安全产业研究2024年第3期（总第58期）-我国无人化安全应急装备发展研究-水印版

安全产业研究赛迪研究院主办随着全球安全环境的不断变化和技术进步，世界各国对无人化安全应急装备的依赖和需求日益增加。无人化装备以其高效、灵活和智能的特点，正在快速改变传统的应急管理模式。它们的使用不仅减少了人力资源的风险，还提高了应急响应的速度和准确性。在此背景下，我国也在加速推动无人化安全应急装备的发展，以更本期主题内容为《我国无人化安全应急装备发展研究》。本文将对我国无人化安全应急装备的发展现状进行深入分析，揭示产业在技术创新、政策支持和市场应用等方面的成就与不足。同时，我们将借鉴国际先进经验，尤其是美国、日本和欧洲等国家和地区在无人化装备研发、应用及管理方面的成功实践。通过这些经验的对比与分析，我们可以洞察全球无人化应急技术的发展趋势，并识别出适合我国国本期内容旨在为政府决策者、行业从业者及研究机构提供综合性的行业分析观点，为助力我国在这一战略性新兴领域中实现技术突破和产业升级、提升国家整体本期内容由李泯泯、黄玉垚、赵哈姆等研究人员承担主要研究工作，不足之处CONTENTS 1（一）无人化安全应急装备的内涵 1（二）无人化安全应急装备的重要作用 3 4（一）政策利好 4（二）应用深化 6（三）技术创新 9三、无人化安全应急装备发展面临的挑战 10（一）技术发展存在瓶颈 10（二）政策与法规不完善 10（三）成本与效果不成正比 11四、国外无人化安全应急装备发展经验 11（一）美国无人化安全应急装备发展经验 11（二）欧洲无人化安全应急装备发展经验 12（三）日本无人化安全应急装备发展经验 13五、对策建议 14（一）加强政策支持和资金投入 14（二）完善法律法规与标准体系 14（三）推动跨部门协同合作 14（四）加强技术研发与人才培养 14（五）推动试点应用与国际合作 15在当今全球经济与技术快速发展的背景下，安全应急装备的现代化和智能化成为各国提升综合应急能力的重要举措。无人化装备，凭借其在灾害救援、公共安全、灾后评估等领域的高效、精准与安全的特性，正在成为安全应急装备的未来发展方向。特别是在我国，自然灾害和突发事件的频次和复杂性日益增加，对于无人化安全应急装备的需求愈加迫切。我国无人化安全应急装备的研发工作已经取得了一些进展，借助人工智能、机器人技术以及先进传感技术，这些装备在实战应用中展现出巨大的潜力。本文旨在研究我国无人化安全应急装备的现状和发展潜力，并提出增强我国这一领域技术水平和应用效果的战略建议，以期我国在全球安全应急装备技术体系中占据更有利的一、我国无人化安全应急装（一）无人化安全应急装备的无人化安全应急装备是指在安全保障及应急救援过程中，通过使用无人化技术，执行监测预警、安全防护、搜索救援、通信指挥、后勤保障等任务，以实现半自主或全自主控制的智能机器系统。这些装备能够部分替代或完全替代人类工作，特别是在复杂危险场景中，提升生产和救援的效率与安全性。无人化安全应急装备具有自主感知、（断路、断网、断电）等极端条件下，克服“看不见、摸不着、呼不通”的难题，实现精准且高效的安全保障和救援的目标。我国目前应用较多的无人化安全应急装备主要《安全产业研究》2024年第3期1无人机是利用无线遥控和程序控制的不载人飞机，涉及传感器技术、通信技术、信息处理技术、智能控制技术以及航空动力推进技术无人机的价值在于形成空中平台，结合其他部件扩展应用，替代人类多旋翼无人机、无人直升机、伞翼无人机在安全应急应用场景中的作用主要为：一是灾害现场的巡查，为救援行动决策提供依据。二是灾指挥调度提供服务。三是向灾区投送急需物资、材料，直接支援救援监测预警系统是通过前端传感器和云端算法及联动控制策略组并通过数据处理和分析软件，从而满足不同的监测预警需求，优点在于其高精度、实时性和可靠性。