國家高度重視消防安全和應急救援體系的智能化升級，出臺了一系列政策推動智能消防裝備的研發(fā)與應用。項目核心技術(shù)為MFI－FDS多模態(tài)融合智能消防決策系統(tǒng)，融合多傳感器數(shù)據(jù)，結(jié)合深度學習火災識別與智能決策優(yōu)化技術(shù)，構(gòu)建火場動態(tài)態(tài)勢感知模型，提升機器人滅火效率與安全性。

本項目研發(fā)的消防巡檢機器人，是一種借助現(xiàn)有的網(wǎng)絡技術(shù)和傳感器技術(shù)，采用多傳感器融合的方法，設計出的一款機器人；該機器人具有自動巡檢，遠程受控和滅火等功能。使用消防機器人為消防員的搶險救災多一份生命的保障，同時也為國家、企業(yè)或個人降低了火災事故的經(jīng)濟損失，這種高科技設備無疑會將我國消防事業(yè)推向了全新的高度。

主要具有滅火、排煙、偵測、巡檢、危險處置、應急救援、預警和通信的功能。

1．技術(shù)特點

（1）高智能化

智能感知與決策：消防巡檢機器人融合多傳感器和先進算法，具備強大的智能感知、決策和執(zhí)行能力。在火災現(xiàn)場，它能夠自動識別火源、判斷火勢大小、分析火災類型，并根據(jù)這些信息自主規(guī)劃滅火路徑和調(diào)整滅火策略。通過多模態(tài)數(shù)據(jù)融合感知技術(shù)，機器人可以綜合分析各種傳感器數(shù)據(jù)，準確判斷火災現(xiàn)場的情況，做出科學合理的決策，大大提高了應對復雜火災場景的能力。

自適應能力：機器人能夠根據(jù)火災現(xiàn)場的實時變化，自動調(diào)整自身的行動和策略。在滅火過程中，如果火勢突然增大或蔓延方向改變，機器人可以及時感知并重新規(guī)劃滅火路徑，調(diào)整滅火劑的噴射方式，確保滅火工作的高效進行。這種自適應能力使機器人能夠在動態(tài)變化的火災環(huán)境中保持良好的性能，有效應對各種突發(fā)情況。

（2）自動巡檢與遠程控制

自動巡檢：機器人可自動進行日常巡檢，及時發(fā)現(xiàn)火災隱患。它能夠按照預設的路線和任務，在指定區(qū)域內(nèi)自主移動，利用各種傳感器對環(huán)境進行監(jiān)測。在石油化工企業(yè)中，機器人可以定期巡檢管道、設備等，檢測是否存在氣體泄漏、溫度異常等火災隱患，并及時發(fā)出警報，為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供有力保障。

遠程控制：遠程控制功能是該項目的一大亮點。消防員可以在安全距離外通過5G／Mesh自組網(wǎng)通信系統(tǒng)對機器人進行操作，避免了直接進入危險區(qū)域。在危險化學品泄漏火災中，消防員可以遠程操控機器人進入現(xiàn)場，執(zhí)行偵察、滅火等任務，降低了自身的傷亡風險。同時，遠程控制還支持實時視頻傳輸，消防員可以清晰地了解火災現(xiàn)場的情況，實現(xiàn)精準控制。

（3）多功能集成

一站式解決方案：消防巡檢機器人集滅火、排煙、偵測、巡檢、危險處置、應急救援、預警和通信等多種功能于一體，能夠滿足不同火災場景的需求。在大型火災事故中，它既能利用高壓水炮和泡沫滅火系統(tǒng)進行滅火，又能通過煙霧傳感器和排煙裝置進行排煙，還能對火災現(xiàn)場進行偵測，為救援人員提供詳細的信息，實現(xiàn)了多種功能的有機結(jié)合，提高了救援效率。

多場景應用：由于其多功能集成的特點，該機器人可以廣泛應用于石油化工、地鐵、隧道、大型商業(yè)中心等高危火災場景，以及智能家居消防領域。在地鐵和隧道中，機器人可以進行日常巡檢，及時發(fā)現(xiàn)火災隱患，在火災發(fā)生時，迅速執(zhí)行滅火和救援任務；在智能家居中，小型化、智能化的機器人可以實時監(jiān)測家庭環(huán)境，保障家庭消防安全。

2．四大核心系統(tǒng)

多模態(tài)感知系統(tǒng)（MFI－Sensor）：集成視覺、熱成像、氣體、聲音等多傳感器，實現(xiàn)全方位環(huán)境感知，為決策提供精準數(shù)據(jù)。

