當(dāng)前消防裝備的前沿發(fā)展與展望

摘要：消防救援在很大程度上取決于消防裝備。隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，消防裝備得到了大力發(fā)展。新型消防裝備主要結(jié)合了新材料、新技術(shù)、新工藝，并融合了通信、人工智能、GIS技術(shù)等前沿科技，發(fā)展出了更加智能、高效的消防裝備，為消防救援開創(chuàng)了新局面。本文主要介紹了各類新型消防技術(shù)裝備的發(fā)展現(xiàn)狀、存在的不足以及對(duì)未來消防裝備的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：新技術(shù)；消防裝備；發(fā)展

引言

消防救援依靠人與裝備共同完成。在救援過程中，個(gè)人的智力和體力是有限的，因此消防救援很大程度上依賴于消防裝備。過去，勞動(dòng)者用自己的智慧發(fā)明了滅火工具，如水袋、水囊、水龍和云梯。隨著社會(huì)的進(jìn)步，消防裝備得到了進(jìn)一步發(fā)展，發(fā)展出了空氣呼吸器、消防車、滅火毯以及針對(duì)不同火災(zāi)的滅火器等。當(dāng)前，消防裝備在傳統(tǒng)裝備的基礎(chǔ)上不斷改良與創(chuàng)新，結(jié)合新材料、新技術(shù)、新工藝，融合了最新的人工智能、通信技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）等前沿科技，在火災(zāi)監(jiān)測(cè)、保護(hù)消防救援人員、提高滅火效率、減少環(huán)境污染等方面發(fā)揮著更強(qiáng)大的作用。

一、消防裝備的前沿發(fā)展

傳統(tǒng)的消防裝備在消防工作中起著舉足輕重的作用，然而也存在著一些問題，如救援人員的個(gè)人穿戴裝備負(fù)重過重，大大消耗人員體力，降低滅火效率；某些滅火劑可以滅火，但滅火劑本身會(huì)在一定程度上污染環(huán)境；山林發(fā)生火災(zāi)時(shí)，救援人員依靠傳統(tǒng)工具撲打火苗、砍伐草木打造隔離帶發(fā)揮的作用基本上是杯水車薪。這些問題的出現(xiàn)推動(dòng)了各類新型消防裝備的應(yīng)運(yùn)而生，給消防救援帶來了嶄新的局面。新型消防技術(shù)主要結(jié)合了新材料、新技術(shù)、新工藝、信息及智能化等。

（一）結(jié)合新材料的新型消防裝備

近年來，依靠材料科學(xué)，消防裝備發(fā)展出了新型防火材料、滅火材料、環(huán)保材料、輕型材料等。研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鎂、鹵素、氫氧化鋁、二氧化硅和紅磷可以添加到工程塑料或橡膠中，以達(dá)到更好的阻燃效果。例如，氫氧化鎂具有高熔點(diǎn)、不易燃的特點(diǎn)，在高溫下具有良好的阻燃性和抑煙性，被廣泛使用[1]。相變調(diào)溫防護(hù)服面料是一種相變材料。該相變材料在溫度觸發(fā)下可從一種相態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相態(tài)，并伴隨著吸熱或者放熱過程，以調(diào)節(jié)服裝溫度，因此被應(yīng)用于熱防護(hù)服裝，緩解熱環(huán)境中高溫對(duì)人體的損害。同時(shí)，由于相變材料本身不具備阻燃性，有研究學(xué)者通過添加阻燃劑制備出了大幅度降低熱釋放量的阻燃型相變微膠囊涂層織物[2]。采用芳香族聚酰胺纖維和PTFE防水透氣功能膜生產(chǎn)的滅火防護(hù)服，具有良好的阻燃隔熱性能和防水透氣性能；一款新型防護(hù)膠鞋，由新型阻燃耐酸堿橡膠和隔熱材料制成，具有防割、阻燃、防滑、耐酸堿、防砸等多重功能[3]。消防服的外層為阻燃層，最常使用的材料為杜邦公司的芳綸1414纖維、芳綸1313纖維、PBI纖維和凱夫拉爾纖維。近年來，魏亮、劉介正等人對(duì)涂有鋁膠的芳綸1313織物進(jìn)行了熱防護(hù)性能和阻燃性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)涂完鋁層之后的芳綸1313織物熱防護(hù)性和阻燃性能有了較大提高[4]。