监测预警系统主要可分为：自然灾害监测预警系统、事故灾难监测预警社会安全事件监测预警系统。例如高速公路边坡在线监测预警系统通过结合北斗、5G、AI等技术，实现对高速公路边坡结构稳定状态的24小时“无人化”实时监测预警，旨在通过科学监测，及时发现并处理无人驾驶装备主要在矿山作业中应用较广，其中露天矿车无人驾驶系统（包括无人驾驶系统智慧管备智能安全技术的无人驾驶矿车）可有效降低矿石运输和装卸环节人员安全风险，显著提升露天矿山生产作业的本质安全水平。我国从2018年第一个矿山行业无人驾驶项目出现到目前为止，应用矿车无人约1000台，无人驾驶矿用车吨位商业应用初期。同时，部分纯电动无人驾驶矿卡已经实现了商业化应无人救援装备是指利用高科技无人化、智能化设备代替救援人员完成应急救援和侦察任务的一类装备，主要包括：机器人系列、不同2《安全产业研究》2024年第3期突发事件场景下无人化救援装备、无人化保障装备等。它们能够在危险化学品泄漏、火灾、地震等紧急情况下，执行搜索与救援任务，保障救援人员的安全，同时提供事故现场所需的数据。无人化救援装备的应用，标志着应急救援领域的技术进步和发展趋势，使得救援行动（二）无人化安全应急装备的无人装备极大地提升了应急响应的效率。在危机发生时，时间是至关重要的，而传统应急救援依赖大量人员进行现场探查和信息收集的方式，往往受到地理、气候和环境因素的限制，不仅耗时长，还可能错过关键的救援窗口期。无人机和地面无人车辆具备快速部署的优势，它们可以轻松越过地面障碍，快速到达受灾现场进行全面侦察和实时监测。这些设备能够提供从广域到局部的高精度环境图像和数据流，通过网络实时传输至应急指挥中心，帮助决策者立即掌握现场动态。这种实时监控能力使得指挥中心能够及时调整策略，更新救援方案，提高了应急响应的整体效率。同时，无人设备的昼夜工作能力确保了救援行动的连续性和高效性，远远超越了人工操作的时间限制，并且由于减少了人员调度的复杂安全性和可靠性是无人装备相对于传统应急方式的重要优势。在天然灾害或工业事故的现场，环境常常是危险且不可预测的，这对人力救援提出了极大的挑战和生命风险。然而，无人装备可以代替人类进入高危地区执行侦查和操作任务，极大地保护了救援人员的生命安全。例如，在化学品泄漏或核电站辐射事故中，机器人和无人机可以配备特定的传感器来检测有害物质的扩散情况和辐射强度，确保危险区域的监控，而无需将人力置于风险之中。现代无人系统的抗干扰能力和稳定性已达到相当高的水平，它们能够在恶劣环境条件下如这种强大的稳定性减少了任务执行中对不可控因素的敏感度，从而保证了操作的连续性和任务执行的可《安全产业研究》2024年第3期3无人化设备显著拓展了灾害现场数据的采集和分析能力。无人安全应急装备不仅可以搭载高清摄像头、红外传感器、热成像设备等，还能配备多种专业检测仪器，如气体分析仪、放射性探测器等，实时捕获现场不同维度的数据信息。这些设备能够在广泛和严苛的环境中收集数据，汇聚成大量的数据流，通过大数据平台进行智能分析，为指挥人员提供深入的洞察和科学决策的依据。有效的数据采集与分析能力使决策者能够了解灾害发生发展的动态，评估受灾区域的具体状况，识别潜在风险，对可能的次生灾害进行提前预警。这种基于数据驱动的决策显著提高了应急资源配置的科学性与合理性，从而在灾害处置中实现精确救援，最大限度地无人安全应急装备的应用优化了应急资源的投入与复杂事件中的调度调配。应急行动需要在短时间内调动和部署大量资源，通常需求与实际能力之间存在一定的管理实践瓶颈。无人装备构成灵活、机动的应急反应单元，通过预先部署与能够在应急响应中承担起侦察、监测、交通管制以及物资运输等多节点任务。在这种联合作战中，无人装备不仅承担起了双重任务，分担了人员的压力，同时凭借灵活的部署和机动性，将有限资源分配到最需要的位置。