滅火救援實(shí)戰(zhàn)中消防機(jī)器人技術(shù)的研究

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的火災(zāi)事故對(duì)消防官兵造成的傷害不斷增加。為保證消防人員的生命健康，必須對(duì)消防機(jī)器人在滅火中的實(shí)戰(zhàn)技術(shù)和能力進(jìn)行提升。文章主要針對(duì)滅火消防機(jī)器人的類(lèi)型和適用范圍，對(duì)滅火救援實(shí)戰(zhàn)中消防機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行深入分析，試圖推動(dòng)我國(guó)消防機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：消防；滅火救援；機(jī)器人；技術(shù)

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)各行各業(yè)的工作環(huán)境也發(fā)生較大變化。在這些工作環(huán)境中，有些對(duì)火災(zāi)事故的消防救援存在一定的阻礙作用。為了更好地保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，本著為高效、安全的消防原則，加快消防滅火機(jī)器人以及相關(guān)作業(yè)技術(shù)的研究顯得愈發(fā)重要。當(dāng)前，歐美各國(guó)和亞洲日本已經(jīng)在消防機(jī)器人的運(yùn)用上展開(kāi)了深入的探索，對(duì)此我國(guó)也需要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 消防滅火機(jī)器人的技術(shù)評(píng)價(jià)

消防機(jī)器人的存在，為了解決在復(fù)雜環(huán)境以及危險(xiǎn)易燃易爆品的消防過(guò)程中，在人力不易于滅火或危險(xiǎn)較大的情況下，進(jìn)行機(jī)器滅火作業(yè)的半智能機(jī)器設(shè)備。其主要類(lèi)型如下：

（1）根據(jù)控制系統(tǒng)，可分為：智能感知機(jī)器人、有線(xiàn)控制機(jī)器人以及無(wú)線(xiàn)控制機(jī)器人。

（2）根據(jù)消防作業(yè)中所負(fù)責(zé)的職責(zé)，可分為：環(huán)境測(cè)控機(jī)器人、排煙機(jī)器人、救火機(jī)器人、救援機(jī)器人、爆破機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人以及綜合機(jī)器人等。

（3）根據(jù)技術(shù)儲(chǔ)備以及智能程度，可分為：系統(tǒng)控制機(jī)器人、智能機(jī)器人。

（4）根據(jù)消防探測(cè)的技術(shù)，可分為：視覺(jué)探測(cè)機(jī)器人、觸覺(jué)探測(cè)機(jī)器人、紅外感知機(jī)器人、煙感知機(jī)器人等。

不同類(lèi)型的機(jī)器人對(duì)消防工作來(lái)講有不同的作用，在未來(lái)的消防救援中，必須安排合理的機(jī)器人進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的救援，做好探測(cè)工作和消防救援的方案設(shè)計(jì)。

2 消防滅火機(jī)器人的主要使用環(huán)境

消防滅火機(jī)器人由于成本高昂，因此，必須在特定的滅火救援中進(jìn)行使用。對(duì)于消防機(jī)器人的滅火工作，適用于以下環(huán)境中。

2.1 高層、超高層建筑物

高層、超高層建筑物的火災(zāi)救援中，通常會(huì)大量運(yùn)用到滅火機(jī)器人。首先，由于高層超高層建筑物自身所處的環(huán)境，在發(fā)生火災(zāi)后，由于風(fēng)力作用下，火勢(shì)蔓延迅速，人力滅火的速度較慢，需要采用滅火機(jī)器人。其次，該類(lèi)建筑在建筑過(guò)程中可能會(huì)有一定比例的可燃建筑材料，采用機(jī)器人滅火可加強(qiáng)對(duì)未知、潛在火源的規(guī)避。

2.2 隧道、地鐵環(huán)境

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，隧道和地鐵正在不斷增加。這些環(huán)境中的照明、電氣供應(yīng)等設(shè)備對(duì)電力依賴(lài)程度較高。一旦發(fā)生火災(zāi)，很容易對(duì)電力供應(yīng)系統(tǒng)造成損壞，使隧道和地鐵的滅火難度上升。消防人員在黑暗環(huán)境中難以進(jìn)行滅火救援，因此，必須輔助以消防機(jī)器人，提高內(nèi)部的救援成功率。

2.3 地下密閉空間

對(duì)于消防救援機(jī)器人的滅火救援，地下密閉空間的救援工作是機(jī)器人滅火的另一個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)。在地下密閉空間中，發(fā)生火災(zāi)后生成的大量煙氣和有毒物質(zhì)混合高溫形成的局部真空和危險(xiǎn)環(huán)境，采用人力救援難以及時(shí)見(jiàn)效。同時(shí)還會(huì)伴生塌陷等二次事故，所以采用機(jī)器人救火對(duì)保護(hù)消防人員的生命安全有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 滅火實(shí)戰(zhàn)中的消防機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)

