國外一種新型搜救尋路系統在消防救援中的應用

2014年，國際應急救援人員創新促進論壇成立。該論壇是一個由全球各國政府領導人組成的組織，其重點是加強和擴展為全球應急救援人員開發經濟適用的創新技術。該論壇目前由13個不同國家和歐洲委員會（EC）成員組成，包括澳大利亞、加拿大、芬蘭、德國、以色列、日本、荷蘭、新西蘭、新加坡、西班牙、瑞典、英國和美國。法國和墨西哥也即將加入。

由于缺乏對全球能力差距的統一認識，應急救援領域市場的創新發展受到局限。全世界應急救援人員有一個共同使命，那就是確保其保護公民的安全。他們需要經常處置類似墨西哥灣的漏油事件（英國石油公司漏油事件）和日本福島第一核電站的核災難等這類復雜的事件。為此，全世界應急救援人員亟需技術先進的工具和設備，以便更有效、安全地應對各類大、小緊急事件。然而，卻沒有一個集中的途徑可以確定并探討救援人員共同的需求或“能力差距”。加之應急救援機構往往購買救援工具和設備數量較少。這兩項事實對私營企業開發新技術幾乎沒有什么激勵作用，致使該領域技術創新水平不足，最終造成應急救援市場技術研發水平不足。為改善這一狀況，國際應急救援人員創新促進論壇力求尋找并填補這一技術差距，從而擴展全球應急救援市場。

2016年，該論壇明確并商定了四項共同的全球能力差距，本文介紹的內容即針對第一項差距。

能力差距1：實時了解救援人員位置及其接近危險程度的能力。

能力差距1：定義了實時了解應急救援人員位置及其接近危險程度的能力。要填補這項能力差距，要求在各種環境下開發應急救援人員定位裝置，以及配套的支持顯示救援人員精確位置的軟件或裝置。

論壇與會者審查了各自國家內部的差距，各國應急救援人員一致認同有必要實時準確地確定救援人員的位置。事件指揮官（IC）和救援組長表示，需要一種工具來顯示救援人員的位置及其接近潛在威脅的程度。在各種環境下對應急救援人員地理定位的能力，加上實時對事件風險和危害的感知能力，可能會增強應急救援人員的安全，并提高救援效率。

美國的滅火救援理念與歐洲及國際消防員理念不同。造成這些差異的因素有很多。例如，歐洲的城市人口密度、社區密度和住宅建筑密度都與美國非常不同。但消防員在搜救過程中迷失方向的問題卻并非美國獨有，全世界的消防員都被此困擾。

根據Don Abbott 的“Mayday項目”（www.projectmayday.net）研究，迷路或迷失方向是消防員發出求救信號的三大原因之一。從2006年1月到2015年12月，僅美國就有115名消防員因在燃燒的建筑物內被困或迷失方向而喪生。

搜救尋路系統的提出

在國際論壇正式確定這一問題之前，來自愛爾蘭的兩名年輕人Martin Patrick Trainor和Paddy O'Boyle就已經在研究解決“消防員在搜救過程中迷失方向”這一問題。他們研發了一種Pathfinder（搜救尋路系統）來解決能力差距1提出的挑戰。

Pathfinder系統是一種虛擬的電子“搜索繩”，它采用面包屑概念幫助消防員在能見度很低或接近于零的濃煙條件下進行室內滅火和搜救作業，而不會在建筑物內迷失方向。同時也有助于防止消防員在離開相同作業狀況的建筑時迷路、迷失方向或與其他人員走散。該系統還能幫助快速干預小組（RIT）更快地找到昏倒的消防員——這是救援技術的一項巨大進步。

圖1：Pathfinder搜救尋路系統的尋路器約有一個小型感煙探測器那么大。它采用智能技術跟蹤建筑物內消防員的移動軌跡。每個消防員的頭盔內都安裝有一個約1/4硬幣大小的跟蹤傳感器，該傳感器可與尋路器進行通信。

Pathfinder系統每個尋路器的尺寸與一個小型感煙探測器相當，形似“冰球（puck）”。它采用智能技術跟蹤建筑物內消防員的移動軌跡。不像GPS技術無法穿透建筑物內部，這種智能技術可穿透建筑物及地下室，且不受高度影響，因而可用于高層消防作業。尋路器使用一種特殊的粘合劑，幾乎可粘在火災環境中的任何物體上。當消防員進入建筑內進行滅火或搜救時，他們還會采用標準的搜索模式，但不是用搜索繩以特定的間隔打結——因為在黑暗的濃煙中戴著手套在繩索上打結非常耗時，這無疑會減緩搜索速度——現在他們只需將尋路器拍在門上、墻上或其他物體上即可。隨著搜救小組進一步深入建筑內時，他們可以在任何認為關鍵的間隔處再放一個尋路器。與有特定長度的搜索繩不同，搜救小組只受其能攜帶的尋路器數量的限制，所以只要攜帶數量足夠多，就能覆蓋更遠的距離。每個尋路器都像一個無線電信標和發射器，有效地為消防員留下一條“面包屑 ”蹤跡，幫助消防員尋跡撤退。