这种新的应急机制让各级力量协同作战的协调性更强，响应时间更快，提升了整体应急救二、无人化安全应急装备发为了提升安全应急装备的现代化水平，满足日益增长的安全应急需求，提高防灾减灾救灾和重大突发公共事件处置保障能力，国家相关部门发布了一系列政策措施，推4《安全产业研究》2024年第3期表2-1近年我国涉及无人化安全应急装备的部分政策措施《推动工业领域设备更新实施方案》加大安全装备在重点领域推广应用，在全社会层面推动安全应急监测预警、消防系统与装备、安全应急智能化装备、个体防《通用航空装备创新应用实施方案（工信部联重装〔加快提升通用航空装备技术水平，提高通用航空装备可靠性、经济性及先进性。推进大中型固定翼飞机、高原型直升机，以及无人机等适航取证并投入运营，实现全《安全应急装备重点领域发展行动计划（2023—2025年）》（工信部联围绕安全应急机器人、安全应急无人机、大型抢险救援装备、消防装备、露天矿用无人驾驶装备、应急通信装备等装备产业链分析上下游，找准关键核心技术和零部件薄弱环节，集中优质资源合力攻关，促《关于加快应急机器人发展的指导意见》（应急〔协调推动有关部委支持应急机器人研究与应用，围绕应急机器人科研攻关、产业化发展、工程化应用等方面，加强政策创新和协同融合。遴选首台（套）重大技术装备开展试点示范，促进创新产品应用。凝榜攻关”。鼓励各地制定针对性的政策措《关于深入推进矿山智能化建设促进矿山安全发展的指导意见》（矿安〔部加强智能快掘成套装备、硬岩截割掘进装备、智能钻探装备、千万吨级智能工作面综采成套装备、薄煤层和薄矿脉智能开采装备、智能化铲装及运输装备、智能化尾矿充填成套装备、无人化智能钻爆装备、露天矿山大型智能采剥装备、重载作业机器人、新型矿用无人驾驶车辆等核心装备《人形机器人创新加快人形机器人在特种环境应用，面向恶劣条件、危险场景作业等需求，强化复杂环境下本体控制、快速移动、精确感知等能力，打造特种应用场景下的高可靠人形机器人解决方案。面向民爆、救援等特殊复杂任务智慧生成与高精度操作能力，降《安全产业研究》2024年第3期5针对不同应急场景的实际需要，当前无人化安全应急装备已在多个应用领域得到了研发和使用。根据适用场景和功能用途划分，无人化安全应急装备主要涵盖了航空无人装备、地面无人装备、水域无航空无人装备主要是指应用于安全应急领域的各类型无人机，包括固定翼无人机、多旋翼无人机、无人直升机等。无人机具有高度灵活、便捷易携带、不受地形影响、可远程操控等众多优点，能够根据作业需要搭载不同的载荷，适用于在各类事故灾害中快速、精准开展救援任务。具体而言，无人机的应一是巡检监测。无人机通过搭载高清摄像头、热传感器、定位系统等设备，对森林、草原、河流、矿山等进行定期巡检，能够有效收集各类环境信息，对潜在的灾害和事故风险进行监测预警。在事故灾害发生后，无人机能够克服地形限制，快速部署前往地震、洪涝、森将现场图像和数据实时传输给应急指挥中心，有助于指挥中心快速了解灾情和制定救援方案。二是物资快速投送到受灾区域和救援一线上具有充分优势。目前，无人机载重能力的提升成为技术研发的方向之运载无人机将载重提升到了30-40千克，在高海拔、低温与高温、恶劣天气等环境下仍可长时间保持高速航行状态，能够高效完成各类应急场景下的物资运输任务。三是通信保障。无人机通过搭载卫星通信设备、公网基站、专网宽带自组网设备等，能够发挥通信中继平台作用，在灾区迅速恢复公网通信网络和组建应急专网，从而为应急救援提供通信保障。例如，在近期海南超强台风“摩羯”灾害中，由中国航空工业研发的“翼龙”-2H型无人机发挥了重要通信保障作用，该无人机搭载了三大运营商公网基保障，接入用户超过5万人次，为6《安全产业研究》2024年第3期抢险救灾工作提供了充分支撑。四是救援处置。