消防頭盔的研究進(jìn)展和消防部門的實(shí)際應(yīng)用

董佳愷 賈玉杰 唐 樂(lè)

（南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京210000）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，火災(zāi)的種類也變得愈加復(fù)雜，發(fā)生的頻率也愈大，這給消防隊(duì)員進(jìn)行火災(zāi)撲救過(guò)程中對(duì)頭部的保護(hù)及頭盔的性能提高帶來(lái)了很高的要求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外消防研究人員針對(duì)如何進(jìn)一步改進(jìn)消防頭盔的性能，特別是頭部保護(hù)方面做了大量研究。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，往往都伴隨著熱、煙、毒、輻射、電擊、外力沖擊等的傷害。發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、性質(zhì)、范圍方面都具有隨機(jī)性、不可預(yù)測(cè)性、突變性。為了使消防員在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)中能夠迅速開展行有效、安全有的滅火救援活動(dòng)，就必須做好對(duì)頭部的保護(hù)，而對(duì)頭部最直接、最有效的保護(hù)就是消防頭盔。消防頭盔都有應(yīng)對(duì)的性能指標(biāo)與防護(hù)范圍針對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的各種災(zāi)害。因此消防員在撲火救援時(shí)，消防頭盔是保護(hù)頭部、頸部和面部的最重要的防護(hù)器具，同時(shí)也是消防員在進(jìn)行救援活動(dòng)中必須佩戴的常規(guī)裝備。這進(jìn)一步說(shuō)明了消防員在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)對(duì)消防頭盔需求的重要性與必要性，也明確了消防頭盔是消防員個(gè)人防護(hù)裝備中不可缺少的重中之重。

消防頭盔是用于保護(hù)消防隊(duì)員頭部、頸部以及面部的防護(hù)裝具。

消防頭盔的構(gòu)造：

（1）帽殼：用高分子合成材料制成，有較強(qiáng)的抗穿刺性能，為第一級(jí)減震。

（2）大面罩：起保護(hù)作用，面罩表層涂有金屬膜，可以反射火場(chǎng)輻射熱和阻隔有害射線對(duì)面部和眼睛的損害。

（3）披肩：全防護(hù)披肩，可以有效保護(hù)消防隊(duì)員的頸部。

（4）泡沫墊：吸收沖擊力，為第二級(jí)緩震。

（5）十字緩震帶：第三級(jí)緩震。

（6）帽網(wǎng)：為第四級(jí)緩震。帽網(wǎng)與十字緩震帶，十字緩震帶與泡沫墊之間都有緩沖距離，為緩震空間。

（7）調(diào)節(jié)鈕：用于調(diào)節(jié)頭盔與頭部結(jié)合的舒適程度。

（8）頸托：保證頭盔和頭部很好結(jié)合，使頭盔中心穩(wěn)定。

當(dāng)前我國(guó)使用的頭盔主要為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的RMK-LA 型消防頭盔，頭盔的材料是美國(guó)GE 公司PEI 塑料粒子，其他的性能參數(shù)基本符合GA44-2002《消防頭盔》標(biāo)準(zhǔn)。部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和各省特勤大隊(duì)會(huì)配備由美國(guó)MSA 公司生產(chǎn)的法國(guó)F1 型消防頭盔，此頭盔可以較好地保障消防隊(duì)員在撲救火災(zāi)時(shí)候的防護(hù)，其技術(shù)參數(shù)與材料質(zhì)量均高于國(guó)家消防安全標(biāo)準(zhǔn)GA44-2004的標(biāo)準(zhǔn)。

我國(guó)生產(chǎn)、使用的消防頭盔經(jīng)歷了原用型、改進(jìn)型、84-1 型以及新型消防頭盔四個(gè)發(fā)展階段。消防頭盔主要適用于消防員在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)佩戴，對(duì)消防員頭、頸部進(jìn)行保護(hù)，除了能防熱輻射、燃燒火焰、電擊、側(cè)面擠壓外，最主要的是防止墜落物的沖擊和穿透。其技術(shù)性能應(yīng)符合GA44《消防頭盔》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，包括無(wú)帽沿式頭盔和有帽沿式頭盔兩類，無(wú)帽沿式頭盔將頭部全部包裹在頭盔內(nèi)部，具有重心穩(wěn)定，頭盔與頭部結(jié)合緊密的特點(diǎn)。但將頭部全部包裹在頭盔中，增大了頭盔的重量，不利于頭部的散熱，后頸部的防護(hù)范圍縮小，而且若不佩戴內(nèi)部通信裝置等附件，還會(huì)對(duì)消防員的通信造成困難。有帽沿式頭盔覆蓋人體頭部耳朵以上的部位，具有緩沖空間大，重量輕，透氣性好的特點(diǎn)。

