王領(lǐng) 姜騰飛 張浩 楊浩文

作者簡(jiǎn)介：

王領(lǐng)（1981- ），男，布依族，貴州安順人，本科，中級(jí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)十級(jí)，研究方向滅火救援。

摘要：

本文從探討城市消防的動(dòng)態(tài)格局入手，詳細(xì)介紹從滅火器和軟管等傳統(tǒng)手段到機(jī)器人、人工智能和無(wú)人機(jī)（UAV）等尖端創(chuàng)新的演變，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)先進(jìn)技術(shù)在應(yīng)對(duì)城市火災(zāi)帶來(lái)的多方面挑戰(zhàn)中的關(guān)鍵作用。通過(guò)充分探討消防技術(shù)傳統(tǒng)和現(xiàn)代兩個(gè)方面內(nèi)容，特別是在疏散和人員搜救技術(shù)領(lǐng)域，研究探討人工智能、機(jī)器人和通信設(shè)備在人員搜救行動(dòng)中的應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)它們?cè)谙篮蛻?yīng)急響應(yīng)場(chǎng)景中對(duì)復(fù)雜城市環(huán)境的變革性影響。

關(guān)鍵詞：滅火救援技術(shù)；城市火災(zāi)；應(yīng)用

引言

城市火災(zāi)造成的危害不僅會(huì)對(duì)財(cái)產(chǎn)進(jìn)行直接破壞，而且危及人民群眾的生命安全，擾亂社區(qū)正常秩序。而消防科技和消防技術(shù)作為當(dāng)前城市火災(zāi)救援的重要手段，加大對(duì)先進(jìn)消防救援技術(shù)的投入力度，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)救援技術(shù)能力水平，不僅可以減輕城市火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，而且能夠有效提高城市消防的快速反應(yīng)能力，增強(qiáng)人員搜救行動(dòng)的實(shí)戰(zhàn)效能[1]?？偠灾?，只有充分發(fā)揮消防科技和救援技術(shù)的協(xié)同作用，最大限度保護(hù)生命安全、減少城市地域的災(zāi)難性影響。

一、城市火災(zāi)特點(diǎn)

城市火災(zāi)具有鮮明的特征，放大了其復(fù)雜性和破壞潛力。這些事件的多方面性質(zhì)源于多種原因，包括電氣故障、結(jié)構(gòu)脆弱性和人為相關(guān)因素。城市地區(qū)的高人口密度加劇了挑戰(zhàn)，因?yàn)榻ㄖ锖突A(chǔ)設(shè)施的靠近促進(jìn)了火勢(shì)的迅速蔓延。高層建筑在城市景觀(guān)中普遍存在，使得高層建筑的火災(zāi)控制尤為復(fù)雜。此外，城市環(huán)境中常見(jiàn)的各種可燃材料相互作用加劇了火災(zāi)的猛烈性。在自然風(fēng)和通風(fēng)系統(tǒng)等因素的推動(dòng)下，火勢(shì)迅速蔓延，凸顯了采取有效應(yīng)對(duì)措施的緊迫性。城市景觀(guān)的復(fù)雜布局，狹窄而擁堵的街道，使消防工作和疏散程序進(jìn)一步復(fù)雜化。了解這些城市火災(zāi)特征對(duì)于制定全面的消防策略和技術(shù)至關(guān)重要，以應(yīng)對(duì)城市地域帶來(lái)的具體挑戰(zhàn)。它強(qiáng)調(diào)不僅需要先進(jìn)的消防設(shè)備，還需要戰(zhàn)略性的城市規(guī)劃和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，以盡量減少這些復(fù)雜和動(dòng)態(tài)事件對(duì)財(cái)產(chǎn)和群眾生活的影響[2]。

二、城市火災(zāi)中的滅火技術(shù)

