時(shí)間:2017-07-25 14:32:55來(lái)源:梅濤,楊春麗,陳劍,陳宏炬,李雁暉
安全防范是面向社會(huì)、企業(yè)、家庭和個(gè)人預(yù)防和制止盜竊、搶劫、爆炸、火災(zāi)等安全事件的活動(dòng),安保產(chǎn)業(yè)對(duì)于維護(hù)公共安全具有極其重要的作用。
“十二五”期間我國(guó)安保行業(yè)發(fā)展迅速,市場(chǎng)規(guī)模從2011年的2800億元增長(zhǎng)到2016年的5400億元。以視頻監(jiān)控、入侵報(bào)警為核心的“技防”系統(tǒng)已經(jīng)遍布大街小巷,現(xiàn)有安保企業(yè)3萬(wàn)多家,為平安城市建設(shè)作出了重要貢獻(xiàn)。以保安站崗、巡邏為特征的“人防”手段已經(jīng)進(jìn)入各個(gè)小區(qū)、廠區(qū)和園區(qū),現(xiàn)有450多萬(wàn)保安員,是看家護(hù)院的主力軍。
然而,傳統(tǒng)的技防系統(tǒng)存在以下不足:1、視頻監(jiān)控系統(tǒng)均為固定安裝,存在死區(qū),容易被破壞或躲避;2、傳統(tǒng)的巡更系統(tǒng)技術(shù)陳舊,安裝繁雜,維護(hù)成本高;3、發(fā)生警情時(shí)不能及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處置,阻止犯罪和警情擴(kuò)大作用有限。傳統(tǒng)的人防措施存在以下缺陷:1、存在思想麻痹、玩忽職守、監(jiān)守自盜等隱患,巡檢工作不易實(shí)時(shí)監(jiān)督;2、防盜值班和在危險(xiǎn)環(huán)境巡邏時(shí)人身安全風(fēng)險(xiǎn)高;3、保安人員招聘難、文化層次低、流動(dòng)性大,帶來(lái)管理隱患。據(jù)統(tǒng)計(jì),50%以上的危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)事故是由于人工管理疏漏造成的[1]。
另一方面我國(guó)內(nèi)地的警力嚴(yán)重不足,目前僅占人口比例的0.12%,而發(fā)達(dá)國(guó)家警察占人口0.3%,香港則達(dá)到0.4%,警力不足無(wú)疑已成我國(guó)基層公安隊(duì)伍的一個(gè)共同特點(diǎn)。因此大量聘用協(xié)警已經(jīng)成為常態(tài),目前約有150萬(wàn)名協(xié)警,與警察數(shù)量相當(dāng)。其中相當(dāng)數(shù)量的協(xié)警布局在路面巡防,如蘇州市的協(xié)警60%在路面巡防。協(xié)警的待遇差,流動(dòng)性極大,有的縣年流動(dòng)率高達(dá)20-30%。
因此需要發(fā)展新的技術(shù)手段來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)技防和人防的不足。以移動(dòng)機(jī)器人為平臺(tái),搭載安全監(jiān)控設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)警示與處置裝置,與現(xiàn)有的安保監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合能夠發(fā)展出基于安保機(jī)器人的動(dòng)態(tài)安保服務(wù)運(yùn)營(yíng)體系。從而實(shí)現(xiàn)全方位、多參數(shù)智能監(jiān)控,同時(shí)具備抵近偵查和現(xiàn)場(chǎng)處置能力,大幅度提高處警能力,提升全社會(huì)安保能力。
從市場(chǎng)銷售來(lái)看,安保機(jī)器人目前尚處于市場(chǎng)培育階段。2013年全球銷售額約合2.2億人民幣,主要是小批量銷售和樣機(jī)試用。中國(guó)僅在變電站巡檢機(jī)器人方面形成了批量銷售。從市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)上看,目前行業(yè)龍頭企業(yè)尚未形成,為眾多進(jìn)入者提供了均等的機(jī)會(huì),優(yōu)勢(shì)企業(yè)的發(fā)展空間巨大。從市場(chǎng)需求上看,安保機(jī)器人具有廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)我們初步的市場(chǎng)調(diào)研和分析,我國(guó)安保機(jī)器人的總需求量將達(dá)到百萬(wàn)臺(tái),市場(chǎng)容量超過(guò)千億元。
