淺談消防安全新技術及發展趨勢

文｜海洋石油工程股份有限公司設計公司 李 容

1 引言

隨著我國社會經濟的發展，城市化進程進一步加快，城市火災呈現出新的特點，即現代城市人口、建筑、財富、生產經營場所的集中，導致了城市火災集中爆發。這些復雜的變化使城市的消防安全形勢更加嚴峻，迫切需要發展相適應的消防技術。消防科學技術是推進消防事業發展的重要動力和保障。發達國家消防事業的發展，很大程度上都是依靠科技創新，建立以現代科學技術為基礎的消防安全防災體系，其主要特征是科學技術在消防工作中發揮著重要作用，知識創新和科技成果轉化為現實的消防綜合能力。加強基層消防基礎建設，就是要找準消防科技的切入點、結合點和著力點，積極推廣和應用先進的科學技術，加強消防安全技術研究。

2 消防安全新技術

2.1 新型滅火技術

近年來，很多新型滅火技術及設備相繼被開發出來，如球體滅火裝置、投擲式滅火器、固體火箭滅火彈、高科技脈沖滅火設備，以及細水霧滅火技術、超音速滅火技術和新型滅火劑等。這里著重介紹球體滅火裝置和高科技脈沖滅火設備。

（1）球體滅火裝置

英國發明的球體滅火裝置可在火災剛剛發生時就將其撲滅。該滅火裝置是有兩個薄層的充氣球體，內球由處于壓力狀態的惰性氣體填充，內球薄層由熱阻較低的無孔塑料制成；外球薄層由質地較硬的塑料（例如磷酸脂）制成，表面散布著許許多多的小孔。該裝置的工作原理是：內球薄層受熱時收縮，從而將惰性氣體通過外層小孔放出，熄滅火焰。這種具有兩個薄層的空心滅火球可以直接對著火焰噴射，也可散布在火場周圍。如果用不同塑料制成多層球體，就可使惰性氣體間隔釋放——若第一層球體釋放的惰性氣體未能將火焰撲滅，其后各層球體將依次繼續噴出惰性氣體來熄滅火焰。該項技術的發明者認為，這些球體可以注入滅火器內，也可散布在屋頂或閣樓等處，因為它們在這些地方還將起到意想不到的作用，即通過其隔熱特性，使屋內冬暖夏涼，溫度保持適中，可謂一物兩用。

（2）高科技脈沖滅火設備

瑞典消防科研部門研制的IFEX3000型脈沖滅火設備主要用水作滅火劑，通過向火場噴灑大量霧狀水滴，使火場溫度迅速下降，達到控制火勢和滅火的目的。此設備在10～50ms內就可噴灑大量水霧，每升水噴出的水霧可以覆蓋200m2。

2.2 新型防火技術

低氧防火技術是目前較為引人注目的新型防火技術。低氧防火系統主要由空氣壓縮機、低氧防火氣體發生器、氧體積分數探測器、區域控制閥、送風管道、低氧防火系統控制柜等組成，其中低氧防火氣體發生器及氧體積分數探測器是該系統的主要設備。該系統通過采用膜法空氣分離技術和氧體積分數測定技術，令防護區的氧體積分數降低并始終維持在15.0%～16.8%，在此環境中大部分可燃物不能被點燃，但人員可以較長時間安全生存（計算機房、普通博物館、檔案館、圖書館等一般公共場所可將氧體積分數維持在15.0%～16.8%，要求特級防火保護的國家級博物館、文物檔案館、電信移動樞紐等人居公共設施可將氧體積分數維持在14.0%～15.0%，人員停留時間較短的檔案館、資料庫等重要場所可將氧體積分數維持在12.0%～14.0%）。

2.3 新材料技術

新型材料是指新出現或已在發展中的、具有傳統材料所不具備的優異性能和特殊功能的材料，如納米材料、新型功能材料、高性能結構材料和智能材料等。近年來在消防安全領域出現并獲得應用的新型材料主要包括新型阻燃和防火材料、形狀記憶合金材料、蓄光發光材料和金屬多孔材料等。以形狀記憶合金為例，這種材料可以作為溫度傳感材料，在火災自動報警、自動噴淋等系統中得到應用。美國貝特爾哥倫布實驗室的工程技術人員采用TiONi合金作為自動灑水器的感溫探測元件，當溫度上升到預定值時，合金收縮，噴頭開始灑水；溫度降低后記憶合金恢復原形，閥門自動關閉，停止噴水，以避免過多的水浸漬房間。

2.4 現代通信技術

消防通信和網絡系統在預防火災、滅火救援指揮、警務調度、日常管理等方面發揮著重要的作用。高效準確的通信系統能夠在很大程度上提高消防部門的溝通效率，降低火災中的人員傷亡和財產損失。

（1）藍牙技術

目前藍牙技術的應用已不僅局限于通信領域，其在消防領域的應用主要集中在火災預防、滅火救援、日常管理三方面。

①火災預防

應用藍牙技術可以在很大程度上解決傳統的有線火災自動報警系統存在的誤報和線路老化，以及造價高、抗干擾能力差、施工不便等問題，不需要任何線纜就可以實現探測器間的連接。

②滅火救援

具備藍牙功能的全球衛星導航系統車載GPS可用于部分大型消防車，不僅可以用來導航還可作為通信設備。相對其他通信模式，藍牙技術的引入在某種程度上減少了車載GPS對外界電磁信號的干擾，更加有利于滅火與救援。