近年來，滅火劑在不斷發(fā)展，在傳統(tǒng)的水、二氧化碳、泡沫等滅火劑的基礎(chǔ)上，研制出了更多具有高滅火性能的滅火劑。例如，我國(guó)自主研發(fā)的適用于船舶消防的新型滅火劑NOVEC 1230，具有無腐蝕、低毒、強(qiáng)絕緣、低儲(chǔ)存壓力、良好的運(yùn)輸性能、安全性等諸多優(yōu)點(diǎn)。消防科研單位相繼推出SD系列和YSP系列水性滅火劑，使我國(guó)在該領(lǐng)域處于世界前列[5]。多數(shù)滅火劑具有較為復(fù)雜的化學(xué)成分，使用后，對(duì)環(huán)境會(huì)造成一定的破壞。例如，80年代廣泛使用的哈龍滅火劑（鹵代烷烴滅火劑），其成分具有一定的毒性，大量使用會(huì)引起大氣臭氧層的消耗，因此被逐步淘汰。廣泛使用的水性成膜泡沫滅火劑較難被有效降解，對(duì)環(huán)境造成一定的負(fù)荷。近年來逐漸出現(xiàn)七氟丙烷氣體滅火劑、易安龍滅火劑等新型綠色清潔滅火劑，其原材料及燃燒產(chǎn)物均無毒無害，滅火效果好。

消防個(gè)體裝備正朝著輕量化的方向發(fā)展，如空氣呼吸器、防護(hù)服等。氣凝膠是最輕的固體，是一種具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米多孔固體材料，具有低導(dǎo)熱性和低密度特性，被用作超級(jí)隔熱材料。同時(shí)，由氣凝膠制成的消防斧在相同的隔熱效果下更輕、更薄，減輕了消防員的負(fù)擔(dān)[6]。

（二）結(jié)合新技術(shù)的新型消防裝備

技術(shù)的發(fā)展為消防技術(shù)裝備的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。主要表現(xiàn)在技術(shù)的革新、技術(shù)的交叉結(jié)合、技術(shù)的綜合運(yùn)用方面，發(fā)展出了消防直升機(jī)、多功能消防車、建筑自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)備等。

1.技術(shù)革新。細(xì)水霧滅火是近年來大力推廣的技術(shù)。細(xì)水霧是利用高壓或氣流將流過噴嘴的水形成20μm至120μm的小水滴，比水滅火快100倍，以水為滅火劑對(duì)環(huán)境、人員均無損害和污染。細(xì)水霧滅火劑能夠撲滅A、B、C類火災(zāi)，由于其電絕緣性好，甚至能夠有效撲救帶電設(shè)備火災(zāi)。實(shí)現(xiàn)細(xì)水霧滅火的一個(gè)關(guān)鍵部件是水霧噴頭。一定壓力的水通過細(xì)水霧噴頭，在壓力作用下沿彈簧、噴嘴和噴嘴芯圍成的螺旋空間產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，水流到達(dá)噴頭小孔后被完全擊碎，沿噴嘴出口錐面射出，形成極微小的霧滴。這一小小的技術(shù)改造，用小成本實(shí)現(xiàn)了大功能。

2.技術(shù)交叉結(jié)合。直升機(jī)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、靈活性好，具備懸停能力，逐漸應(yīng)用于森林滅火及城市高層、超高層滅火。消防直升機(jī)在直升機(jī)的基礎(chǔ)功能上增加了消防滅火功能，從最初搭配吊桶，發(fā)展到搭配消防水炮實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)持續(xù)高壓滅火以及搭配消防水箱方便取水、放水。機(jī)載電臺(tái)以及直升機(jī)中的圖像傳輸系統(tǒng)和警報(bào)設(shè)備還可以進(jìn)行火災(zāi)偵察和空中指揮等，展示出了技術(shù)交叉結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。近年來，我國(guó)自主研發(fā)了一款投彈式高層建筑干粉消防車。該消防車每顆炮彈內(nèi)置3.6kg的高效干粉滅火劑，并采用先進(jìn)的發(fā)射技術(shù)對(duì)高層樓房指定位置發(fā)射滅火彈，不會(huì)爆炸、不會(huì)傷及人身安全、不會(huì)對(duì)物品有所損壞，可循環(huán)填充，使用效率高[7]。