產(chǎn)品現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有數(shù)十家機(jī)器人和安保領(lǐng)域的企業(yè)陸續(xù)開(kāi)展了安保機(jī)器人的產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用,其中美國(guó)具有明顯的技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。早在1999年美國(guó)的Cybermotion公司就與美國(guó)陸軍簽訂了一項(xiàng)為期7年的合同,生產(chǎn)25個(gè)系統(tǒng)100臺(tái)MDARS-I機(jī)器人(圖1a),用于美國(guó)18個(gè)不同的軍用倉(cāng)庫(kù)中。MDARS-I的最低速度為3公里/時(shí),一次充電可連續(xù)工作8小時(shí),能夠在360度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)10米遠(yuǎn)的物體,可以通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)與控制站的通信。機(jī)器人裝有入侵者探測(cè)用的微波雷達(dá)、熱成像儀、聲音傳感器、CCD攝像機(jī)、紅外照明器和旋轉(zhuǎn)及傾斜平臺(tái),還有超聲波傳感器及導(dǎo)航傳感器等。可發(fā)現(xiàn)煙、火及入侵者,并可確定所存物品的狀況及位置,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)發(fā)出警報(bào)。美國(guó)舊金山的SMP公司與硅谷創(chuàng)新中心合作開(kāi)發(fā)了S5巡邏機(jī)器人(圖1b),該機(jī)器人具有自主巡邏、自動(dòng)避障、全景視頻監(jiān)控系統(tǒng)、PTZ自動(dòng)跟蹤拍攝、低噪音電機(jī)驅(qū)動(dòng)等功能,目前已在迪拜運(yùn)用。成立于2013年4月的美國(guó)Knightscope公司通過(guò)融合音視頻、室外定位、避障等傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù),開(kāi)發(fā)出可以在公共場(chǎng)所采集數(shù)據(jù)和執(zhí)行任務(wù)的安全警衛(wèi)機(jī)器人K5(圖1c)。該機(jī)器人已經(jīng)佩戴警徽上路巡邏,按每小時(shí)收費(fèi)6.25美元的租賃模式運(yùn)營(yíng)。2015年我國(guó)的安保企業(yè)東方網(wǎng)力公司通過(guò)其香港子公司以500萬(wàn)美元入股Knightscope公司,獲得5.98%股權(quán)。
日本Tmsuk機(jī)器人公司與Alacom安保公司于2009年合作開(kāi)發(fā)了T-34安保機(jī)器人(圖1d)。該機(jī)器人最高時(shí)速10公里,配備有探測(cè)裝置,可根據(jù)人體溫度和聲音偵察周圍情況,并將相應(yīng)圖像實(shí)時(shí)地顯示于手機(jī)屏幕。用于商場(chǎng)、樓宇的安保巡邏,發(fā)現(xiàn)可疑人員后,它可在主人的遙控指揮下,朝可疑人員噴撒一張蜘蛛網(wǎng)式的大網(wǎng)。
圖1、國(guó)外典型的安保機(jī)器人
我國(guó)在安保機(jī)器人方面的研究比國(guó)外起步略晚,但是在變電站巡檢方面發(fā)展迅速,已經(jīng)得到一定規(guī)模的應(yīng)用。2002年國(guó)家電網(wǎng)公司電力機(jī)器人技術(shù)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)家“863計(jì)劃”的支持下,研制出第一代變電站設(shè)備巡檢機(jī)器人。該機(jī)器人攜帶可見(jiàn)光攝像機(jī)和紅外熱像儀等傳感器,沿一條閉合磁軌跡單向巡視,能夠進(jìn)行儀表讀數(shù)和發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備過(guò)熱等異常現(xiàn)象。并于2010年研發(fā)出第四代巡檢機(jī)器人(圖2a),系統(tǒng)性能和可靠性顯著提高。浙江國(guó)自機(jī)器人公司開(kāi)發(fā)的智能巡檢機(jī)器人(圖2b)具有類似功能,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量銷售。沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司通過(guò)在其原有的AGV(自動(dòng)引導(dǎo)小車)上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)研制出智能巡檢機(jī)器人(圖2c)。