无人机在城市火灾、森林草原火灾、化工火灾等场景中具有广泛应用空间，例如，部分地区开发了“无人机＋消防车”联动灭火方案，通过特制高压水带将无人机与消防车相连接，无人机携带消防水枪、灭火弹、破窗弹等执行高空灭火作业；在森林火灾中，无人机也可搭载吊桶、灭火剂、灭火弹等，前往人力和传统设备难以抵除此之外，无人机还具有应急照明、防火宣传、智能识别等其他功能。总体来看，航空无人装备应用范围较广，适用于地震、洪水、火灾等各类型灾害事故领域，涵盖地面无人装备种类较为多样，按照其规模形态和用途功能划分，可将其归类为应急机器人、应急无人车等，根据具体作业场景还可作在应急机器人方面，目前其在险情侦察、生命搜救、消防灭火、高危场景作业、通信保障等方面的应用都得到了持续开发。例如，隧道巡检机器人通过集成AI分析模块、网络基站、视频监控、喊话系环境潜在风险隐患（如有害气体）以及人员安全装备穿戴情况等，完成高强度隧道巡查工作，保障施工安全。特种防爆机器人应用防爆材民爆等高危场景和复杂环境，代替人力执行监测、采样、运输、维护和应急处置等多种任务，有效提升安全生产水平。搜救机器人由于具有轻量化、小型化的优点，凭借其搭载的生命探测仪、热成像设备等能够进入建筑废墟等狭小空间展开人员搜救工作。排涝机器人采用水陆两栖设计，配备液压驱动大流量排水泵，部分装备还具有水中漏电监测功能，能够进入地下车库、地此外还可用于消防供水、农田灌溉和排水、河道清理、施工保障和环在应急无人车方面，其主要被应用于森林草原火灾、地震地质灾害、矿山安全事故等场景，相较应《安全产业研究》2024年第3期7急机器人而言一般为大型化、综合化的安全应急装备。例如，在森林草原火灾方面，无人化森林隔离带开辟车通过远程遥控，能够实现可燃植被粉碎和转运、防火隔离带开辟、拓宽救援通道等功能，部分设此外通过与不同的功能模块进行灵活组合，还可用于市政工程、抢险救援、积雪清理等场景。全地形无人草原灭火战车装配了挡火板、阻燃火毯、水雾喷头等，以战车先行压制火线、消防队员配合清理的方式，可有效应对跨境草原火灾蔓延快、火线长、人力不足等问题。在矿山安全方面，无人驾驶技术也得到了加速研发和规模化落地，如无人工智能等新技术，实现环境实时感知、路线自主规划、集群协同调度、自动化作业以及故障检测等功能。相较传统装备平均提升30%运输效率、降低10%维护费用，在节约人力成本的同时还能够有效规避由人为因素带来的各类安全隐患，从本质上降低安全事故的发生率，近年来，随着气候变化，由台风、暴雨等极端天气所带来的洪涝灾害频率呈现上升趋势，对于先进的水域救援装备提出了更高要求。目前，以无人船、水面救援机器人等为代表的水域无人装备发展较为迅速，在水上搜救、水下勘测、水域管理等多种场景发挥了良好作例如，珠海云洲智能研发了一系列水域无人应急装备，包括水面救生机器人、水面移动担架、水下探测无人船等。其中，水面救生机器人能够承担“救生圈”作用，将落水者带到安全地带；水面移动担架救援能力更为突出，具有自动升温、主动装载落水者、水上运输应急物资等多种功能，保障人员的生命安全；水下探测无人船通过搭载声呐装置、定位装置、高清摄像头等，兼具平战功能，能够完成流速流量测验、水上安防巡逻、堤岸隐患检测、水下地形勘察、目标物定位等各类任务，充分提升防汛应急和水域救援工作的效率和安全性。8《安全产业研究》2024年第3期灾害、沥心沙大桥事故等实战中发近年来，在政府推动、需求拉动、供给提升、技术赋能等多方面力量共同驱动下，我国安全应急装备无人化、智能化水平逐步提升、势能持续积聚，作为战略性新兴产业和新经济增长点的作用地位更加一是国内无人化安全应急装备体系逐步完善。