3.1 高層建筑物的火災(zāi)救援

高層超高層建筑物發(fā)生火災(zāi)后的救援和滅火，一直是消防難題之一。通過(guò)消防機(jī)器人的輔助可以很好地解決上述問(wèn)題。以武昌長(zhǎng)匯城著火為例。2016年6月，長(zhǎng)匯城高層建筑物樓內(nèi)易燃物發(fā)生火災(zāi)，造成大樓內(nèi)部著火，形成濃煙，由于著火樓層過(guò)高（離地面287米），造成滅火困難。武昌市消防人員采用消防機(jī)器人滅火，使用我國(guó)與以色列合作研發(fā)的高空救援滅火機(jī)器人，直升機(jī)將機(jī)器人懸吊在火災(zāi)建筑物窗口，進(jìn)行滅火救援。

在滅火過(guò)程中，首先進(jìn)行機(jī)器人穩(wěn)定控制，然后通過(guò)遠(yuǎn)程自動(dòng)定位系統(tǒng)，對(duì)著火窗口投放破窗器，進(jìn)而發(fā)射滅火彈，實(shí)施滅火作業(yè)。在實(shí)戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)，高空救援滅火器采用的動(dòng)力學(xué)測(cè)距傳感系統(tǒng)、陀螺儀定位、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)反饋可以解決高空救援滅火中的火災(zāi)定位和指揮問(wèn)題。機(jī)器人自身攜帶的自動(dòng)感應(yīng)方向、位姿調(diào)節(jié)等功能，提高了對(duì)于高層、超高層建筑物火災(zāi)救援中的復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)對(duì)能力。

3.2 地鐵、隧道以及地下密閉空間的救火技術(shù)

地鐵、隧道以及地下密閉空間的救火工作難點(diǎn)在于該環(huán)境內(nèi)空氣流動(dòng)環(huán)境較差，火災(zāi)伴生的濃煙和有毒物質(zhì)難以及時(shí)排除，升溫加速容易形成二次爆炸。對(duì)此，需要使用消防排煙機(jī)器人。

第一，使用履帶式探測(cè)機(jī)器人進(jìn)入內(nèi)部完成內(nèi)部空間的探測(cè)，傳回紅外感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建滅火環(huán)境模型。第二，緊跟探測(cè)機(jī)器人派出排煙機(jī)器人，根據(jù)探測(cè)機(jī)器人傳回的數(shù)據(jù)控制行進(jìn)路徑和排煙機(jī)功率、角度等。第三，排除煙霧和有毒氣體后，使用消防機(jī)器人進(jìn)行消防滅火。近年來(lái)，我國(guó)對(duì)排煙機(jī)器人的功能進(jìn)行了進(jìn)一步的完善，上海研究所研發(fā)的新一代排煙機(jī)器人配備最大排風(fēng)量9萬(wàn)m3/h的消防排煙機(jī)，履帶式前進(jìn)專(zhuān)項(xiàng)制動(dòng)，可適應(yīng)地下密閉空間內(nèi)復(fù)雜地形。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)的消防機(jī)器人技術(shù)隨著智能技術(shù)的進(jìn)步有了長(zhǎng)足的發(fā)展，在金屬結(jié)構(gòu)、傳導(dǎo)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)編程等方面使消防機(jī)器人的功能獲得了較大的提升。但是我們依然需要看到，消防機(jī)器人屬于高新技術(shù)制造設(shè)備，儀器精密度要求較高，需要增加保養(yǎng)中的力度。此外，作為消防工作者，我們還必須在平時(shí)的工作和生活中深入學(xué)習(xí)消防知識(shí)，提高訓(xùn)練機(jī)器人使用的熟練度，讓消防機(jī)器人在消防實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中發(fā)揮更好地的作用，促進(jìn)消防技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黨海昌.消防機(jī)器人在我國(guó)滅火救援中的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景分析[J]. 消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2016（3）.

[2]李建昌，宮興，簡(jiǎn)曉慧，等.基于AT89C52單片機(jī)的消防救援機(jī)器人[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2011（12）.

[3]王勇，邢金鵬.隧道消防機(jī)器人的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2016（6）.

[4]秦洪超.消防機(jī)器人滅火救援應(yīng)用技術(shù)探討[J].科技傳播，2015，7（21）.

作者簡(jiǎn)介：薛曉東（1975-），男，山東新泰人，本科，濟(jì)南市公安消防支隊(duì)特勤大隊(duì)，工程師，從事滅火救援方面的研究工作。