2006年6月中國(guó)民航地面特種設(shè)備研究基地機(jī)器人研究所研制出安保巡邏機(jī)器人(圖2d),并被評(píng)選為2006年度安保領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)品。該機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自主環(huán)境探測(cè)、自主避障導(dǎo)航及自主充電功能,能夠按照工作人員的具體要求在非人工干預(yù)的情況下自主完成固定線路巡邏、隨機(jī)線路巡邏及重點(diǎn)部位察看任務(wù),具有全方位視覺(jué)的處理判斷能力,以及視覺(jué)及雙向語(yǔ)音信息的遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控,可檢測(cè)環(huán)境煙霧及火災(zāi)情況并進(jìn)行異常情況報(bào)警。廣州尚云公司在2015年安博會(huì)期間推出了“守護(hù)神一號(hào)”智能巡邏機(jī)器人(圖2e)。國(guó)防科技大學(xué)于2016年4月推出了“AnBot”智能安保服務(wù)機(jī)器人(圖2f),該機(jī)器人集成了地圖同步構(gòu)建及定位、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃、深度學(xué)習(xí)智能大腦、視頻智能分析等先進(jìn)技術(shù),具有自主巡邏、智能監(jiān)控探測(cè)、聲光報(bào)警、身份識(shí)別、自主充電等多種功能。并在機(jī)器人身上配備的帶電防暴叉,終端操控人員可通過(guò)遠(yuǎn)程遙控,對(duì)犯罪嫌疑人進(jìn)行威懾或?qū)⑵渲品?/p>
中國(guó)安防技術(shù)有限公司(CSST)是一家專業(yè)從事安全防范和平安城市建設(shè)運(yùn)營(yíng)的綜合型企業(yè),于2012年開(kāi)始與香港中文大學(xué)徐揚(yáng)生院士的機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)展合作,面向安保領(lǐng)域研發(fā)了地面巡邏、水上巡邏、危險(xiǎn)救援、替身等多種機(jī)器人。2015年該公司以機(jī)器人研究院為核心組建了中智科創(chuàng)機(jī)器人有限公司,并于年底正式推出了兩款安保機(jī)器人產(chǎn)品,適用于室外的SPR系列安保巡邏機(jī)器人(圖2g)和適用于室內(nèi)的SSR系列安保服務(wù)機(jī)器人(圖2h)。這兩款機(jī)器人集成了國(guó)內(nèi)外安保機(jī)器人的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn),并結(jié)合該公司長(zhǎng)期從事安保業(yè)務(wù)的優(yōu)勢(shì),在機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)性、使用方便性、應(yīng)用有效性方面突破了一系列的關(guān)鍵技術(shù),目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量銷售。
圖2、國(guó)內(nèi)主要的安保機(jī)器人
科技情報(bào)分析
科技文獻(xiàn)和專利是最大的技術(shù)信息來(lái)源之一,是技術(shù)創(chuàng)新的表達(dá)形式,具有前沿性和時(shí)效性,通過(guò)科技文獻(xiàn)和專利信息研究分析可以合理分析一個(gè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀、預(yù)測(cè)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的動(dòng)向。本文通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)研究方法,分別對(duì)安保機(jī)器人中文和外文的核心學(xué)術(shù)論文與專利的產(chǎn)出結(jié)果,進(jìn)行了分析討論,提出了在安保機(jī)器人研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向,分析了我國(guó)安保機(jī)器人發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn),為安保機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了參考。
1.數(shù)據(jù)信息
數(shù)據(jù)來(lái)源
科技文獻(xiàn):WEBOFSCIENCE和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)
中國(guó)專利:智慧芽專利信息分析平臺(tái)(http://passport.patsnap.cn/)
國(guó)際專利:德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)(DII)
檢索式:
中文文獻(xiàn)和專利檢索式:
('安保'+'安保'+'安全保護(hù)'+'安全監(jiān)測(cè)'+'防護(hù)'+'防衛(wèi)'+'安檢'+'巡檢'+'巡邏'+'偵測(cè)'+'偵查'+'預(yù)警'+'報(bào)警'+'看家'+'監(jiān)控'+'替身'+'反恐'+'軍用'+'除暴'+'排爆'+'拆彈'+'消防'+'救援'+'救災(zāi)'+'搜救'+'營(yíng)救')*'機(jī)器人
