安防机器人关键技术与产业化前景

刘晓东

摘要：在公共安全维护工作当中，安防是非常重要的一项工作。在现今科学技术水平不断发展的情况下，需要能够积极通过新技术的应用提升安防水平。文章就安防机器人关键技术与产业化前景进行一定的研究。

关键词：安防机器人：关键技术：产业化前景

安防一直是我国各行业非常重要的一项工作。在传统技防系统当中，其视频系统具有固定安装的特点，容易受到破坏，且存在死区。传统巡更系统具有较高的维护成本，技术较为陈旧，在警情发生时无法及时现场处置。而在人防措施方面，在实施监督、思想水平以及管理稳定性方面都存在着不足，因此对实际安防效果产生较大的影响。在该种情况下，安防机器人则成为了一个较好的选择，通过其同现有安防监控系统的结合性应用，则能够在实现动态安保服务运营体系发展的基础上对多参数、全方位的智能监控目标进行实现，能够有效实现处警能力的提升。

1 国内外技术发展

目前，国内外已经有较多企业开展了安防机器人的研发与应用，其中，美国在该领域的技术以及市场方面具有明显的优势。1999年，美国生产的MDARS-I机器人应用在美国陆军当中，该机器人最低运行速度为3 km/h，在完成一次充电之后，即能够连续工作8h，能够在360。范围内对10 m外的物体发现，并能够通过无线局域网的应用同控制站进行数据传输与通信。该机器人内部具有热成像仪、CCD摄像机、探测微波雷达、旋转平台以及红外照明器的安装，在发现入侵者或者烟火情况后，即能够在确定物品所处位置以及目前状态的基础上及时对外发出警报。

日本方面，Tmsuk公司于2008年开发了T-34机器人，该机器人的运行速度最高10 km/h，具有探測装置的配备，在实际工作当中，能够根据声音与温度对周边情况进行侦查，在获取图像之后将其显示在手机屏幕之上，主要应用在楼宇以及商场的安保巡逻当中，在发现有可疑人员后，在工作人员的遥控指挥后，即能够向目标喷撒出一张类似蜘蛛网的大网。

同国外相比，我国在安防机器人的研究方面起步相对较晚，但在变电站巡检方面具有着较为迅速的发展，目前已经形成一定的规模性应用。2002年，第一代变电站巡检机器人得到了研制，该机器人携带红外热像仪以及可见光摄像机等传感器，在实际运行当中将以一条闭合磁轨迹的方式单向巡视，能够对设备过热等异常现象以及仪表读数情况进行发现与检测，该机器人在2010年已经发展至第四代，在系统的可靠性以及性能方面获得了明显的提升。 2006年，民航地面特种设备基地研究所对安保巡逻机器人进行了研制，该机器人在具体工作当中能够对自主环境探测、自主充电以及自主避障导航功能进行实现，能够根据工作人员的具体要求运行，在非人工干预的情况下完成随机线路巡逻、重点位置查看以及固定线路巡逻等任务，且具有全方位视觉的处理判断能以及语音视觉的远程监控传输，能够对火灾情况、环境烟雾进行检测发现异常问题后及时报警。中国安防技术有限公司是一项专门从事安防领域的企业，其从2012年开始，在同香港中文大学团队合作后，面向安防领域研发了水上巡逻、替身以及危险救援等多种机器人型号。2015年，其更是推出了分别应用于室内与室外的两款安保机器人。这两款机器人具有国内外安防机器人多项优点的集成，在同该公司安防业务相关优势相结合的基础上，在使用便利性以及环境适应性方面具有一系列关键技术的突破，目前己得到了小规模的销售[1]。

2 关键技术与产业前景

安防机器人是现今安保工作当中经常应用的一项技术，其主要功能即是日常巡逻以及安保服务。在具体研究工作中，不仅需要做好机器人共性方面技术的研究.且能够做好同安防目标与环境联系密切关键核心技术的研究。

2.1导航定位技术

目前，移动机器人经常使用到的导航定位方式有卫星导航定位、视觉导航、电磁循迹以及激光雷达导航定位等技术。其中，电磁循迹法是一种可靠、简单的技术类型，但其在实际应用当中智能按照规定路线行驶，且需要对路面进行一定的处理。卫星导航方式在实际应用当中不会受到来自天气情况的影响，具有着能够连续实时提供位置信息以及使用简单的优点，但在实际运行当中其也存在着一定的缺点，即卫星信号受到遮挡而存在不能够正常定位的情况，激光扫描雷达技术在实际应用当中受到环境的干扰较小、且具有较高的定位精度，通过同地图的匹配，即能够对自主导航定位目标进行实现，但该技术在价格方面存在着较为昂贵的特征。在该种情况下，使用图像处理技术对机器人实际工作当中的运行环境进行感知，以此对其所具有的运行路线与位置进行判断，可以说是视觉导航技术的重要发展方向，但目前该技术也处于研究阶段当中。通过这部分研究则可以了解到，对于单一的导航定位方式来说，其很难对所有的应用场合工作需求进行满足。在该种情况下，即需要积极做好将多种导航定位方式融合在一起的组合式导航定位系统，通过该系统的应用，即能够在对应用场合环境特点进行充分联系的基础上，结合用户在实施成本、可靠性等级以及导航精度方面的要求，为安防机器人提供具有较高性价比的定位方案。目前，该技术精度已经达到了2 cm，在林荫小道以及狭窄巷道当中等具有屏蔽特征的场合也得到了较好的应用[2]。

