消防新技術及相關產品發展研究

白海江

摘? 要：科學技術是第一生產力，消防水平的進步也必然離不開現代科技的支撐。該文聚焦于我國消防科技的發展現狀及前沿熱點，對所涉及的新材料、新技術、新工藝、新方法進行總結概述，包括探測報警、自動滅火、火災模擬等新技術和對文件建筑、高速鐵路、地鐵等的定制消防等，以及智慧消防，通過論文的梳理，有利于更清楚地掌握當前我國消防科技存在的優勢和不足，進而對其未來發展方向做出展望和預測。

關鍵詞：消防? ?自動滅火? ?定制消防? ?智慧消防

中圖分類號：TU998.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）06（c）-0025-03

Research on the Development of New Fire Protection Technology and Related Products

BAI Haijiang

（Guangyuan Fire Rescue Detachment， Guangyuan， Sichuan Province， 628040? China）

Abstract： Science and technology are the primary productive forces， and the progress of fire protection level is inevitably inseparable from the support of modern science and technology. This paper focuses on the development status and frontier hot spots of fire protection technology in China， summarizes the new materials， new technologies， new processes and new methods involved， including new technologies such as detection and alarm， automatic fire extinguishing and fire simulation， customized fire protection for document buildings， high-speed railways and subways， as well as intelligent fire protection， It is conducive to more clearly grasp the advantages and disadvantages of China's fire science and technology， and then prospect and predict its future development direction.

Key Words： Fire protection; Automatic fire extinguishing; Customized fire protection; Intelligent fire protection

一般來說，消防工作主要處理兩個方面的措施。一是依法治火，通過立法手段約束人們的行為，出臺相關技術標準和規范，引導人們在生產生活中科學有效滅火，建立強大的消防救援隊伍和健全的應急服務網絡;加強宣傳指導工作，改進人們的消防安全意識[1]。二是按技術控制火災。利用先進的科技手段，不斷提高消防自動化、標準化、智能化水平，科學研判、政策準確執行，從源頭上降低火災風險，提高主被動防火性能;聯防聯控，提高消防救援能力和實效，減少人員傷亡和財產損失。“法”與“術”不是分開的，而是有兩個方面，相互支持的。

1? 我國消防科技成就與前沿

新中國成立以來，特別是20世紀90年代以來，我國在消防力學、消防技術、消防建模技術、消防標準化等方面進行了大量研究，我國的防火工作取得了一系列突破，提高了消防工程的整體科技水平。此外，由于消防科技工作者的不懈努力，高層建筑、地下建筑、大空間建筑、重大化工火災事故防控技術等經濟社會發展新問題不斷涌現，成就很多[2]。消防科學技術領域廣闊、豐富，而且往往是跨專業、跨學科的。限于篇幅，該文選取了我國消防科技領域的一些關鍵成果和前沿熱點。

1.1 探測報警技術

該技術已成為早期發現火災和減少火災損失的最有效工具之一。一方面，基于不同探測原理和識別標準的火災探測器不斷開發和商業應用，包括煙霧探測、溫度探測、火焰成像、燃燒產物等，涵蓋各種常見火災類型和不同階段。同時，隨著基礎組件的升級和判別算法的優化，各種火災探測技術也在朝著高精度、低誤報、廣適應的方向發展。下面以最流行的光電煙霧探測器為例。最新技術基于前后雙向散射和雙波段光源米氏散射原理，結合自學習智能算法，無法消除背景噪聲，有效分離干擾、真實火災煙霧顆粒和灰塵、水滴等干擾因素[3]。如額外的復雜溫度感測、CO 感測和其他功能可以通過實現非常早的警報來顯著降低誤報率。同時，快速分形編碼圖像提取技術、激光多普勒粒度測量技術、模糊邏輯和人工神經網絡算法、小波變換信號分析等先進技術在火災探測中的應用，極大地促進了各類火災發生的探測，改進了探測器性能。

1.2 自動滅火技術

在傳統消火栓、滅火器等滅火設備設施的基礎上，近年來出現了各種自動滅火技術自動滅火，如自動噴水滅火（帶細水霧）、泡沫自動滅火、氣體自動滅火、干粉等可以完美適應各種情況的新消化功能不斷被引入[4]。在自動噴水滅火方面，我國學者利用激光全息和電子測量技術，對細水霧的水粒子流場特性進行了實驗研究，分析了霧化原理、滅火機理、滅火效率和霧化現象。束壓性能為細水霧滅火系統提供了通用的保護和工程設計方法，在泡沫自動滅火方面，壓縮空氣泡沫滅火系統（CAFS）主要作為研究載體。為實現可燃液體表面的氣泡膨脹機理和動態覆蓋以及石化廠區的重點保護，目前的研究重點是鹵代烷烴在氣體自動滅火領域。配制物理和化學作用相結合的滅火劑，綜合評價和改善環保性能，更換滅火器，全面提高氣源、閥門、管道、控制邏輯等系統可靠性，盡可能防止人員生命等受到傷害。在干粉自動滅火領域，大部分超細干粉局部使用，優化干粉的成分和粒徑是當前研究的重點，以提高滅火效率，降低干粉滅火效率，其中熱解率、干粉和二次污染物的排放是研究熱點。此外，在家用滅火器領域，不斷開發出操作簡便、效果好的新型滅火器，如投擲式滅火器、氣溶膠滅火器等，豐富了滅火器產品線。

