劉曉東

摘要：在公共安全維護(hù)工作當(dāng)中，安防是非常重要的一項(xiàng)工作。在現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)水平不斷發(fā)展的情況下，需要能夠積極通過新技術(shù)的應(yīng)用提升安防水平。文章就安防機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化前景進(jìn)行一定的研究。

關(guān)鍵詞：安防機(jī)器人：關(guān)鍵技術(shù)：產(chǎn)業(yè)化前景

安防一直是我國各行業(yè)非常重要的一項(xiàng)工作。在傳統(tǒng)技防系統(tǒng)當(dāng)中，其視頻系統(tǒng)具有固定安裝的特點(diǎn)，容易受到破壞，且存在死區(qū)。傳統(tǒng)巡更系統(tǒng)具有較高的維護(hù)成本，技術(shù)較為陳舊，在警情發(fā)生時(shí)無法及時(shí)現(xiàn)場處置。而在人防措施方面，在實(shí)施監(jiān)督、思想水平以及管理穩(wěn)定性方面都存在著不足，因此對實(shí)際安防效果產(chǎn)生較大的影響。在該種情況下，安防機(jī)器人則成為了一個(gè)較好的選擇，通過其同現(xiàn)有安防監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)合性應(yīng)用，則能夠在實(shí)現(xiàn)動態(tài)安保服務(wù)運(yùn)營體系發(fā)展的基礎(chǔ)上對多參數(shù)、全方位的智能監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)處警能力的提升。

1 國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有較多企業(yè)開展了安防機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，其中，美國在該領(lǐng)域的技術(shù)以及市場方面具有明顯的優(yōu)勢。1999年，美國生產(chǎn)的MDARS-I機(jī)器人應(yīng)用在美國陸軍當(dāng)中，該機(jī)器人最低運(yùn)行速度為3 km/h，在完成一次充電之后，即能夠連續(xù)工作8h，能夠在360。范圍內(nèi)對10 m外的物體發(fā)現(xiàn)，并能夠通過無線局域網(wǎng)的應(yīng)用同控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與通信。該機(jī)器人內(nèi)部具有熱成像儀、CCD攝像機(jī)、探測微波雷達(dá)、旋轉(zhuǎn)平臺以及紅外照明器的安裝，在發(fā)現(xiàn)入侵者或者煙火情況后，即能夠在確定物品所處位置以及目前狀態(tài)的基礎(chǔ)上及時(shí)對外發(fā)出警報(bào)。

日本方面，Tmsuk公司于2008年開發(fā)了T-34機(jī)器人，該機(jī)器人的運(yùn)行速度最高10 km/h，具有探測裝置的配備，在實(shí)際工作當(dāng)中，能夠根據(jù)聲音與溫度對周邊情況進(jìn)行偵查，在獲取圖像之后將其顯示在手機(jī)屏幕之上，主要應(yīng)用在樓宇以及商場的安保巡邏當(dāng)中，在發(fā)現(xiàn)有可疑人員后，在工作人員的遙控指揮后，即能夠向目標(biāo)噴撒出一張類似蜘蛛網(wǎng)的大網(wǎng)。

同國外相比，我國在安防機(jī)器人的研究方面起步相對較晚，但在變電站巡檢方面具有著較為迅速的發(fā)展，目前已經(jīng)形成一定的規(guī)模性應(yīng)用。2002年，第一代變電站巡檢機(jī)器人得到了研制，該機(jī)器人攜帶紅外熱像儀以及可見光攝像機(jī)等傳感器，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中將以一條閉合磁軌跡的方式單向巡視，能夠?qū)υO(shè)備過熱等異?，F(xiàn)象以及儀表讀數(shù)情況進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與檢測，該機(jī)器人在2010年已經(jīng)發(fā)展至第四代，在系統(tǒng)的可靠性以及性能方面獲得了明顯的提升。 2006年，民航地面特種設(shè)備基地研究所對安保巡邏機(jī)器人進(jìn)行了研制，該機(jī)器人在具體工作當(dāng)中能夠?qū)ψ灾鳝h(huán)境探測、自主充電以及自主避障導(dǎo)航功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，能夠根據(jù)工作人員的具體要求運(yùn)行，在非人工干預(yù)的情況下完成隨機(jī)線路巡邏、重點(diǎn)位置查看以及固定線路巡邏等任務(wù)，且具有全方位視覺的處理判斷能以及語音視覺的遠(yuǎn)程監(jiān)控傳輸，能夠?qū)馂?zāi)情況、環(huán)境煙霧進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)異常問題后及時(shí)報(bào)警。中國安防技術(shù)有限公司是一項(xiàng)專門從事安防領(lǐng)域的企業(yè)，其從2012年開始，在同香港中文大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作后，面向安防領(lǐng)域研發(fā)了水上巡邏、替身以及危險(xiǎn)救援等多種機(jī)器人型號。2015年，其更是推出了分別應(yīng)用于室內(nèi)與室外的兩款安保機(jī)器人。這兩款機(jī)器人具有國內(nèi)外安防機(jī)器人多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)的集成，在同該公司安防業(yè)務(wù)相關(guān)優(yōu)勢相結(jié)合的基礎(chǔ)上，在使用便利性以及環(huán)境適應(yīng)性方面具有一系列關(guān)鍵技術(shù)的突破，目前己得到了小規(guī)模的銷售[1]。