外文文獻(xiàn)和專利檢索式:
TS=("security"or"inspection"or"detection"or"monitor"or"surveillance"or"warning"or"substitute"or"patrol"or"bomb-disposal"or"anti-terrorism"or"explosive-handling"or"explosiveordnancedisposal"or"firefighting"or"fire-fighting"or"firefighting"or"military"or"rescue")ANDTS=("robot"or"robots"or"robotics")
時(shí)間范圍:1985年至2016年
2.科技文獻(xiàn)
(1)發(fā)文情況
圖3、1985-2016年中文和外文文獻(xiàn)年度發(fā)文趨勢(shì)
采用本文的檢索方式對(duì)1985年至2016年中文和外文文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索,共得到的文獻(xiàn)量分別為6136和17043篇。根據(jù)檢索結(jié)果可知,國(guó)際上安保機(jī)器人研究從1991起步,1996年起有明顯的發(fā)展,2004年進(jìn)入成長(zhǎng)期后發(fā)展迅速,目前遠(yuǎn)未達(dá)到飽和期和衰退期,創(chuàng)新潛力巨大;中國(guó)的安保機(jī)器人研究起步比國(guó)外晚10年,但是后續(xù)發(fā)展迅猛,中國(guó)人發(fā)表的外文論文數(shù)量2007年超過(guò)了日本,2014年超過(guò)美國(guó)成為世界第一大論文產(chǎn)出國(guó);美國(guó)、中國(guó)、日本、德國(guó)和韓國(guó)的總發(fā)文量較多,其在安保機(jī)器人理論和技術(shù)方面的研發(fā)實(shí)力雄厚,其中,美國(guó)在發(fā)表論文總數(shù)方面處于領(lǐng)先地位,主要在大學(xué)研究,前瞻性較強(qiáng),在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。
圖4、1985-2016年外文文獻(xiàn)前五名國(guó)家年發(fā)文趨勢(shì)
2.2(2)關(guān)鍵詞分析
本文利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)詞頻分析法,采用CiteSpace[2]軟件對(duì)與安保機(jī)器人相關(guān)的中外文學(xué)術(shù)論文和文獻(xiàn)進(jìn)行分析。關(guān)鍵詞分析是學(xué)術(shù)期刊評(píng)價(jià)的重要指標(biāo),用來(lái)分析學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn),揭示研究?jī)?nèi)容之前的內(nèi)部聯(lián)系[3,4]。本文選擇對(duì)2010年至2016年安保機(jī)器人中外文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,其中,2010年至2016年共檢索到中文和外文的文獻(xiàn)總量分別為4100和9677篇,通過(guò)關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì),確定安保機(jī)器人領(lǐng)域的研究方向。運(yùn)行CiteSpace軟件,將具有相同意義的關(guān)鍵詞合并,按照關(guān)鍵詞詞頻進(jìn)行降序排列,得到排名前15的高頻關(guān)鍵詞表(見(jiàn)表1.1)。
表1.12010-2016年外文和中文文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞表
外文文獻(xiàn) |
中文文獻(xiàn) |
|||
關(guān)鍵詞 |
關(guān)鍵詞 |
詞頻 |
關(guān)鍵詞 |
詞頻 |
mobile |
移動(dòng) |
967 |
控制系統(tǒng) |
308 |
system |
系統(tǒng) |
705 |
巡檢 |
241 |
Visio |
視覺(jué) |
565 |
救援 |
162 |
object detection |
檢測(cè) |
443 |
視覺(jué) |
155 |
network |
網(wǎng)絡(luò) |
364 |
監(jiān)控系統(tǒng) |
154 |
navigation |
導(dǎo)航/自主導(dǎo)航 |
357 |
目標(biāo)跟蹤 |
141 |
inspection |
巡檢 |
351 |
移動(dòng) |
131 |
design |
設(shè)計(jì) |
332 |
路徑規(guī)劃 |
129 |
localization |
定位/即時(shí)定位 |
314 |
目標(biāo)檢測(cè) |
99 |
