摘要：隨著城市化進程的加快，密閉空間及地下建筑日益增多，一旦發(fā)生火災(zāi)，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和環(huán)境給消防滅火救援帶來了巨大挑戰(zhàn)。城市密閉空間與地下建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、火災(zāi)負荷大，消防滅火救援面臨探測預(yù)警、滅火技術(shù)、救援行動等難題。本文探討了現(xiàn)有消防滅火救援技術(shù)的應(yīng)用情況，并提出了基于智能探測、創(chuàng)新滅火劑和救援技術(shù)的新方法。

關(guān)鍵詞：密閉空間；地下建筑；火災(zāi)特性；火災(zāi)探測；滅火救援

引言

隨著城市化進程的加速，城市中的密閉空間及地下建筑不斷增多，如地下商場、停車場、地鐵等，該場所人員密集、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且相對封閉。一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧與熱量難以散發(fā)，人員疏散困難，滅火救援工作面臨巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的消防滅火救援技術(shù)在應(yīng)對此類火災(zāi)時存在局限性，因此開展針對城市密閉空間及地下建筑的消防滅火救援技術(shù)研究具有重要的現(xiàn)實意義。

一、城市密閉空間及地下建筑的火災(zāi)特性

（一）密閉空間及地下建筑的結(jié)構(gòu)特點

城市密閉空間及地下建筑空間布局往往極為復(fù)雜，功能分區(qū)繁多，內(nèi)部構(gòu)造錯綜復(fù)雜，如地下商場、地鐵站等，不同區(qū)域既相互連通又各自獨立，極易使人迷失方向[1]。其通道狹窄且曲折，不僅限制了人員和設(shè)備的通行速度，在緊急情況下還會阻礙救援行動的迅速開展。出入口數(shù)量有限，使火災(zāi)發(fā)生時人員疏散和救援力量進入面臨巨大困難，大量人員短時間內(nèi)難以快速憑借有限的出口撤離，增加了安全風(fēng)險。

（二）密閉空間及地下建筑的火災(zāi)特性

密閉空間及地下建筑火災(zāi)發(fā)展迅速，由于空間相對封閉，熱量難以散發(fā)，促使火勢在短時間內(nèi)猛烈蔓延，火災(zāi)范圍迅速擴大[2]。煙霧在該空間中嚴重積聚，無法及時排出，不僅降低了能見度，阻礙人員逃生與救援，還含有大量有毒有害氣體，威脅生命安全。同時，火災(zāi)撲救難度大，受結(jié)構(gòu)限制，常規(guī)滅火設(shè)備難以有效發(fā)揮作用，滅火劑的輸送和覆蓋范圍受限，導(dǎo)致滅火效率低下，給消防工作帶來極大挑戰(zhàn)。

二、城市密閉空間及地下建筑消防滅火救援面臨的挑戰(zhàn)

（一）火災(zāi)探測與預(yù)警

1.煙霧和熱量擴散受限

在城市密閉空間及地下建筑中，由于通風(fēng)條件差，煙霧和熱量難以迅速擴散，導(dǎo)致火災(zāi)難以被及時發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，火勢蔓延速度加快，增加了撲滅難度。煙霧積聚在封閉區(qū)域內(nèi)，形成濃重的煙霧層，嚴重阻礙了視覺觀察，降低了人員逃生的可能性。

2.現(xiàn)有探測設(shè)備的局限性

現(xiàn)有探測設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中存在明顯的局限性。傳統(tǒng)煙霧和溫度探測器在高濕度、低通風(fēng)條件下性能下降，容易產(chǎn)生誤報或漏報現(xiàn)象。對于一些特殊物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧，現(xiàn)有設(shè)備可能無法有效識別，延誤了早期預(yù)警的最佳時機。設(shè)備需要定期維護和校準，而在地下建筑中，由于位置偏遠、環(huán)境惡劣，維護成本較高且難以實施，從而影響了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。