（一）傳統(tǒng)滅火手段

幾十年來(lái)，傳統(tǒng)的滅火手段一直是應(yīng)急響應(yīng)的中堅(jiān)力量，為現(xiàn)代戰(zhàn)略奠定了基礎(chǔ)。其中一種方法為使用滅火器，滅火器是各種建筑物中必不可少的手持設(shè)備。這些滅火器通常含有水、泡沫、粉末或氣體，其功效取決于它們?cè)O(shè)計(jì)用于滅火的類(lèi)型。例如，水滅火器適用于木材和紙張等普通可燃物，而泡沫或粉末滅火器可能對(duì)易燃液體或電氣火災(zāi)更有效。消防水帶是另一種傳統(tǒng)工具，在城市消防中仍然至關(guān)重要。這些軟管連接到供水系統(tǒng)，并用于在安全距離內(nèi)撲滅火焰。軟管雖然有效，但其重量和持續(xù)供水要求等局限性促使了技術(shù)的進(jìn)步。此外，人工滅火工作還輔之以戰(zhàn)略性的分布在整個(gè)城市地區(qū)的消防栓，確保為應(yīng)急響應(yīng)人員提供隨時(shí)可用的水源。傳統(tǒng)方法延伸到使用滅火毯，特別適用于撲滅小火或包裹在人身上以在疏散時(shí)保護(hù)他們。此外，戰(zhàn)略性放置在某些環(huán)境中的沙桶可用于通過(guò)窒息和冷卻來(lái)抑制火焰。這些傳統(tǒng)手段雖然是基礎(chǔ)性的，但因其在處理不斷升級(jí)的城市火災(zāi)規(guī)模和復(fù)雜性方面的局限性而受到批評(píng)[3]。

雖然傳統(tǒng)的消防方法仍然必不可少，但當(dāng)代城市火災(zāi)需要更先進(jìn)和專(zhuān)業(yè)的工具。傳統(tǒng)手段在處理高層結(jié)構(gòu)、人口稠密和現(xiàn)代建筑材料方面的局限性促進(jìn)了尖端技術(shù)的發(fā)展。世界各地的消防部門(mén)都采用了紅外熱像儀等創(chuàng)新設(shè)備，使消防員能夠通過(guò)煙霧或墻壁探測(cè)隱藏的火焰和熱點(diǎn)。這些設(shè)備增強(qiáng)了態(tài)勢(shì)感知能力，將響應(yīng)者引導(dǎo)到最關(guān)鍵的區(qū)域并優(yōu)化他們的工作。材料科學(xué)的進(jìn)步導(dǎo)致了現(xiàn)代耐火建筑材料的誕生，降低了火災(zāi)的整體風(fēng)險(xiǎn)和影響。此外，滅火系統(tǒng)，如自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，已成為城市基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的一部分。當(dāng)檢測(cè)到火災(zāi)時(shí)，這些系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)釋放水或其他滅火劑，提供快速和有針對(duì)性的響應(yīng)，特別是在大型商業(yè)建筑或公共場(chǎng)所。無(wú)人駕駛飛行器（UAV），俗稱(chēng)無(wú)人機(jī)，在城市消防中也占有一席之地。無(wú)人機(jī)配備了熱像儀和傳感器，可以評(píng)估火災(zāi)程度，識(shí)別熱點(diǎn)，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸給事故指揮員。該技術(shù)不僅提高了消防行動(dòng)的整體效率，而且還通過(guò)從可能難以手動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)的有利位置提供關(guān)鍵信息來(lái)確保人員安全[4]。

（二）先進(jìn)滅火技術(shù)