③日常管理

通過藍牙適配器對辦公設備進行互聯，可實現方便快捷的操作，并且能實現對多個用戶的數據共享和傳輸，提高辦公效率。

（2）VoIP技術

VoIP技術可用于建設消防系統內部的信息網絡。目前，全國消防部門依托公安各級網絡，已建成覆蓋總隊、支隊和大隊的多級層次結構IP通信網絡。通過以支隊為中心，以各大（中）隊為末端節點，使用網守、語音網關等硬件組件進行專用IP數據網絡的平滑增值，將現有語音交換網絡和IP通信網絡通過中繼連接在一起，利用已有的IP網絡承載語音數據流，可以節約高昂的線路投資費用。

（3）空間信息技術

空間信息技術主要包括GPS、GIS和RS等理論與技術，主要作用是結合計算機技術和通信技術進行空間數據的采集、測量、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用等。目前，空間信息技術在消防工作中的應用還處于初級階段，系統的建立和應用缺乏系統性和完整性，有些技術環節仍處于較落后的狀態，更多應用領域和功能有待開發。目前已有的典型應用是119指揮系統。消防力量動態管理是集全球衛星定位技術（GPS）、全球移動通信技術（GSM）、地理信息系統技術（GIS）、綜合數據通信技術、計算機網絡技術等于一體，實現消防車輛的動態管理、調度、指揮的子系統，主要使用了GPS的車輛導航、車輛跟蹤、車輛定位、車輛調度等技術。

3 消防安全技術發展趨勢

3.1 智能控制技術

（1）安防與逃生門鎖系統

隨著社會經濟的快速發展，人流、物流急劇增加，高層建筑及賓館飯店、商場市場、歌舞廳等人員密集場所大量涌現。社會單位自身的治安防范需要與火災中人員安全逃生的需要之間的矛盾越來越突出。一些單位在營業期間鎖閉安全出口、封堵疏散通道，這導致一旦發生火災，極易出現群死群傷的慘劇。為兼顧安防與消防的要求，應積極推廣適用于建筑安全出口管理的安防控制報警與消防安全逃生門鎖系統。

安防與逃生門鎖系統主要有以下幾種形式：

◆ 與火災自動報警系統聯動的電子門禁系統，可在出現火災報警后或失電時自動釋放或由消防控制中心控制；

◆ 具有報警功能的推栓式外開門鎖系統，其防火門可在由室內推動鎖閂時開啟并報警；

◆ 無報警功能的外推式門鎖系統。

（2）城市火災自動報警網絡系統

建設城市火災自動報警網絡系統是提升消防工作科技含量，有效防控火災的重要措施。城市火災自動報警信息系統主要有以下功能：

◆ 建筑消防設施的遠程監控實現了消防設施監督管理由分散型向集約型的轉變，促使各單位提高維護消防設施的自覺性，提高城市建筑消防設施的完好率；

◆ 火災自動網絡報警實現了火災報警方式由單一人工報警向網絡化自動報警的轉變，提高、增強了消防部隊快速反應和城市抗御火災的能力；

◆ GIS 電子地理信息定位，實現了火情偵察方式由人工詢問偵察向自動搜尋定位的轉變，有利于119指揮中心派車出動方案的生成；

◆ 各種消防信息的監控和統計分析實現了消防監督模式由被動型向主動型的轉變，提高了消防監督抽查的針對性和有效性。

此外，隨著有線寬帶和無線寬帶網的應用，向視頻監控功能拓展也將成為城市火災自動報警信息系統的發展方向之一。

（3）簡易自動噴水滅火系統

簡易自動噴水滅火系統是指由系數K為80、115的快速響應型或系數K為80的標準響應型噴頭、管道以及供水設施組成的自動噴水滅火系統。2005年12月的一天，上海市盧灣區兩幢老式居民樓先后發生火災，其中一幢居民樓安裝了簡易噴淋系統，火災初期簡易噴淋系統及時動作灑水，消防隊到場時火災已基本被撲滅，沒有造成損失。而在另一幢沒有安裝簡易噴淋系統的居民樓中，火災發生后火勢迅速蔓延擴大，造成兩人死亡。由此可見，安裝簡易噴淋系統對防控火災具有何等重要的意義。

（4）單點式火災探測報警器

為了在火災早期及時發現并報警，最大限度地減少人員傷亡和財產損失，許多發達國家通過制定法律，在居民家庭和小型企業場所推廣安裝單點式火災探測報警器。據有關資料介紹，英國倫敦82%的居民家庭安裝了單點式火災探測報警器。在美國，一般的超市都銷售單點式火災探測器，每只售價為5～7美元。獨立式單點火災探測器具有無需布線、安裝保養方便、聲光同時報警的優點，不僅適合于新建建筑，也適用于既有建筑的火災探測和報警。

3.2 納米消防技術

納米科技是指在納米尺度（1～100nm）上研究物質的特性和相互作用（包括原子分子的操縱），以及利用這些特性的多學科交叉科學和技術。納米科技的迅猛發展將在21世紀促使幾乎所有工業領域產生一場革命性的變化，在城市消防安全領域也不例外。

制作火災探測器是納米材料最有前途的應用領域之一。目前，已實用化的氣體傳感器有SnO2膜制成的傳感器（可用作可燃性氣體泄漏報警器、濕度傳感器以及戰場化學劑的報警器）。納米火災探測器和報警器具有兩方面優勢：一是反應時間極短，可實現極早期報警；二是制作材料選擇性很高，可大幅提高預測準確性。

4 結束語

消防科技是一個龐大的實用技術領域。隨著各種高新技術的發展和融入，消防科技呈現出了邊緣化、精細化、交叉化和高端化的發展趨勢，發展空間巨大。未來國際消防技術界將對消防決策技術非常重視，滅火和探測等主動防火技術將在消防技術創新中占絕對優勢，消防技術的整體發展將偏向一體化和智能化——這為我國消防技術的發展提供了明確的方向。我國應參考國際消防技術發展趨勢，以及自身建設、政策、特色和需求，發展高新、專用和實用的消防技術。