2.2图像无线传输技术

在安防系统当中，视频监控可以说是其中非常重要的功能。在传统的固定视频监控系统当中，多通道高清图像压缩存储技术已经得到了解决与应用，但对于多通道高清图像的无线传输，还是现阶段的关键技术难点，尤其当有多个安防机器人同时开展协同工作时更是如此。使用专用WiFi技术对多图像传输目标进行处理是一个较好的方式，但在实际室外对能够覆盖巡逻路径WiFi节点进行设置时，不仅具有着较大的工程量，且在多节点切换配置方面存在着较为复杂的特征。若使用4G网络对无线通信网络进行建立，又具有非常大的流量消耗量，并因此具有着非常高的运行成本。在该种情况下，如果以点对点的方式通过竖向无线图设备传输图像，机器人在实际运行的过程当中则可能因频段限制以及相互之间干扰情况的存在而无法达到要求。对此，为了能够更好地适应不同无线通信环境，则可以构建出集成4G、多频段无线图传以及WiFi等多技术形成的无线图像传输系统。该系统的特点，即在具体应用中能够根据实际无线通信情况建立科学的无线通信方式，并根据需求做好其选择。就目前来说，机器人已经对图像信息的无线四路传输功能继续进行实现，能够同时协同运行4台安保巡逻机器人。

2.3智能识别与警情判断

在机器人实际应用当中，做好警情的智能识别与判断可以说是一项重点的工作内容，同传统视频监控系统相比，该机器人将具有动态变化的图像背景，这也是同以往静态视频相比的最大不同。但该种技术在实际实现当中也存在着较大的难度，且机器人低近侦察情况也对识别能力具有了更高的要求。对于智能识别方式而言，其在实际应用当中的基础为图像识别技术，在此基础上实现同声音、振动以及温度等方面传感器的科学融合，在以智能的方式判别安保狀态的基础上对安全预警目标进行实现。在实际工作中，当摄像头对监控图像采集完毕后，如经过检测存在人脸，则将从原始图像当中对面像进行分离，将其抽象为面纹编码。同时，通过数据库当中原有面纹编码进行结合的基础上，同当前编码情况进行对比，如果在经过对比之后发现两个编码相互匹配，即通过了身份认证。异常行为识别方面，即对于获取的运动图像进行统一的分析处理，其中包括处理识别、运动检测以及提取特征这几个重要环节。通过该种方式的应用，能够在距离相对较远以及视频质量并非很高的情况下判断异常目标，同人脸识别技术共同应用的情况下能够实现相互功能之间的良好互补。此外，也能够根据身份认证以及行为识别这两项工作的开展科学的评估安全预警系数，并在当该系数超过一定阙值后，对安全预警程序进行启动[3]。

2.4运营管理平台

在安防机器人运行当中，运营管理平台非常关键，将直接关系到目标的实现情况，其中的重点模块有视频传感数据监控、安全预警、危险报警、运行状态监控等方面。该平台由展现层、接入层以及服务层这几个层级组成，其中，接入的任务即对机器人的信息对接目标进行实现，在对机器目前状态以及实时信息进行获取的基础上控制机器人。服务层方面，需要对各类后台的支撑服务进行实现，包括视频分发、任务调度以及语音识别等[4]。

3 结语

在上文中，我们对安防机器人关键技术与产业化前景进行了一定的研究。安防机器人的出现，为安防行业带来了新的发展机遇。截至目前，国内外都有一批企业开展了安防机器人的研发与应用，虽然目前还处在一个市场的培育阶段，但却具有着非常巨大的市场潜力与发展前景。在未来工作当中，需要进一步加大该方面研究，以相关技术的积极研究扫除产业化障碍。

[参考文献]

[1]孙煜，韦燕华，陈超.基于机器视觉的屏幕漏光检测方法[J].机电工程技术，2016 （22）：439-441

[2]鄢文浩，贺赛先，沈婷婷基于随机运动障碍避碰规则的机器人路径规划[J].电光与控制，2017 （5）：73-76

[3]张仁尊线性CCD智能车的控制系统设计[Jl山东农业大学学报（自然科学版），2016（5）：731-735

[4]王冰心，王孙安，于德弘引入选择性注意的果实簇识别与采摘顺序规划[J].农业机械学报，2016 （11）：7.