我國(guó)近年來(lái)消防員防護(hù)頭盔及頭面部防護(hù)裝具質(zhì)量水平有了較大進(jìn)步，其防護(hù)功能及性能接近國(guó)外同類產(chǎn)品水平，目前存在的主要問(wèn)題包括：

一是消防頭盔面罩原材料依賴國(guó)外進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)材料尚未獲得突破；

二是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力不足，消防頭盔的生產(chǎn)主要以仿制國(guó)外產(chǎn)品為主，企業(yè)研發(fā)能力不強(qiáng)；

三是生產(chǎn)過(guò)程的控制能力不夠，致使產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定；

四是企業(yè)之間惡性競(jìng)爭(zhēng)較為嚴(yán)重，時(shí)常存在降低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)的現(xiàn)象；

五是進(jìn)口頭盔普遍存在偏重、頭型不適合、佩戴不穩(wěn)定等問(wèn)題，而國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口頭盔都普遍存在頭盔沒有預(yù)留裝燈具的位置，或者雖然預(yù)留了頭燈的位置，但不方便加固，跑動(dòng)過(guò)程中頭盔易歪斜等問(wèn)題，設(shè)計(jì)還不夠完善。

國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品：

（1）RMK-L 消防頭盔。頭盔外殼材料由進(jìn)口聚醚酰亞胺塑料制造，具有高強(qiáng)度，高耐穿透性，抗電擊，阻燃等性能。面罩鏡片具有良好的透光性，防霧，耐刮擦，防輻射及耐老化優(yōu)良性能。

（2）PAB 消防安全頭盔。由盔殼、面罩、披肩、緩沖層等部分組成，半盔式設(shè)計(jì)，款式新穎，具備防尖銳物品沖擊、防腐蝕、防熱輻射、反光、絕緣、輕便等性能，頭盔內(nèi)可佩戴空氣呼吸器和無(wú)線通訊系統(tǒng)，有明顯的反光標(biāo)志。

（3）FTK-Q/A 消防頭盔。由美國(guó)GE 公司PEI 塑料粒子制成，具備防尖銳物品沖擊、耐熱、耐穿透、耐燃燒、反光、電絕緣性能，面罩為淺色透明面罩。

國(guó)外的產(chǎn)品：

（1）Kzpt 公司的cv102 消防全盔。

（2）MSA 梅思安公司的f1 型頭盔。MSA F1 消防頭盔由MSA GALLET（MSA 子公司之一法國(guó)佳雷公司）公司生產(chǎn)。

FI 消防頭盔專門用于消防、營(yíng)救、急救和一些需要防護(hù)的工作，但不能用于其他不適當(dāng)用途的作業(yè)。

（3）MSA 梅思安公司的f2 型頭盔。MSA 梅思安F2 消防頭盔又被稱為歐式救援消防頭盔，頭盔采用流線型半盔式設(shè)計(jì)，與F1 消防頭盔不同的是，F(xiàn)2 消防頭盔頂部具備高抗沖擊性能外，還有通風(fēng)孔設(shè)計(jì)。F2 消防頭盔配有防霧護(hù)目鏡，同時(shí)也可以與防毒面具、防爆電筒、通訊系統(tǒng)組合使用，在森林火災(zāi)救援以及交通救援領(lǐng)域使用廣泛。

F2 消防頭盔符合歐盟EN443、EN12492、EN397 等標(biāo)準(zhǔn)，有UIAA、CE 標(biāo)識(shí)認(rèn)證。

（4）德爾格HPS6200 消防頭盔。

①熱穩(wěn)定性高。Dr?ger HPS 6200 具有很高的熱穩(wěn)定性。頭盔殼由耐高溫的鋼化熱固材料制成，并用最先進(jìn)的芳綸織物強(qiáng)化，可抵抗明火以及輻射源的高能高熱，因此熱穩(wěn)定性很高。延至下頷的面鏡由堅(jiān)固耐用、耐高溫的聚砜材料制成（符合EN 14458 對(duì)“面部防護(hù)”的要求），能夠提供高效的熱防護(hù)。