我国无人化安全应急装备已基本实现了安全防护、监测预警、应急救援的全覆盖，既包括如新兴际华、徐工集团等“大而全”的领军企业，也包括如北京凌参照《安全应急产业分类指导目录（2021年版）》，前四批专精特新“小巨人”企业中有超过100家企业的主导产品涉及无人化安全应急二是在关键领域实现技术创新突破。例如，随着技术的发展，多旋翼无人机凭借智能化控制、多任务应用、数据无线实时传输、飞行安全监管等功能，通过搭载高清摄像头、智能算法模块、灭火弹等配套设施，广泛应用于事故救援和灾害预警巡查、高层灭火、物资投送等业务场景。三是国产装备已在安国产水上救援遥控机器人作为一款可遥控操作的小型消防用浅水域水上搜救机器人，专门应用于水库、河流、海滩、轮渡、洪灾等场景中的落水救援，特别是郑州水灾、北京水灾等地暴雨内涝救援中发挥了三是新一代信息技术与无人化安全应急装备加快融合应用。突发事件的响应处置强调关口前移和智能高效，为新一代信息技术的创新应用提供了丰富场景。新一代信息技术以各类数据的全面互联监测为基础，逐步向深度分析与智能决策优化演进，推动安全应急装备实现产品创新和模式创新。例如，包钢集团白云鄂博东矿区将传统矿用运的首个应用，实现矿区生产运输的无人化，最大程度减少工程现场作业人员数量，有效确保人员安全。《安全产业研究》2024年第3期9中国移动推出5G消防综合解决方测消防设施性能数据，事中迅速准确定位选取最佳救援路线，事后建三、无人化安全应急装备发无人化安全应急装备需要具备高度的自主性、适应性和可靠性，以应对各种复杂和多变的环境条件。但目前来看，其在环境感知、决策能力和执行效率等方面的技术水平还需逐步提升，以确保在紧急情况下能够有效地提供支持和救援。例如矿车无人驾驶装备技术瓶颈涉及环境感知、决策与规划、控制与执行等方面。在环境感知方面，雨雪雾等极端恶劣条件下，感知系统的准确性和鲁棒性仍有待验证；在决策与规划方面，由于存在极端地形、天气等环境条件，决策设计与运输道路规划仍然具有较大挑战；在控制和执行方面，对于运输过程中如何降低矿车能耗、对矿车故障进行诊断并具有较好的应对策略也是目前亟需解决的难题；在无人驾驶运输数据驱动技术方面，有效数据的甄别、采集、积累与利用是极漫长的过程，需要不停筛选累积与迭代更新，目前累积的有效目前，针对无人化安全应急装备的政策和法规相对滞后，缺乏明确的生产标准和具体的指导原则。这导致无人化安全应急装备的发展和应用在一定程度上受到限制，同时也增加了其在实际应用中的法律风险。例如无人机的运行受到诸多目前还没有形成一套高效、完整的体系，研发、制造、产品认证和运行标准不完整。同时，无人机数据到最终用户服务的“最后一公里”还没有畅通。由于无人机产业尚处于发展期，经济效益还没有显现，无人机专业培训、运行、服务的机构缺乏，特别是专业的数据收集、处理、情报整编等环节还未完全打通，需要不同部门之间逐步协调处10《安全产业研究》2024年第3期无人化安全应急装备是信息制造、材料、传感、能源等技术的集大成者，成本高是不可避免的，但部分装备的高成本并没有显示出高应用效果，造成市场前景不佳。例如露天矿山无人化矿车成本较高。一是研发初期改造成本较高，尤其是车端传感器价格较高，据调研情况显示，一台矿卡完成无人驾驶改造的费用大概在200万元左右。二多个基站以保障通讯的稳定，通信网络建设成本较高，据调查显示，矿山，建设了26个5G基站才实现无人驾驶作业区域5G网络的全覆万元。三是智慧管理平台本身需要高性能计算、处理和存储设备，成本也较高。高成本并没有带来运行目前露天无人化矿车开采及运行效四、国外无人化安全应急装（一）美国无人化安全应急装美国在无人化安全应急装备领域的进展显著，得益于其强大的技术基础、政府的战略性投资以及与私营企业的密切合作。首先，美国在无人化装备的技术研发方面处于全球领先地位。政府拨款和私营部门的投资共同推动了无人机、地面无人设备和海洋无人系统的发展。