2 關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)前景

安防機(jī)器人是現(xiàn)今安保工作當(dāng)中經(jīng)常應(yīng)用的一項(xiàng)技術(shù)，其主要功能即是日常巡邏以及安保服務(wù)。在具體研究工作中，不僅需要做好機(jī)器人共性方面技術(shù)的研究.且能夠做好同安防目標(biāo)與環(huán)境聯(lián)系密切關(guān)鍵核心技術(shù)的研究。

2.1導(dǎo)航定位技術(shù)

目前，移動機(jī)器人經(jīng)常使用到的導(dǎo)航定位方式有衛(wèi)星導(dǎo)航定位、視覺導(dǎo)航、電磁循跡以及激光雷達(dá)導(dǎo)航定位等技術(shù)。其中，電磁循跡法是一種可靠、簡單的技術(shù)類型，但其在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中智能按照規(guī)定路線行駛，且需要對路面進(jìn)行一定的處理。衛(wèi)星導(dǎo)航方式在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中不會受到來自天氣情況的影響，具有著能夠連續(xù)實(shí)時(shí)提供位置信息以及使用簡單的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中其也存在著一定的缺點(diǎn)，即衛(wèi)星信號受到遮擋而存在不能夠正常定位的情況，激光掃描雷達(dá)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中受到環(huán)境的干擾較小、且具有較高的定位精度，通過同地圖的匹配，即能夠?qū)ψ灾鲗?dǎo)航定位目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，但該技術(shù)在價(jià)格方面存在著較為昂貴的特征。在該種情況下，使用圖像處理技術(shù)對機(jī)器人實(shí)際工作當(dāng)中的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行感知，以此對其所具有的運(yùn)行路線與位置進(jìn)行判斷，可以說是視覺導(dǎo)航技術(shù)的重要發(fā)展方向，但目前該技術(shù)也處于研究階段當(dāng)中。通過這部分研究則可以了解到，對于單一的導(dǎo)航定位方式來說，其很難對所有的應(yīng)用場合工作需求進(jìn)行滿足。在該種情況下，即需要積極做好將多種導(dǎo)航定位方式融合在一起的組合式導(dǎo)航定位系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用，即能夠在對應(yīng)用場合環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行充分聯(lián)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶在實(shí)施成本、可靠性等級以及導(dǎo)航精度方面的要求，為安防機(jī)器人提供具有較高性價(jià)比的定位方案。目前，該技術(shù)精度已經(jīng)達(dá)到了2 cm，在林蔭小道以及狹窄巷道當(dāng)中等具有屏蔽特征的場合也得到了較好的應(yīng)用[2]。

2.2圖像無線傳輸技術(shù)

在安防系統(tǒng)當(dāng)中，視頻監(jiān)控可以說是其中非常重要的功能。在傳統(tǒng)的固定視頻監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，多通道高清圖像壓縮存儲技術(shù)已經(jīng)得到了解決與應(yīng)用，但對于多通道高清圖像的無線傳輸，還是現(xiàn)階段的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，尤其當(dāng)有多個(gè)安防機(jī)器人同時(shí)開展協(xié)同工作時(shí)更是如此。使用專用WiFi技術(shù)對多圖像傳輸目標(biāo)進(jìn)行處理是一個(gè)較好的方式，但在實(shí)際室外對能夠覆蓋巡邏路徑WiFi節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，不僅具有著較大的工程量，且在多節(jié)點(diǎn)切換配置方面存在著較為復(fù)雜的特征。若使用4G網(wǎng)絡(luò)對無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建立，又具有非常大的流量消耗量，并因此具有著非常高的運(yùn)行成本。在該種情況下，如果以點(diǎn)對點(diǎn)的方式通過豎向無線圖設(shè)備傳輸圖像，機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行的過程當(dāng)中則可能因頻段限制以及相互之間干擾情況的存在而無法達(dá)到要求。對此，為了能夠更好地適應(yīng)不同無線通信環(huán)境，則可以構(gòu)建出集成4G、多頻段無線圖傳以及WiFi等多技術(shù)形成的無線圖像傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)，即在具體應(yīng)用中能夠根據(jù)實(shí)際無線通信情況建立科學(xué)的無線通信方式，并根據(jù)需求做好其選擇。就目前來說，機(jī)器人已經(jīng)對圖像信息的無線四路傳輸功能繼續(xù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，能夠同時(shí)協(xié)同運(yùn)行4臺安保巡邏機(jī)器人。