②特別堅(jiān)固耐用。即使在較高的溫度下，HPS 6200 也可防護(hù)穿透和沖擊，保護(hù)頭部安全。頭盔殼使用SMC 工藝壓制而成并涂覆噴漆涂層，所以在結(jié)實(shí)堅(jiān)固性及涂漆粘附性上Dr?ger HPS 6200 更勝一籌，從而提供系統(tǒng)防火保護(hù)。

③完美匹配罩盔適配系統(tǒng)。適配系統(tǒng)可使HPS 6200 與新型全面罩FPS 7000 或全面罩Panorama Nova 組合使用?？墒褂萌N不同的盔罩適配器：Supra- 連接、S-fix 或Q-fix 連接。三點(diǎn)式下頜帶可方便地進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)不同臉型。

④出色的佩戴舒適度。佩戴舒適、透氣良好。一方面是舒適的內(nèi)部設(shè)計(jì)和襯墊，防止使用者頭部出現(xiàn)壓痕。新型集成邊框和熱障始終保持頭盔內(nèi)部良好透氣，下頜帶處改良的耳朵間隙提供了優(yōu)化的聲音效果。有了新型的vlecro（維可牢）尼龍搭扣，下頜帶可以輕松快速的調(diào)整- 使用帶有頭帶的全面罩時(shí)，這是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。

⑤針對(duì)個(gè)人需求的極佳選擇。在模塊化系統(tǒng)內(nèi)部，HPS 6200 可分別與各種各樣的配件組合使用?？蛇x擇最合適的面罩連接，以及用于頭盔殼體和前盔蓋的豐富的色彩調(diào)色板。需要集成的配件，如用于通信系統(tǒng)的適配器、燈座或耳保護(hù)裝置，可隨頭盔一起訂購(gòu)。發(fā)貨時(shí)，這些組件已經(jīng)集成至頭盔中。

（5）法國(guó)MSA 安全設(shè)備公司Gallet F1-SF 消防頭盔。此頭盔能耐受一千多攝氏度的高溫，在此高溫下，頭盔里面的溫度卻只有35℃。包括消防員的頭、臉和脖子。此外，強(qiáng)化的眼睛保護(hù)屏專門設(shè)計(jì)用于保護(hù)眼睛不受飛行物體、輻射熱量和爆炸引起的“反射閃光”的傷害?？凵舷掳推В由蠋Э椎木W(wǎng)和柔軟且耐用的泡沫，使這種高科技消防頭盔比先前的同類產(chǎn)品更加舒適。

（6）美國(guó)C-THRU 頭盔。C-THRU 消防帽上的高速熱感攝像頭負(fù)責(zé)捕捉顯示畫面，畫面捕捉完畢，消防帽內(nèi)置的計(jì)算機(jī)模塊會(huì)把畫面數(shù)據(jù)傳輸回“指揮控制器”中，待控制器把畫面增強(qiáng)后，再回傳至消防帽，通過(guò)消防帽上特制的AR 顯示器將畫面呈現(xiàn)給消防員。

而C-THRU 厲害的地方就在能夠讓消防員在烏漆嘛黑、濃煙滾滾的環(huán)境里，看得清清楚楚。在能能見度幾乎為零的狀態(tài)下，C-THRU 能讓不管移動(dòng)，還是靜止的物體，呈現(xiàn)出綠色框架的圖像。

國(guó)內(nèi)外的頭盔的主要差異是在于標(biāo)準(zhǔn)制定的不同。

我國(guó)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的主要差異有三個(gè)方面，包括：

（1）標(biāo)準(zhǔn)增加抗起球性能、甲醛含量、pH 值、異味和外觀質(zhì)量的要求。上述性能主要體現(xiàn)為佩戴舒適性和健康性的要求，與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)僅注重防護(hù)要求不同，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)更為全面。由于火場(chǎng)中消防員滅火防護(hù)頭套緊貼消防員臉部佩戴，根據(jù)我國(guó)GB18401-2003《國(guó)家紡織產(chǎn)品基本安全技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，對(duì)于接觸皮膚的紡織品其甲醛含量不應(yīng)超過(guò)75mg/kg，pH 值應(yīng)為4.0～7.5，且紡織品不應(yīng)有霉味、高沸程石油味（如汽油、煤油味）、魚腥味、芳香烴氣味等異味，以確保消防員身體健康。而抗起球性能和外觀質(zhì)量要求等也是衡量產(chǎn)品舒適度和產(chǎn)品質(zhì)量的重要性能。