隨著城市景觀(guān)的演變和火災(zāi)隱患性質(zhì)的日益復(fù)雜，對(duì)先進(jìn)工具的需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。消防技術(shù)的一個(gè)重大飛躍是機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。配備專(zhuān)用傳感器和工具的機(jī)器人可以精確導(dǎo)航危險(xiǎn)環(huán)境，使它們能夠進(jìn)入對(duì)消防員來(lái)說(shuō)可能過(guò)于危險(xiǎn)的區(qū)域。這些遠(yuǎn)程或自主控制的機(jī)器人系統(tǒng)有助于早期火災(zāi)探測(cè)、監(jiān)視，甚至直接滅火。將人工智能（AI）集成到消防過(guò)程，進(jìn)一步提高了響應(yīng)機(jī)制的效率。人工智能算法可以實(shí)時(shí)分析大量數(shù)據(jù)，幫助預(yù)測(cè)火災(zāi)，優(yōu)化資源分配，并在緊急情況下做出更明智的決策。先進(jìn)消防技術(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵方面是使用現(xiàn)代滅火劑。傳統(tǒng)方法依賴(lài)于水和泡沫，而先進(jìn)的技術(shù)則引入了環(huán)保和高效的替代品。例如，哈龍?zhí)娲泛蛪嚎s空氣泡沫系統(tǒng)等清潔劑已顯示出卓越的滅火能力。這些藥劑不僅可以撲滅火焰，還可以最大限度減少對(duì)財(cái)產(chǎn)和環(huán)境的附帶損害。對(duì)環(huán)保解決方案的關(guān)注與當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)相一致，同時(shí)保持消防場(chǎng)景所需的有效性[5]。

智能消防設(shè)備的出現(xiàn)徹底改變了應(yīng)急響應(yīng)人員處理城市火災(zāi)的方式?？纱┐骷夹g(shù)，包括智能頭盔和防護(hù)服，為消防員提供有關(guān)生命體征、環(huán)境條件和團(tuán)隊(duì)成員整體健康狀況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些信息增強(qiáng)了態(tài)勢(shì)感知能力，從而實(shí)現(xiàn)更有效協(xié)調(diào)和響應(yīng)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是消防員工具包的另一項(xiàng)創(chuàng)新功能，增強(qiáng)環(huán)境可視化、導(dǎo)航輔助和實(shí)時(shí)信息疊加。這些技術(shù)使消防員能夠在動(dòng)態(tài)和高風(fēng)險(xiǎn)的情況下做出明智決策。無(wú)人機(jī)（UAV）繼續(xù)在先進(jìn)的消防策略中發(fā)揮關(guān)鍵作用。除了用于數(shù)據(jù)收集外，配備專(zhuān)用工具（如供水系統(tǒng)或阻燃噴霧器）的無(wú)人機(jī)還可以為滅火提供有針對(duì)性的快速支持。無(wú)人機(jī)進(jìn)入難以到達(dá)區(qū)域的能力，加上它們的敏捷性，使它們?cè)诂F(xiàn)代消防武器庫(kù)中不可或缺[6]。

將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備整合到消防系統(tǒng)中有助于實(shí)現(xiàn)更加互聯(lián)和響應(yīng)迅速的方法。放置在建筑物中的智能傳感器可以在火災(zāi)爆發(fā)早期階段檢測(cè)到火災(zāi)，觸發(fā)自動(dòng)響應(yīng)，例如激活滅火系統(tǒng)或向緊急服務(wù)發(fā)出警報(bào)。這種積極主動(dòng)的方法不僅最大限度減少了響應(yīng)時(shí)間，還有助于防止火災(zāi)升級(jí)。隨著城市化、高層建筑和人口稠密地區(qū)的挑戰(zhàn)，對(duì)先進(jìn)消防技術(shù)的需求變得越來(lái)越明顯。該領(lǐng)域正在進(jìn)行的研究和開(kāi)發(fā)側(cè)重于創(chuàng)建自適應(yīng)和可擴(kuò)展的解決方案。具有蜂群能力的消防無(wú)人機(jī)、能夠自主決策的先進(jìn)機(jī)器人以及由機(jī)器學(xué)習(xí)提供支持的預(yù)測(cè)分析是有望在不久的將來(lái)重新定義城市消防的尖端技術(shù)之一[7]。