（二）滅火技術(shù)應(yīng)用

1.滅火劑選擇與效果

在密閉空間內(nèi)，滅火劑的選擇面臨諸多挑戰(zhàn)。不同類型的火災(zāi)（如電氣火災(zāi)、油類火災(zāi)等）需要特定的滅火劑才能達到最佳效果，而選擇不當會導(dǎo)致火勢擴大或產(chǎn)生有害副產(chǎn)物。例如，在地下建筑中，使用水基滅火劑會引發(fā)觸電風(fēng)險，而化學(xué)滅火劑會對環(huán)境造成長期污染。滅火劑的有效覆蓋范圍有限，難以全面控制火勢蔓延，特別是在空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域。

2.水滅火的特殊問題

首先，水源供應(yīng)受限，特別是在遠離地面的地下深處，供水管道的壓力和流量難以保證。其次，大量用水易導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)受損，增加坍塌風(fēng)險。最后，水滅火過程中產(chǎn)生的蒸汽會加劇熱氣流上升，易導(dǎo)致煙霧和有毒氣體向上層空間擴散，威脅被困人員的生命安全。

（三）救援行動開展

1.救援人員進入困難

在城市密閉空間及地下建筑中，救援人員面臨進入困難。狹窄且曲折的通道限制了大型救援設(shè)備的通行，增加了救援人員體力消耗。出入口數(shù)量有限，使快速進入和撤離變得異常艱難。地下建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，缺乏明確標識，容易使救援人員迷失方向。高溫、濃煙等惡劣環(huán)境也對救援人員的生命安全構(gòu)成嚴重威脅，增加了救援任務(wù)的風(fēng)險。

2.被困人員疏散難題

由于出口少且距離遠，疏散路徑復(fù)雜，加之煙霧彌漫、能見度低，被困人員難以自行找到安全出口?？只徘榫w容易導(dǎo)致人群混亂，增加踩踏事故的發(fā)生概率。在極端情況下，電力系統(tǒng)故障會導(dǎo)致照明中斷，進一步增加疏散難度。

三、城市密閉空間及地下建筑現(xiàn)有的消防滅火救援技術(shù)

（一）火災(zāi)探測技術(shù)

1.傳統(tǒng)煙霧、溫度探測器

傳統(tǒng)煙霧和溫度探測器廣泛應(yīng)用于城市密閉空間及地下建筑的火災(zāi)監(jiān)測中，通過感應(yīng)空氣中微小顆粒物或溫度變化來觸發(fā)報警信號，具有較高的靈敏度和可靠性。然而，它們在高濕度環(huán)境下易受干擾，可能出現(xiàn)誤報或漏報現(xiàn)象。

2.新型氣體檢測技術(shù)

新型氣體檢測技術(shù)能精確識別多種可燃氣體和有毒氣體，提供更為準確的火災(zāi)預(yù)警信息。與傳統(tǒng)探測器相比，它不僅能檢測到火災(zāi)初期的煙霧和熱量，還能識別特定物質(zhì)燃燒時釋放的獨特氣體成分。然而，該技術(shù)的成本相對較高，需要專業(yè)技術(shù)人員進行安裝和維護，限制了其廣泛應(yīng)用。

（二）滅火技術(shù)

1.細水霧滅火系統(tǒng)

細水霧滅火系統(tǒng)利用高壓噴射細小水滴覆蓋火源，吸熱蒸發(fā)冷卻火焰并稀釋氧氣濃度，從而實現(xiàn)滅火。該系統(tǒng)適用于多種火災(zāi)類型，尤其適合電氣設(shè)備火災(zāi)。其滅火效率受噴頭布置密度和水壓等因素影響較大，在大面積火災(zāi)場景下可能無法完全覆蓋所有火點。

2.氣體滅火系統(tǒng)