3.技術(shù)綜合型。近年來，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，高層與超高層建筑涌現(xiàn)，給建筑消防工作帶來巨大挑戰(zhàn)。除在建筑材料、結(jié)構(gòu)、布局等方面做好本質(zhì)安全以外，目前發(fā)展出了一套較為齊全的建筑消防設(shè)施，如火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、消防照明系統(tǒng)、消防監(jiān)控系統(tǒng)、防煙排煙系統(tǒng)等，并植入自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集及設(shè)備運(yùn)行等功能，在建筑防火滅火中發(fā)揮著巨大作用。另外，還有遠(yuǎn)程滅火偵察拋投系統(tǒng)，具備一機(jī)七能，可以拋射滅火彈、視頻、氣體偵察球，還可以進(jìn)行破玻、錨鉤發(fā)射，在水域救援方面可以進(jìn)行救生圈、繩索拋射。

（三）結(jié)合信息化、智能化、自動(dòng)化的新型消防裝備

通信技術(shù)、人工智能、地理信息系統(tǒng)等前沿科技給消防裝備注入了新鮮血液。

1.通信技術(shù)。利用更快的通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)視頻及作戰(zhàn)指令傳輸高效化。例如，通過換用5G專網(wǎng)，使用最頻繁的各類視頻傳輸方式：?jiǎn)伪鴪D傳、布控球、車載圖傳、無人機(jī)和單兵圖傳聯(lián)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞速度得到提升、視頻傳輸?shù)漠嬞|(zhì)更清晰，為各級(jí)指戰(zhàn)員提供更加科學(xué)、客觀的決策依據(jù)[8]。

2.地理信息系統(tǒng)。GIS在消防救援過程中為決策、指揮提供信息。接警：電話自動(dòng)定位報(bào)警者的位置。決策：通過地理信息系統(tǒng)，掌握適時(shí)信息，如人流量、交通情況、水源位置、消防栓位置，為制定消防救援方案提供重要依據(jù)。指揮：將數(shù)據(jù)反饋給指揮部門，提高指揮救援效率[9]。

3.智能化。近年來涌現(xiàn)了大量消防智能化裝備，如消防滅火偵察機(jī)器人、消防中倍泡沫滅火偵察機(jī)器人、消防排煙滅火機(jī)器人、水下機(jī)器人。在“人不能近、人不能及、人不能為”的有毒、易燃、易爆危險(xiǎn)環(huán)境下，消防機(jī)器人可替代消防員進(jìn)入該環(huán)境開展探測(cè)、搜救、滅火等救援工作，保護(hù)消防員的人身安全，收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息。

4.物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)消防技術(shù)是通過條碼、射頻技術(shù)、傳感器等各種信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集建筑物內(nèi)所有消防設(shè)施的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，形成一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)的綜合技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于消防監(jiān)管部門。

5.無人機(jī)。無人機(jī)技術(shù)在消防救援過程中發(fā)揮著多面手的作用，可以實(shí)現(xiàn)高清攝像和夜視儀、紅外熱成像、氣體分析儀、建模測(cè)繪、物資拋投、緊急廣播、強(qiáng)光照明、機(jī)載滅火彈、滅火劑、聲波滅火等功能[10]。江蘇某公司開發(fā)的森林滅火無人機(jī)，可同時(shí)載荷兩枚250kg滅火彈，對(duì)準(zhǔn)火點(diǎn)空中投放，二次爆破滅火面積可達(dá)500m2。

（四）結(jié)合新工藝的新型消防裝備

消防員滅火防護(hù)服的隔熱層起著耐高溫隔熱的作用，在滅火救援中可保護(hù)救援人員免受高溫和熱輻射的傷害。傳統(tǒng)的隔熱層采用針刺無紡方法加工的隔熱層的重量一般都超過了1kg，而國(guó)外通過改進(jìn)無紡技術(shù)工藝，采用水刺技術(shù)方法生產(chǎn)的隔熱層具有三維立體結(jié)構(gòu)，表面平整，均勻度好，隔熱性能強(qiáng)，更重要的是將隔熱層重量降低到50g/m2，使隔熱層整體重量降至0.5kg左右[11]。

二、當(dāng)前新型消防裝備的不足

（一）設(shè)備成本高

新型消防裝備大多在材料、技術(shù)方面造價(jià)較高，造成許多新型消防裝備只在大城市、部分規(guī)劃城市的消防救援單位配備，得不到大力普及。

（二）實(shí)用性不強(qiáng)

近年來，許多企業(yè)看好新型消防裝備的市場(chǎng)潛力，大力推進(jìn)消防裝備的研發(fā)，對(duì)消防裝備注入了許多“亮眼”的科技元素。然而，在實(shí)際上，許多僅供展示使用，真要投入使用，會(huì)產(chǎn)生各種問題，不能大力推廣應(yīng)用。