圖2：尋路器使用特殊的粘合劑，幾乎可粘在任何物體上，例如門、墻、某個物體、樓梯頂、出口門或者其他關鍵位置上，而無需使用搜救繩以特定間隔打結。搜救繩長度有限，但使用Pathfinder尋路器，只要帶進建筑物中的尋路器數量足夠多，就能在相當大的范圍內進行搜救。

每個消防員的頭盔內都裝有一個約1/4硬幣大小的跟蹤傳感器。這樣可以識別并跟蹤在建筑物內移動的每名消防員。傳感器可與Pathfinder的尋路器通信，并通過聲警報和亮閃的可視提示向消防員發出警示，以幫助其識別建筑物出口。尋路器可發出幾種特定的語音信息。目前有四種：“地標”、“門”、“已搜索”和“危險”。目前正在研究如何根據本地協議及可用的語種來自定義尋路器的語音信息。下面將簡要介紹這些術語在系統中的應用。

Pathfinder裝置可將實時信號傳輸到建筑物外指揮室的監視器屏幕上。事件指揮官（IC）可根據這些實時信號跟蹤建筑物內消防員的移動和搜救進展情況。誠然指揮官了解戰況還需監視其他電腦屏幕，但這一顯示屏的作用是檢查建筑內救援隊的進展情況，因為一旦接到消防員暈倒的求救信號時，任何可以利用資源的工具都不再多余。

圖3：傳感器可與Pathfinder尋路器通信，并通過警報聲和亮閃的可視提示向消防員發出警報，以幫助消防員找到建筑出口。該尋路器裝置可發出四種語音信息：地標、門、已搜索和危險。Pathfinder尋路器還可用作熱電偶，記錄周圍的溫度并將數據實時傳輸到事件指揮官的監控器屏幕上。

搜救尋路系統的工作原理

以下舉例說明，請參考圖4、5和6。這三張圖片中的信息彼此關聯。

圖4一層和圖5二層的平面圖解釋了面包屑的概念，可有助于直觀了解在搜救過程中如何在建筑物內放置Pathfinder的尋路器。“紅色”搜救小組正沿大樓左側進行左側搜索。他們先放了六個Pathfinder尋路器。需要注意的是，紅色小組的搜索路線被稱為路線A。“藍色”搜救小組正沿大樓右側進行右側搜索。藍色小組的搜索路線被稱為路線B。這兩條搜索路線都會顯示在事件指揮官的監控器上。藍色小組在一層放置了兩個Pathfinder尋路器，然后開始上樓。在圖5中，他們在樓梯頂部放置了三個尋路器裝置，然后在二層繼續沿右側進行搜索。他們將在線路B上共放置五個Pathfinder尋路器。

圖4：一層。每個Pathfinder尋路器都像一個無線電信標和發射器，可為消防員留下“面包屑”蹤跡，幫助消防員尋找出來的路徑。這張圖可有助于直觀了解搜救過程中如何在建筑物內放置Pathfinder尋路器。

圖5：二層樓，路線B。在事件指揮官的監控器上無法判斷尋路器1和2是否位于一層，以及尋路器3、4和5是否位于二層。線性圖僅能顯示路線B上有5個尋路器。這一補充信息必須通過無線電傳輸給事件指揮官。尋路器3的位置上發生的具體危險情況也需通過無線電進行交流。事件指揮官的監控器上僅在尋路器3的位置顯示一個危險圖標。

傳輸到事件指揮官監視器的信息實際上條直線——而不是像建筑平面圖那樣顯示。在圖6中，路線A表示左側搜索，路線B表示右側搜索。線路B不會在事件指揮官監視器上顯示兩個單獨的樓層。這不是一個獨立的系統;某些信息需要通過無線電傳輸來澄清。無論發生什么情況，監控器顯示的線性圖始終表示地下室和一層、一層和二層，或甚至高樓層（如23層和24層）。當消防員進入建筑內并啟動固定的Pathfinder尋路器時，圖表上就會出現一個新的點，從1開始編號。只需要按下電源鍵并輕敲尋路器即可啟動。啟動后裝置即被點亮。尋路器有四個敲擊位置，會給出不同的語音提示，并在事件指揮官的監控器上生成相應圖標，因而無需記住語音對應的位置。

例如，輕敲尋路器一次，會發出“地標”語音提示，線性圖上會生成一個位置標記圖標（與谷歌地圖的圖標類似）。“地標”的用法如同搜索繩上的標記結。輕敲二次尋路器，會提示“門”，監控器上以一個小的陰影矩形代表即將被搜索的房間門。輕敲三次，會提示“已搜索”，并將編號為白色的小點更改為綠色，表示該房間已搜索過。門的圖標保持不變。第四次輕敲探路器會提示“危險”，并在編號的探路器圖標旁邊的紅色三角形圖標中放置一個感嘆號。圓點變成紅色，表示該尋路器位置處存在危險。所有尋路器啟動都會留下一個時間標記。