三、城市火災(zāi)中的救援技術(shù)

（一）疏散與逃生

在城市火災(zāi)中，救援技術(shù)的有效性至關(guān)重要，在城市火災(zāi)中，快速而有組織的疏散程序可能意味著生與死的區(qū)別。疏散和逃生策略是城市火災(zāi)響應(yīng)的重要組成部分，需要先進(jìn)的技術(shù)來(lái)確保個(gè)人從潛在的危險(xiǎn)情況中安全撤離。在這種情況下，救援技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵要素是智能建筑系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。這些系統(tǒng)旨在與火災(zāi)警報(bào)器和其他緊急信號(hào)集成，自動(dòng)引導(dǎo)居住者到最近和最安全的出口。先進(jìn)的傳感器可以檢測(cè)煙霧、熱量或其他火災(zāi)跡象的存在，觸發(fā)自動(dòng)響應(yīng)，例如解鎖緊急出口、激活疏散路線(xiàn)以及通過(guò)照明通道或數(shù)字顯示屏為居住者提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)。此外，通信技術(shù)的進(jìn)步在促進(jìn)有序疏散方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。配備多模式通信通道的緊急通知系統(tǒng)，包括短信、警報(bào)器和視覺(jué)顯示器，確保乘員在緊急情況下及時(shí)收到清晰的指示。與移動(dòng)應(yīng)用程序和智能設(shè)備集成，可以考慮建筑物內(nèi)個(gè)人位置和狀況，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化警報(bào)。這種精度水平在大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)中尤為重要，在這些結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)的警報(bào)系統(tǒng)可能無(wú)法為安全疏散提供足夠信息。無(wú)人機(jī)（UAV）的使用范圍不僅限于消防，還支持疏散期間的搜救行動(dòng)。配備紅外熱像儀的無(wú)人機(jī)可以快速勘測(cè)大面積區(qū)域，識(shí)別需要幫助的人，定位安全的疏散路線(xiàn)，并向應(yīng)急響應(yīng)人員提供實(shí)時(shí)信息。在高層建筑中，傳統(tǒng)的疏散方法可能具有挑戰(zhàn)性，無(wú)人機(jī)在評(píng)估逃生路線(xiàn)的結(jié)構(gòu)完整性和引導(dǎo)個(gè)人安全方面變得非常寶貴。

在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，疏散技術(shù)被整合到建筑規(guī)劃過(guò)程中。防火樓梯間、避難區(qū)和自動(dòng)防火門(mén)等功能有助于為居住者創(chuàng)造更安全的環(huán)境。配備先進(jìn)安全功能的電梯，如煙霧控制系統(tǒng)和防火材料，可以進(jìn)行編程，以協(xié)助疏散過(guò)程，特別是對(duì)于行動(dòng)不便的人。仿真和建模技術(shù)有助于制定有效的疏散策略。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）模擬使應(yīng)急響應(yīng)人員能夠在受控環(huán)境中重現(xiàn)城市火災(zāi)場(chǎng)景并分析疏散計(jì)劃。這有助于識(shí)別潛在瓶頸、優(yōu)化逃生路線(xiàn)和完善應(yīng)急程序。此外，人群模擬模型有助于預(yù)測(cè)疏散期間的人類(lèi)行為，從而預(yù)測(cè)挑戰(zhàn)并相應(yīng)制定疏散計(jì)劃。通過(guò)社交媒體和其他數(shù)字平臺(tái)進(jìn)行的社區(qū)參與在加強(qiáng)疏散工作方面也發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。應(yīng)急響應(yīng)機(jī)構(gòu)利用這些渠道傳播實(shí)時(shí)信息，提供疏散路線(xiàn)的最新信息，并解決公眾的擔(dān)憂(yōu)。這種雙向溝通培養(yǎng)了社區(qū)的復(fù)原力，并確保居民充分了解情況，并準(zhǔn)備好在城市火災(zāi)緊急情況下做出有效應(yīng)對(duì)[8]。