氣體滅火系統(tǒng)釋放惰性氣體（如二氧化碳、氮氣等）抑制火焰燃燒所需的氧氣濃度，從而達到滅火目的。該系統(tǒng)無殘留物，適用于保護精密儀器和貴重物品。然而，氣體滅火系統(tǒng)造價昂貴，操作復(fù)雜，需要專業(yè)人員進行管理和維護。使用此類系統(tǒng)時必須確保房間密封良好，否則氣體泄漏將降低滅火效果，并可能對人員健康造成危害。

3.泡沫滅火系統(tǒng)

泡沫滅火系統(tǒng)生成大量泡沫覆蓋火源表面，隔絕空氣中的氧氣，阻止燃燒反應(yīng)進行。該系統(tǒng)特別適用于液體燃料火災(zāi)，能有效防止復(fù)燃。然而，泡沫滅火系統(tǒng)的應(yīng)用受到環(huán)境條件的限制，如低溫環(huán)境下泡沫流動性變差，影響滅火效率。

（三）救援技術(shù)

1.特殊救援裝備

特殊救援裝備包括呼吸防護裝置、熱成像儀、生命探測儀等，用于保障救援人員安全并提高救援效率。呼吸防護裝置能在濃煙環(huán)境中為救援人員提供清潔空氣；熱成像儀幫助識別高溫區(qū)域及被困人員位置；生命探測儀能穿透廢墟探測微弱的生命跡象。然而，這些設(shè)備大多體積龐大、重量較重，不利于長時間攜帶和操作，價格昂貴，限制了其普及程度。

2.救援通道開辟技術(shù)

救援通道開辟技術(shù)旨在克服地下建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通道狹窄等問題，確保救援人員順利到達火災(zāi)現(xiàn)場。常用方法包括破拆工具、便攜式切割機等機械裝置以及充氣帳篷、移動式樓梯等臨時搭建設(shè)施。雖然能在一定程度上緩解通道受阻的情況，但操作難度大、耗時較長，特別是在緊急情況下難以迅速部署到位。

四、城市密閉空間及地下建筑新型消防滅火救援技術(shù)

（一）智能探測技術(shù)

1.基于物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)監(jiān)測

基于物聯(lián)網(wǎng)的火災(zāi)監(jiān)測研發(fā)策略圍繞“感知-傳輸-平臺”架構(gòu)開展。感知層部署集成多種傳感器的多模態(tài)節(jié)點，依據(jù)空間風(fēng)險差異調(diào)整節(jié)點密度，確保全面、精準感知火災(zāi)相關(guān)信息。傳輸層選用LoRa與5G混合組網(wǎng)，利用自適應(yīng)跳頻算法解決信號在復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)中的衰減問題，保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定傳輸。平臺層構(gòu)建數(shù)字孿生體，運用改進粒子濾波算法融合多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對火源的精準定位。著重開發(fā)邊緣智能網(wǎng)關(guān)，嵌入輕量化CNN模型，賦予其本地智能分析能力，快速識別早期火災(zāi)跡象，構(gòu)建起全方位、多層次的火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提升火災(zāi)預(yù)警的及時性與準確性。

2.圖像識別火災(zāi)預(yù)警

圖像識別火災(zāi)預(yù)警的研發(fā)聚焦“特征提取-模型優(yōu)化-決策融合”。采用高質(zhì)量的可見光和熱成像設(shè)備采集圖像，為特征提取提供豐富信息。構(gòu)建多尺度特征金字塔網(wǎng)絡(luò)（FPN），挖掘圖像中火焰和煙霧的多尺度特征，增強模型對不同大小火災(zāi)目標的識別能力。開發(fā)時空注意力機制模塊，突出對煙氣運動特征的關(guān)注，提升對火災(zāi)動態(tài)變化的感知。融合點云數(shù)據(jù)構(gòu)建三維火勢演化模型，借助水平集方法模擬火焰蔓延，實現(xiàn)對火災(zāi)發(fā)展趨勢的有效預(yù)測，不斷優(yōu)化這些環(huán)節(jié)，提高火災(zāi)預(yù)警的可靠性和時效性。

（二）創(chuàng)新滅火技術(shù)

1.新型滅火劑研發(fā)