（三）人員操作應(yīng)用能力跟不上

由于新型消防裝備是新生事物，需要救援人員從頭學(xué)習(xí)，部分人員對(duì)此有抵觸心理，關(guān)鍵時(shí)刻更愿意用更順手、更熟悉的傳統(tǒng)裝備。新型消防裝備技術(shù)含量較高，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，導(dǎo)致新型消防裝備成為少部分人能夠操作的工具，并不能發(fā)揮緊急救援的作用。

（四）自主研發(fā)力度不夠

新型消防裝備研發(fā)成本高，回報(bào)周期長(zhǎng)，部分企業(yè)對(duì)研發(fā)不愿意投入過多，而是通過直接引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)或者仿制成熟的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級(jí)，缺乏自主創(chuàng)新能力。

三、消防裝備發(fā)展展望

隨著社會(huì)的進(jìn)步，消防裝備得到大力發(fā)展。未來消防裝備的發(fā)展仍具有非常大的潛力，其發(fā)展仍依賴于新材料、新技術(shù)、新工藝以及前沿科技。一方面，仍舊需要加大基礎(chǔ)學(xué)科建設(shè)，提高基礎(chǔ)科學(xué)如材料科學(xué)、化學(xué)、機(jī)械學(xué)、人機(jī)工程等的科研力度，為消防技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)大的支撐力。另一方面，要加大學(xué)科之間的交流和融合，不應(yīng)單純就研究消防裝備而研究消防裝備，應(yīng)注重學(xué)科之間的交流和學(xué)習(xí)，走出固化的思維模式，把各類研究新成果應(yīng)用到消防裝備的發(fā)展中來。在促進(jìn)消防裝備發(fā)展的同時(shí)，也應(yīng)認(rèn)識(shí)到存在的不足，注重實(shí)用性、可操作性、經(jīng)濟(jì)性。通過舉辦專家論證、實(shí)踐測(cè)試等方式，不斷完善和改進(jìn)，真正使新型消防裝備發(fā)揮出強(qiáng)大作用。

結(jié)語

工欲善其事必先利其器。新型消防裝備給消防救援帶來了強(qiáng)大助力，未來新型消防裝備可以沿著新材料、新技術(shù)、新工藝以及通信、人工智能、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合的思路進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展。同時(shí)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到新型消防裝備研發(fā)過程中可能會(huì)存在的問題，應(yīng)在成本、實(shí)用性、可操作性方面多加思考，加大自主創(chuàng)新力度，使未來的消防裝備向更加先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)、合理的方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]廖立敏，李建鳳，黃茜.阻燃材料的研究及應(yīng)用綜述[J].山東化工，2019，48（17）：87-88.

[2]馬艷柳，蘇云，朱雯，等.相變調(diào)溫防護(hù)服用織物的阻燃性能研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2021，17（01）：19-24.

[3]趙富森.我國(guó)消防員個(gè)人防護(hù)裝備產(chǎn)業(yè)和技術(shù)狀況及未來發(fā)展方向[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2013（03）：12-16.

[4]魏亮，劉介正，李肇魁，等.新型消防服外層鍍鋁阻燃隔熱面料的研發(fā)及性能測(cè)試[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2014，32（04）：12-15.

[5]伍一專，黃宇洲.消防滅火劑應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].化學(xué)工程與裝備，2020（08）：200-201.

[6]張興娟，孔祥明，楊春信.氣凝膠消防服概念研究[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2011（03）：15-17.

[7]曲翔宇.從第十八屆中國(guó)國(guó)際消防展淺談我國(guó)消防裝備發(fā)展趨勢(shì)[J].廣東化工，2020，47（01）：80-81+68.

[8]聶林浩.5G通信技術(shù)在消防救援工作中的應(yīng)用展望[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2020，38（08）：20-21+24.

[9]徐亞杰.GIS技術(shù)在消防通訊決策中的應(yīng)用[J].消防界（電子版），2020，6（18）：85+87.

[10]戴建林.無人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2019，21（21）：91-92.

[11]黃銳鎮(zhèn)，曹永強(qiáng).消防員防護(hù)服隔熱層新材料的研制工藝介紹[J].中國(guó)個(gè)體防護(hù)裝備，2008（04）：27-28.

作者簡(jiǎn)介：柏丹（1989- ），女，漢族，四川遂寧人，本科，工程師，研究方向：消防、安全、工程建設(shè)。