雖然國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)沒有對(duì)消防員滅火防護(hù)頭套的抗起球性能、甲醛含量、pH 值、異味和外觀質(zhì)量做出規(guī)定，但在具體的采購(gòu)產(chǎn)品過(guò)程中，通常國(guó)外用戶方需要產(chǎn)品滿足標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，還會(huì)提出需要符合抗起球性能等方面的要求，因此佩戴舒適性和健康性方面的要求是用戶要求。

（2）沒有規(guī)定面料的頂破強(qiáng)力。在機(jī)械強(qiáng)力的測(cè)試方面，NFPA1971 中規(guī)定頭套面料的頂破強(qiáng)力不應(yīng)低于225N，接縫強(qiáng)力不應(yīng)低于181N，而GA869 標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定面料接縫的頂破強(qiáng)力不應(yīng)低于185N。主要原因是按照我國(guó)FZ/T01030-1993《針織物和彈性機(jī)織物接縫強(qiáng)力和擴(kuò)張度的測(cè)定頂破法》進(jìn)行接縫強(qiáng)力測(cè)試時(shí)，不僅能夠測(cè)試接縫部位的頂破強(qiáng)力，而且也能反映出面料的頂破強(qiáng)力。因此規(guī)定了接縫強(qiáng)力指標(biāo)同時(shí)也檢測(cè)了面料的頂破強(qiáng)力。而按照NFPA1971 的規(guī)定，面料和接縫的強(qiáng)力要求不一致，會(huì)與整體防護(hù)的原則相違背。

（3）對(duì)于面料的熱防護(hù)性能規(guī)定較少。與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，GA869 規(guī)定頭套面料僅進(jìn)行二項(xiàng)有關(guān)于熱防護(hù)性能方面的實(shí)驗(yàn)，包括：阻燃實(shí)驗(yàn)和耐高溫實(shí)驗(yàn)。

從某種程度上看，通過(guò)上述兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以保證頭套使用的材料是本質(zhì)阻燃并且熔點(diǎn)較高的高性能纖維材料，但缺乏對(duì)于面料的隔熱性能的要求，為了保證面料的隔熱功能，GA869 標(biāo)準(zhǔn)增加了對(duì)面料的單位面積重量規(guī)定，規(guī)定面料單位面積重量不應(yīng)低于200g/m2，通過(guò)該指標(biāo)控制頭套面料的厚度，確保其隔熱功能。

由于國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)和技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家相比仍有一定的差距，我國(guó)GA869-2010《消防員滅火防護(hù)頭套》標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能要求各有特點(diǎn)，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)缺少佩戴舒適性和健康性方面的規(guī)定，而我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)在隔熱功能方面的性能指標(biāo)還有待提高。從可操作性方面看，GA869 標(biāo)準(zhǔn)更適合我國(guó)國(guó)情，能夠快速實(shí)施，將有利于規(guī)范消防員滅火防護(hù)頭套的性能要求，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，確保消防員的人身安全。

消防頭盔正在向提高綜合防護(hù)功能方向發(fā)展，提高國(guó)內(nèi)消防頭盔的科技性，將最新的科技集成到消防頭盔之中。對(duì)消防頭盔的材料能夠進(jìn)一步地探索，找到高強(qiáng)度、輕質(zhì)量、高性能的復(fù)合材料，同時(shí)也要對(duì)制造成本有所控制，使之能夠普及到各個(gè)地區(qū)。建立起我國(guó)消防員頭部基本尺寸數(shù)據(jù)庫(kù), 為消防頭盔的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ), 進(jìn)而切實(shí)提高頭盔佩戴穩(wěn)定性和舒適性。對(duì)于新型消防頭盔使用AR 視覺加強(qiáng)技術(shù)，對(duì)于整個(gè)環(huán)境在消防頭盔的面罩上面顯示出來(lái)，同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信的效果對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，經(jīng)過(guò)人工智能綜合分析之后給出最有效、最捷徑的處置方案。