù)人員一般無法進(jìn)入的危險區(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,將會使越來越多的研究機(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)。 參考文獻(xiàn) [1] 中華人民共和國國務(wù)院令第373號 《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》 [2] 黃杰鵬 2011年特種設(shè)備統(tǒng)計分析[J]. 統(tǒng)計與分析 2012年 第28卷第5期 [3] 陳國華,劉暉 特種機(jī)電設(shè)備安全科技支撐體系建設(shè)探討[J].工業(yè)安全與環(huán)保 2012年 第1期 [4] 金周英,白英 我國機(jī)器人發(fā)展的政策研究報告[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用 2009年 第2期 [5] 沈陽自動化研究所 “救災(zāi)救援危險作業(yè)機(jī)器人技術(shù)”項目取得階段性進(jìn)展 中國科學(xué)院網(wǎng)頁 2010年7月 [6] 柳玉龍 煤礦搜救機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)井下搜救機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[J].礦山機(jī)械 2013年第3期
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