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地下空间智能通风与火灾防控装置

发布时间:2026-05-11

主要完成人:李智胜 所属单位:河北工程大学

随着我国城市化进程持续深入,地下空间作为城市运行的重要载体,其规模与功能不断拓展。地下综合管廊、地下交通枢纽、大型地下商业空间等设施集中了电力、通信、给排水、燃气等城市关键生命线系统,一旦发生火灾等事故,极易造成大面积城市功能瘫痪和重大经济损失。然而,地下空间普遍存在环境密闭、空间狭窄、通风条件差、电磁干扰强、有毒有害气体积聚等特点,传统人工巡检与固定式监测手段难以实现全天候、全覆盖、高精度的安全管控,尤其在火灾初期征兆捕捉、复杂环境下的应急响应方面存在明显短板。 针对上述痛点,本项目团队依托高校实验室在地下空间灾害防治领域的技术积累,研发了一款面向地下空间复杂环境的智能巡检火灾防控装置“隧卫

适用范围:

本项目研发的智能巡检火灾防控装置“隧卫Hexa”围绕复杂地下空间的适应性、监测的精准性与响应的及时性展开构建。机器人本体采用仿生六足结构,具备18个自由度,通过逆运动学步态生成算法实现三角步态与波纹步态的动态切换,能够稳定跨越高度不超过30厘米的障碍物,适应倾斜角度不超过45度的坡道,在狭窄、潮湿、存在积水或障碍物的地下空间内具备良好的通过能力。整机重量控制在15公斤以内,防护等级达到IP67,可在高湿、粉尘及轻微腐蚀性气体环境中持续运行,标准巡检模式下单次续航时长可达8小时。 在感知层面,装备集成了多模态传感器融合系统。其中,红外热成像仪可对目标区域进行非接触式温度监测,测温范围覆盖零下20摄氏度至600摄氏度,空间定位精度优于2厘米。气体检测阵列能够同步监测一氧化碳、甲烷等多种特征气体,响应时间小于3秒。高精度温湿度传感器实时感知环境变化,为火灾初期研判与通风需求评估提供关键数据。系统还搭载了3D激光雷达与UWB定位模块,可在无卫星信号环境下实现厘米级自主导航与空间建图。 在智能决策层面,基于LSTM神经网络与随机森林算法的故障预测模型可实现电缆过热、特征气体泄漏等早期火灾征兆的提前预警,系统具备秒级应急联动能力。数据处理方面,搭载NVIDIA Jetson Xavier NX边缘计算模块,本地化运行LSTM、强化学习等算法,支持离线状态下的自主决策与避障路径规划,单帧数据处理延迟控制在30ms以内。系统能够在与云端连接正常时回传数据,并可在通信中断条件下独立完成火源定位、环境评估与就地预警,确保应急响应的基本能力。整机故障检出率设计目标不低于98%,漏检率控制在2%以下。

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