智能決策控制系統(tǒng)（FDS－Brain）：運用AI深度強化學習實時決策算法，優(yōu)化消防策略，增強火災應對能力。

自適應導航路徑規(guī)劃系統(tǒng)（FDS－Navi）：采用SLAM和視覺慣性導航技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)火場實時建模與路徑優(yōu)化，確保機器人快速、安全抵達火源。

高效滅火多機協(xié)同系統(tǒng)（FDS－Exec）：實現(xiàn)機器人智能滅火任務分配，支持多臺設備協(xié)同作戰(zhàn)，提升滅火作業(yè)效率。

3．核心創(chuàng)新點

（1）多模態(tài)數(shù)據(jù)融合感知

突破傳統(tǒng)視覺局限，融合多種傳感器數(shù)據(jù)?？梢姽鈹z像頭識別火焰形態(tài)顏色，紅外熱成像穿透濃煙探測高溫區(qū)域，氣體傳感器判斷火災性質(zhì)，聲音傳感器識別呼救聲，激光雷達建模火場環(huán)境，提升火災識別準確率與智能判斷能力。

（2）智能滅火策略優(yōu)化

運用深度強化學習DRL，實時評估火勢變化，模擬消防員經(jīng)驗，動態(tài)調(diào)整滅火劑噴射參數(shù)，自動避開爆炸風險區(qū)域，提高滅火精準度與安全性。

（3）高危環(huán)境下的自主路徑規(guī)劃與避障

結(jié)合多模態(tài)SLAM技術(shù)，利用深度攝像頭與激光雷達構(gòu)建動態(tài)火場3D地圖，基于AI自適應優(yōu)化路徑，使機器人在高溫、強煙霧、強光干擾等極端環(huán)境下仍能精準導航，穩(wěn)定運行。

3．核心算法設計

多模態(tài)傳感器融合算法：運用CNN卷積神經(jīng)網(wǎng)絡聯(lián)動Transformer模型融合數(shù)據(jù)，結(jié)合貝葉斯濾波與卡爾曼濾波降低噪聲，采用多任務學習MTL實現(xiàn)多目標檢測與分析。

火源識別與定位算法：基于YOLOv8目標檢測模型結(jié)合熱成像數(shù)據(jù)，利用DNN和3D點云分析定位火源并預測火勢發(fā)展，通過深度強化學習DRL＋DQN優(yōu)化滅火策略。

自主導航與路徑規(guī)劃算法：借助SLAM算法構(gòu)建3D地圖，采用A＊搜索結(jié)合RRT路徑規(guī)劃算法實現(xiàn)動態(tài)避障，運用DWA動態(tài)窗口算法與MPC模型預測控制優(yōu)化復雜環(huán)境路徑。

智能協(xié)同與任務調(diào)度算法：利用MAS多智能體系統(tǒng)聯(lián)邦學習提升多機器人協(xié)作能力，通過任務優(yōu)先級決策樹優(yōu)化任務順序，結(jié)合邊緣計算與云計算實現(xiàn)遠程實時指揮。

（4）系統(tǒng)集成與實施方案

機器人操作系統(tǒng)：基于ROS2框架進行模塊化設計，支持多子系統(tǒng)協(xié)同工作，設計HMI人機界面，采用Docker＋Kubernetes進行系統(tǒng)容器化部署，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性與可維護性。

遠程指揮調(diào)度系統(tǒng)：搭建5G超低延遲控制網(wǎng)絡，利用云端AI計算中心分析火場數(shù)據(jù)提供決策建議，結(jié)合邊緣計算節(jié)點減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，實現(xiàn)遠程精準操控。

4．系統(tǒng)集成與實施方案

（1）機器人操作系統(tǒng)

基于ROS2框架，實現(xiàn)模塊化設計，支持傳感器、導航、決策、執(zhí)行四大子系統(tǒng)，設計HMI，支持遠程AR／VR操控，消防員可實時監(jiān)測火場數(shù)據(jù)，本項目采用Docker＋Kubernetes進行系統(tǒng)容器化部署，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）遠程指揮調(diào)度系統(tǒng)

搭建5G超低延遲控制網(wǎng)絡，支持消防員遠程操控，利用云端AI計算中心，實時分析火場數(shù)據(jù)并提供滅火建議，采用邊緣計算節(jié)點，減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高現(xiàn)場計算能力。

5．測試驗證與優(yōu)化

（1）數(shù)字孿生仿真測試

通過Unity3D／UnrealEngine構(gòu)建數(shù)字孿生火災場景，模擬不同類型火災測試機器人火焰識別、溫度耐受、避障、路徑規(guī)劃、滅火效率等性能。

（2）真實火場實驗測試

在消防演練基地進行高溫、濃煙、有毒氣體環(huán)境測試，評估機器人滅火效率、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性、多機協(xié)同能力，依據(jù)測試數(shù)據(jù)，優(yōu)化算法模型、材料選擇、導航策略。