tracking |
追蹤 |
278 |
變電站 |
65 |
algorithm |
算法 |
266 |
運(yùn)動(dòng)學(xué) |
64 |
recognition |
識(shí)別 |
262 |
粒子濾波 |
54 |
sensor |
傳感器 |
256 |
智能 |
58 |
model |
模型 |
245 |
plc |
50 |
rescue |
救援 |
207 |
傳感器 |
47 |
統(tǒng)計(jì)顯示,在外文文獻(xiàn)中,關(guān)鍵詞詞頻較高的為:安保機(jī)器人移動(dòng)、系統(tǒng)、視覺(jué)、檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)航/自主導(dǎo)航、巡檢、設(shè)計(jì)、定位/即時(shí)定位等。在中文文獻(xiàn)中,控制系統(tǒng)、巡檢、救援、視覺(jué)、監(jiān)控系統(tǒng)、目標(biāo)跟蹤、移動(dòng)、路徑規(guī)劃、目標(biāo)檢測(cè)等詞出現(xiàn)的頻次較高。如果某一個(gè)關(guān)鍵詞在安保機(jī)器人領(lǐng)域文獻(xiàn)中出現(xiàn)的頻次較高,那么該關(guān)鍵詞所表征的研究主題是安保機(jī)器人領(lǐng)域的研究前沿[5]。由此可知,在安保機(jī)器人研究中移動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)、救援系統(tǒng)及傳感器系統(tǒng)等關(guān)鍵詞所涉及的研究方向是國(guó)內(nèi)外安保機(jī)器人領(lǐng)域?qū)W者研究的重點(diǎn),同時(shí)也表明了這些領(lǐng)域是安保機(jī)器人研究中重點(diǎn)考慮的技術(shù)研究方向。
3.專利分析
(1)專利申請(qǐng)量
通過(guò)對(duì)DII專利數(shù)據(jù)庫(kù)和智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,共檢索到與安保機(jī)器人研究相關(guān)的專利分別為19397和32720件(檢索時(shí)間為1985-2016年),由圖5可以看出,安保機(jī)器人專利申請(qǐng)量整體持快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),說(shuō)明了安保機(jī)器人技術(shù)生命周期尚處于技術(shù)發(fā)展期,未來(lái)發(fā)展存在巨大前景。在20世紀(jì)90年代末,國(guó)內(nèi)安保機(jī)器人專利申請(qǐng)量快速增加。近年來(lái),國(guó)內(nèi)對(duì)專利保護(hù)的重視度也逐漸增強(qiáng)。其中,國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)類型中,發(fā)明、實(shí)用新型和外觀專利的占比分別為74%、25%和1%,創(chuàng)新能力潛力巨大。
圖5:1985-2016年國(guó)內(nèi)和國(guó)際安保機(jī)器人年度專利申請(qǐng)趨勢(shì)
3.1(2)申請(qǐng)人排序
根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出2010年至2016年間國(guó)內(nèi)和國(guó)際專利申請(qǐng)人排名(見(jiàn)圖6和圖7),從國(guó)際專利權(quán)人的申請(qǐng)量可知,日本在專利申請(qǐng)方面遙遙領(lǐng)先,主要在大企業(yè)研發(fā),實(shí)用性較強(qiáng),明顯處于技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位。
圖6:2010-2016年國(guó)際安保機(jī)器人專利主要申請(qǐng)人
圖7:2010-2016年國(guó)內(nèi)安保機(jī)器人專利主要申請(qǐng)人
由我國(guó)專利的申請(qǐng)情況(圖7)可知,我國(guó)安保機(jī)器人專利產(chǎn)出單位除了國(guó)家電網(wǎng)公司和山東魯能公司,大部分還是集中在高??蒲性核?,我國(guó)安保機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化還有待于進(jìn)一步推進(jìn)。中國(guó)安防公司各子公司合計(jì)擁有安保機(jī)器人相關(guān)專利189項(xiàng)。
結(jié)束語(yǔ)
安保機(jī)器人具有抵近偵察和主動(dòng)介入的能力,將給安保行業(yè)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇,推動(dòng)動(dòng)靜結(jié)合的智能安保服務(wù)體系建設(shè),市場(chǎng)潛力巨大。
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