2.3智能識別與警情判斷

在機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，做好警情的智能識別與判斷可以說是一項(xiàng)重點(diǎn)的工作內(nèi)容，同傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，該機(jī)器人將具有動態(tài)變化的圖像背景，這也是同以往靜態(tài)視頻相比的最大不同。但該種技術(shù)在實(shí)際實(shí)現(xiàn)當(dāng)中也存在著較大的難度，且機(jī)器人低近偵察情況也對識別能力具有了更高的要求。對于智能識別方式而言，其在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的基礎(chǔ)為圖像識別技術(shù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)同聲音、振動以及溫度等方面?zhèn)鞲衅鞯目茖W(xué)融合，在以智能的方式判別安保狀態(tài)的基礎(chǔ)上對安全預(yù)警目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際工作中，當(dāng)攝像頭對監(jiān)控圖像采集完畢后，如經(jīng)過檢測存在人臉，則將從原始圖像當(dāng)中對面像進(jìn)行分離，將其抽象為面紋編碼。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)庫當(dāng)中原有面紋編碼進(jìn)行結(jié)合的基礎(chǔ)上，同當(dāng)前編碼情況進(jìn)行對比，如果在經(jīng)過對比之后發(fā)現(xiàn)兩個(gè)編碼相互匹配，即通過了身份認(rèn)證。異常行為識別方面，即對于獲取的運(yùn)動圖像進(jìn)行統(tǒng)一的分析處理，其中包括處理識別、運(yùn)動檢測以及提取特征這幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。通過該種方式的應(yīng)用，能夠在距離相對較遠(yuǎn)以及視頻質(zhì)量并非很高的情況下判斷異常目標(biāo)，同人臉識別技術(shù)共同應(yīng)用的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)相互功能之間的良好互補(bǔ)。此外，也能夠根據(jù)身份認(rèn)證以及行為識別這兩項(xiàng)工作的開展科學(xué)的評估安全預(yù)警系數(shù)，并在當(dāng)該系數(shù)超過一定闕值后，對安全預(yù)警程序進(jìn)行啟動[3]。

2.4運(yùn)營管理平臺

在安防機(jī)器人運(yùn)行當(dāng)中，運(yùn)營管理平臺非常關(guān)鍵，將直接關(guān)系到目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)情況，其中的重點(diǎn)模塊有視頻傳感數(shù)據(jù)監(jiān)控、安全預(yù)警、危險(xiǎn)報(bào)警、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等方面。該平臺由展現(xiàn)層、接入層以及服務(wù)層這幾個(gè)層級組成，其中，接入的任務(wù)即對機(jī)器人的信息對接目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，在對機(jī)器目前狀態(tài)以及實(shí)時(shí)信息進(jìn)行獲取的基礎(chǔ)上控制機(jī)器人。服務(wù)層方面，需要對各類后臺的支撐服務(wù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，包括視頻分發(fā)、任務(wù)調(diào)度以及語音識別等[4]。

3 結(jié)語

在上文中，我們對安防機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化前景進(jìn)行了一定的研究。安防機(jī)器人的出現(xiàn)，為安防行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。截至目前，國內(nèi)外都有一批企業(yè)開展了安防機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用，雖然目前還處在一個(gè)市場的培育階段，但卻具有著非常巨大的市場潛力與發(fā)展前景。在未來工作當(dāng)中，需要進(jìn)一步加大該方面研究，以相關(guān)技術(shù)的積極研究掃除產(chǎn)業(yè)化障礙。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孫煜，韋燕華，陳超.基于機(jī)器視覺的屏幕漏光檢測方法[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016 （22）：439-441

[2]鄢文浩，賀賽先，沈婷婷基于隨機(jī)運(yùn)動障礙避碰規(guī)則的機(jī)器人路徑規(guī)劃[J].電光與控制，2017 （5）：73-76

[3]張仁尊線性CCD智能車的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[Jl山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（5）：731-735

[4]王冰心，王孫安，于德弘引入選擇性注意的果實(shí)簇識別與采摘順序規(guī)劃[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016 （11）：7.