美国国防部（DoD）和国家航空航天局（NASA）等机构在高科技传感器、人工智能（AI）、自动驾驶技术和大数据处理方面的投入，使得这些系统在各种环境中进行自适应和自主操作成为可能。其次，美国政府在推动无人化安全应急装备方面采取了一系列政策措施。国土安全部（DHS）不仅直接参与装备研发，还设立了多个项目促进技术的实际应用。政府通过拨款、法规完善和政策支持，鼓励地方政府、大学和科技公司参与研究和开发工作。例如，DHS资助的创新项目为无人系统的现场测试和部署提供了必要的支持，确保这些技术能够在美国在无人化安全应急装备的研发《安全产业研究》2024年第3期11与应用上，通过创新驱动、跨部门协作、市场化发展和严格标准化，形成了一个高效且具有广泛社会效益的发展模式。一是大力推动新兴技术在应急前沿中得以应用。二是依赖于广泛的跨部门合作。联邦政府、州政府、科研机构、企业和非政府组织共同协作，分享资源和数据。这样的合作不仅提升了研发效率，还使得无人装备能够更贴近实际需求。在实际部署中，各方通过联合演习和模拟测试不断优化应急方案。三是无人化装备的市场化程度较高，非军事领域的应用日益增加。应急管理部门、消防系统和司法部门等都在积极采用无人装备，商业市场也在推动无人装备的日常化使用，通过提供硬件和软件解决（二）欧洲无人化安全应急装欧洲无人化安全应急装备发展深受欧盟科技框架计划的支持，这些计划旨在提升成员国的整体科研能力及相互协作的能力。一方面，欧洲国家注重多国合作和技术创新。欧洲在推动无人化安全应急装备时，强调跨国界合作和多学科交叉的策略。成员国间的合作不仅在于技术本身，还包括治理经验和政策的整合。联合研究项目和跨领域的学术交流促进了知识共享和技术迁移，为应急装备的创新和实际应用开创了新的局面。通过HorizonEurope计划，欧洲为无人化装备技术的研发提供了重要资金支持，积极参与跨国界的技术合作和联合研究项目，以推动无人机、自动化救援设备和机器人技术的发展。这种多国合作注重在技术标准化、设备互操作性和创新能力上的统一，以提升在复杂灾害情境下的协调作业能力。同时，欧洲的无人化装备发展具有高度的标准化特征。由于成员国众多且地理条件与风险背景各异，标准化对于保证设备的兼容性和协同作业能力尤为关键。欧洲标准化委员会（CEN）等机构一直致力于无人装备的技术标准制订，以统一研发方向，确保装备在各国间的无缝操作。另一方面，无人化安全应急装备的发展受到政策强力推动。例如，欧洲委员会和各国政府12《安全产业研究》2024年第3期制定了一系列政策框架，旨在营造有利于创新和技术应用的环境。政策的支持不仅局限于研发资金，还包括为实地测试和部署提供便利条件。同时，欧洲通过公共-私营伙大学、研究机构紧密合作，共同推动技术从实验室走向市场，以确保（三）日本无人化安全应急装日本在无人化安全应急装备方面的发展主要受到其复杂的自然条件和频繁的自然灾害驱动。地震、台风、火山喷发等自然现象频繁发生，促使日本不断提升其应急响应和救援能力。无人化安全应急装备在日本的技术研发、实际应用和政策支持方面均表现出显著的优势。在技术研发方面，日本在机器人和无人机技术的创新方面研发投入力度大，并且广泛应用于多种应急场景，以提高其应对能力。在地震和海啸发生时，无人机负责对灾后现场进行监测，帮助评估受损情况，而水下机器人则用于评估海底情况及船只的可能损毁。在核污染等特殊环境中，无人化装备被用于检测和评估污染程度，确保救援人员的安全。在实际应用方面，日本无人化装备发展的一大特点是对多种技术的高度集成，特别是将机器人技以提升装备的智能化和操作效率。例如，机器人通过AI技术实现自主导航与决策，结合IoT使设备能够实时与指挥中心通信，以便获取最新的指令和现场信息。在政策支持方面，日本政府在资助关键技术的研发项目和提供测试环境发展中提供了强大的政策支持，包括与学术界及产业界合作促进技术