（二）人員搜救技術(shù)

先進(jìn)的技術(shù)徹底改變了搜索和救援行動(dòng)，增強(qiáng)了應(yīng)急響應(yīng)人員的能力，并增加了成功的可能性。配備紅外熱像儀和傳感器的無(wú)人機(jī)（UAV）已成為定位和識(shí)別遇險(xiǎn)人員不可或缺的工具。無(wú)人機(jī)可以快速勘測(cè)廣闊區(qū)域，為救援隊(duì)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并大大減少查明被困或受傷人員下落所需的時(shí)間，尤其是在能見(jiàn)度因煙霧或碎片而受到影響的情況下。人工智能（AI）的集成提高了人員搜救效率。人工智能算法可以處理來(lái)自各種來(lái)源的數(shù)據(jù)，包括無(wú)人機(jī)、傳感器和應(yīng)急通信系統(tǒng)，以識(shí)別人員存在的模式。這種能力有助于確定救援工作的優(yōu)先次序，確保將資源用于更有可能找到需要援助的個(gè)人和地區(qū)。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)調(diào)整和改進(jìn)其搜索模式，不斷完善和優(yōu)化未來(lái)事件的搜索策略。機(jī)器人技術(shù)已成為城市搜救行動(dòng)的變革力量。機(jī)器人系統(tǒng)，包括遙控車(chē)輛（ROV）和自主地面機(jī)器人，可以進(jìn)入危險(xiǎn)環(huán)境，例如倒塌的建筑物或結(jié)構(gòu)受損的區(qū)域，人員進(jìn)入這些區(qū)域可能很危險(xiǎn)。這些機(jī)器配備了攝像頭、傳感器，有時(shí)還配備了機(jī)械臂，為救援隊(duì)提供了寶貴的視覺(jué)和觸覺(jué)信息，有助于識(shí)別幸存者并評(píng)估環(huán)境的結(jié)構(gòu)完整性。通信技術(shù)在協(xié)調(diào)人員搜救工作方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。雙向通信設(shè)備，包括無(wú)線(xiàn)電和專(zhuān)用通信系統(tǒng)，促進(jìn)了救援隊(duì)之間的實(shí)時(shí)信息交換。智能頭盔和隨身傳感器等可穿戴技術(shù)不僅可以提高救援人員的安全性，還可以提供生命體征和環(huán)境條件等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，從而提高整體態(tài)勢(shì)感知能力。電子定位設(shè)備和生物識(shí)別技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步完善了搜索和救援能力。個(gè)人佩戴的電子定位信標(biāo)發(fā)出的信號(hào)可以被救援隊(duì)檢測(cè)到，從而可以更快識(shí)別和提取。生物識(shí)別傳感器可以提供有關(guān)遇險(xiǎn)人員的基本健康信息，使救援隊(duì)能夠根據(jù)每個(gè)人的具體需求確定干預(yù)措施的優(yōu)先級(jí)和定制。由虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)提供支持的訓(xùn)練模擬對(duì)搜救隊(duì)的準(zhǔn)備工作做出了重大貢獻(xiàn)。這些模擬重現(xiàn)了逼真的場(chǎng)景，使響應(yīng)者能夠在受控環(huán)境中練習(xí)和鍛煉他們的技能。

結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)城市火災(zāi)消防和救援技術(shù)的綜合探索揭示了創(chuàng)新與必要的變革格局。從智能建筑系統(tǒng)到無(wú)人機(jī)、人工智能和復(fù)雜的搜救工具，本文強(qiáng)調(diào)了技術(shù)在增強(qiáng)應(yīng)急響應(yīng)能力方面的關(guān)鍵作用。隨著城市化進(jìn)程的持續(xù)，這些技術(shù)的不斷完善和整合對(duì)于制定彈性和適應(yīng)性消防戰(zhàn)略至關(guān)重要。

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