白色三角形表示建筑內真實的消防員。當消防員與探路器之間的距離小于1.5米（4英尺9英寸）時，事件指揮官的監視器上會出現該三角形圖標。在消防員啟動下一個尋路器或進入下一個尋路器的范圍內之前，該三角形圖標會一直附著在那個尋路器上。這些三角形圖標還指示消防員沿著直線圖行進的方向，以指示消防員是否即將進入或離開建筑。這是一個很有價值的特性，可將每位消防員姓名的縮寫及人員識別號預先編入傳感器標簽中。

現在就可以很好地讀取并理解事件指揮官監控器上的圖形了，見圖6。線路A上放置了6個Pathfinder尋路器。#1有一扇門已搜索過。#2位置是一個地標。#3位置已搜索過。#4位置有一扇門，#5位置有一個地標，#6位置有一扇門。4號和6號房間還需搜查。兩名消防員正從3號尋路器位置向建筑內推進。有三名消防員正處于4號尋路器位置，他們正準備從建筑內撤離，也許是因為空氣補給不足。

在路線B上，已放置了5個Pathfinder尋路器。#1和#2房間已經搜查過了。#3位置樓梯頂部有危險，必須通過無線電將此處的危險情況告知給事件指揮官，并通知所有在火場內的消防員。此處的危險可能指地板上有洞或有一部分樓梯已塌垮。#4房間已搜過，3名消防員在#5位置放置了一個地標。他們仍在向樓體深處行進，已進入建筑超過12分鐘。此時，最好讓消防員們檢查下空氣供應情況，并建議撤退。

圖6： 傳輸到事件指揮官監視器的信息會以直線顯示——而不是以建筑物平面圖顯示。事件指揮官監控器顯示的線性圖可以表示地下室和一層、一層和二層，或甚至高層（如23層和24層）。白色三角形表示建筑物內的消防員。當消防員與探路器之間的距離小于1.5米（4英尺9英寸）時，事件指揮官監視器上會出現該三角形圖標。這些三角形圖標還指示消防員沿著直線圖行進的方向，以指示消防員是否進入或撤離建筑。

根據這個示例和線路B的圖，我們可以創建一個場景。假設三名消防員必須迅速撤離到安全區，他們都通過了#5和#4尋路器位置。突然，在樓梯頂部（即#3位置的危險區域）發生一些情況。姓名縮寫為“PO”的消防員（Paddy O'Boyle）失蹤，他與其他兩名隊員走散。剩余兩名消防員返回#3尋路器位置，事件指揮官監控器在#3處顯示兩個三角形。但是，代表“PO”（Paddy O'Boyle）的三角形仍然位于#4尋路器位置。雖然系統無法跟蹤消防員的確切位置，但它會記錄失蹤消防員最后經過的位置。在這種情況下，事件指揮官可以知道O'Boyle失蹤的位置介于#3和#4探路器之間，快速干預小組即可從#3尋路器位置開始搜尋倒下的消防員。這樣就節省了大量寶貴的時間。再次說明，Pathfinder不是一個獨立的系統，也不是完全替代無線電進程匯報方式。所有遇險消防員求救無線電協議仍然有效。該尋路系統只是事件指揮官的另一種工具，有助于更全面地了解失火建筑內消防員的實時動態，并增強了消防員在緊急情況下的責任。

還可通過另一個例子說明Pathfinder系統在搜救過程中的應用。在圖4所示一層圖中，搜救小組從進入建筑物到折返，只放置了6個Pathfinder尋路器。第二小組可以快速行進到第6個尋路器的位置，并繼續進行左側搜索。在這個例子中，第二小組又放置了4個尋路器，尋路器總數達到10個。

Pathfinder尋路器還可用作熱電偶，記錄并傳輸尋路器周圍區域的內部溫度到事件指揮官的監控器上。研究人員甚至考慮將Pathfinder智能技術嵌入到搜索繩中，這樣便能將消防員的行動路線通過一條引線傳回事件指揮官的監控器上。

后記

筆者認為Pathfinder系統的面包屑概念并不適用于小型住宅或微型公寓火災，但是，在樓梯頂部以及建筑物出口處放置一到兩個尋路器，對處于濃煙條件下救援的消防員將有極大的幫助，甚至可以幫助到那些可能突然出屋想逃離失火大樓卻在煙霧彌漫的走廊里迷失方向的普通人。

該Pathfinder系統已經在大范圍搜索、大型迷宮式地下場所、大型商業綜合體以及地震或恐怖主義爆炸導致建筑倒塌中得以應用。在這些情況下，救援隊會發現這個尋路系統特別有用。目前，研究人員正在積極尋求來自國際消防界的反饋和意見，以協助完善該產品。

選自：《International Fire Fighter》2018年9月期

（文/Raul A. Angulo 翻譯/蔣玲 譯者單位：應急管理部沈陽消防研究所信息研究室 ）

譯者簡介：

蔣玲（1982-），女，應急管理部沈陽消防研究所信息研究室助理研究員，主要從事國外消防科技信息情報研究。