新型滅火劑研發(fā)貫徹“綠色環(huán)保-高效抑制-精準釋放”理念。從分子結(jié)構(gòu)層面改造傳統(tǒng)滅火劑，如修飾全氟己酮衍生物，提升其性能，減少使用量。利用先進材料制備技術(shù)，研制納米復(fù)合干粉等新型滅火劑，增強對特定火災(zāi)的抑制效果[3]。運用微膠囊技術(shù)，將相變材料封裝制成相變微膠囊滅火劑，實現(xiàn)長時間降溫。開發(fā)MOFs載藥體系，實現(xiàn)對滅火劑的精準控制釋放。綜合這些手段，研發(fā)出適應(yīng)城市密閉空間及地下建筑復(fù)雜火災(zāi)場景的高效環(huán)保滅火劑。

2.組合式滅火技術(shù)

組合式滅火技術(shù)秉持“物理隔離-化學(xué)抑制-環(huán)境調(diào)控”協(xié)同策略。開發(fā)細水霧-氮氣雙模系統(tǒng)，借助雙流體噴嘴產(chǎn)生特定規(guī)格霧滴，并注入氮氣降低火場氧濃度，從物理和化學(xué)兩方面協(xié)同滅火。構(gòu)建干粉-超導(dǎo)冷卻劑復(fù)合噴射裝置，利用文丘里混合器實現(xiàn)均勻混合，提高滅火劑利用率[4]。研制激光制導(dǎo)滅火彈，實現(xiàn)遠距離精準滅火。搭建多機器人協(xié)同滅火平臺，利用5G-TSN網(wǎng)絡(luò)同步控制，實現(xiàn)對滅火劑濃度的精細調(diào)控，發(fā)揮多種滅火方式的綜合優(yōu)勢。

（三）高效救援技術(shù)

1.機器人救援技術(shù)

救援機器人研發(fā)遵循“強適應(yīng)性-高智能性-多任務(wù)性”原則。設(shè)計六足-輪式復(fù)合移動機構(gòu)，使其能在復(fù)雜地形和狹窄空間靈活通行并承載重物。集成多種傳感器構(gòu)建多傳感器融合定位系統(tǒng)，實現(xiàn)快速精準定位和實時環(huán)境建圖。配備雙機械臂并設(shè)置多功能工具快換接口，增強其作業(yè)能力。將毫米波雷達與光纖聲波陣列組合用于生命探測，提升救援精準度。通過以上設(shè)計，使機器人具備強大的綜合救援能力，以在危險環(huán)境中高效執(zhí)行任務(wù)。

2.虛擬現(xiàn)實輔助救援規(guī)劃

虛擬現(xiàn)實輔助救援規(guī)劃構(gòu)建“數(shù)字孿生-智能推演-混合現(xiàn)實”技術(shù)體系?；贐IM和點云數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度三維模型，結(jié)合火災(zāi)模擬引擎實時更新溫度場，為救援模擬提供真實場景。開發(fā)多智能體疏散仿真系統(tǒng)，運用改進社會力模型模擬大規(guī)模人群疏散行為[5]。打造混合現(xiàn)實指揮系統(tǒng)，配備高視場角光波導(dǎo)頭顯，實現(xiàn)虛實場景交互標注。利用智能算法生成多套最優(yōu)救援預(yù)案，輔助救援人員科學(xué)決策，提高救援行動的規(guī)劃性和有效性。

結(jié)語

綜上所述，雖然城市密閉空間及地下建筑的消防滅火救援技術(shù)研究取得了一定進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。未來，須持續(xù)深化對火災(zāi)特性的理解，加強技術(shù)集成與創(chuàng)新應(yīng)用，特別是智能技術(shù)與機器人救援的深度融合。同時，應(yīng)注重實戰(zhàn)演練與評估，不斷優(yōu)化技術(shù)方案，以構(gòu)建更加高效、安全的城市消防安全保障體系，有效應(yīng)對日益復(fù)雜的火災(zāi)風(fēng)險，保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

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