1.3 火災模化技術

20世紀80年代中期以來，隨著建筑規模和復雜性的不斷擴大，不斷涌現的大空間建筑和異形建筑對傳統的“局部”防火設計提出了挑戰。因此，性能化防火是一項先進的設計工程，設計方法也得到了迅速發展。基于計算機模擬技術，通過對人員疏散特性、火勢蔓延規律、煙氣流動特性等的深入研究，逐步建立了一系列實用的模型和方法。中國建筑學會建筑防火研究所在“十二五”國家科技支撐計劃資助下，自主研發了基于社會力模型的疏散軟件，能夠準確計算和反映在緊急疏散過程中，人、建筑物、人與環境的互動。后期開發的UC-WIN/ROAD插件可以導入疏散模擬數據，通過坐標對齊與3ds max中創建的模型合并，可以直觀、動態地反映火災疏散過程，設計和制訂疏散計劃[5]。

2? 定制消防

經過多年的發展，既有建筑的消防工作已經形成了較為成熟、完整的消防設計、施工、驗收、管理標準體系和監督流程。但是，對于一些特殊的、非常重要的建筑或工程類型，如文物、高鐵、地鐵、城市地下空間等（見圖1），現有的標準規范還存在一些盲點。因此，需要深入研究為這些建筑物實施“定制防火”策略。

2.1 文物建筑

文化遺產是不可復制的寶貴文化遺產。但是，我國文物大多為磚木結構，火災多、耐火性低，且消防設施不足、滅火救援難度大。我國現行的防火標準和規定不適用于文物，文物防火工作存在一些盲點。

近年來，我國逐步完善了文化財產的防火標準和相關制度文件。例如：國家文物局委托中國建筑科學院建筑防火研究所主編《文物建筑防火設計導則》，使文物防火工作更加有據可依。同時，結合文物特點，考慮引入無線火災探測報警、消防設施監控云平臺等先進技術，也將有效提高文物消防安全水平。

2.2 高速鐵路

中國高鐵已成為中國制造的一張閃亮名片，消防安全是高鐵運營的基石。目前鐵路系統根據自身特點，制定了一套涉及消防的標準，如《鐵路工程設計防火規范》（TB 10063-2016）、《城際鐵路設計規范》（TB 10623-2014）等，但其適用范圍仍然有限。疏散距離極長、站房大空間排煙難、結構耐火性不足等問題尚未得到有效解決。因此，有必要根據性能目標制定特殊的防火設計，并總結共性規律。

2.3 地鐵

地鐵是大城市現代公共交通系統的核心。由于地鐵空間封閉、結構復雜、人流量大，一旦發生火災，后果往往非常嚴重。由于地鐵工程類型、材料和功能的多樣性和復雜性，現行的《地鐵設計規范》（GB 50157-2013）和《地鐵設計防火標準》（GB 51298-2018）對現行地鐵消防設計有很強的指導性，但迫切需要有針對性的防火安全評估、專項消防設計、消防設施檢查等方法[6]。

2.4 地下空間

隨著我國城市中心地表空間資源短缺的加劇，對地下空間開發利用的需求迅速增加。同時，以城市、商業、娛樂綜合企業的聚合形式 ，現有地下通道和停車場中，城市地下空間的功能正在逐步加強，對消防安全提出了極大的挑戰。然而，我國地下消防安全研究尚處于起步階段，尤其是工程應用指南不足，城市地下火災的風險、結構類型和功能設置各有特點。制訂防火技術方案，需要在防火分隔、人員疏散、火災探測和消防救援等多方面進行專題研究，以適應城市地下空間的標準規范體系。

3? 智慧消防

智慧將是未來社會的關鍵詞。近年來，智能消防技術應運而生。從政府層面到社會層面、協會、實驗室和產品供應商，這一直是未來發展和某些創新的重點。但是，目前我國智慧消防普遍停留在實時數據采集和監控階段，存在平臺規模小、產品兼容性不足、數據挖掘深度不足、智能化不足等問題。此外，目前智能消防平臺的研發往往是由軟件公司驅動，對消防業務需求和傳統消防技術缺乏了解，應用場景和事件處理流程的整合和優化不足。在一定程度上，它限制了智能消防技術的發展。

在一些發達國家，智慧消防起步較早，有值得借鑒的先進經驗。以英國為例，通過數據庫對大數據進行有效管理和分析，快速收集、識別和量化風險指標參數，動態評估城市火災風險，火災隱患檢測和調查越早越好。美國NIST智能消防研究項目專注于前端智能消防設備的研發和測試，為建筑、社區、城市構建多層次的智能消防系統。從消防技術的發展趨勢來看，智慧消防是未來消防產業升級的必然方向。從戰略角度看，如何超越智慧消防，實現創新領先，是我國消防技術發展面臨的重大課題，需要消防員不斷努力。

4? 結語

該文對未來我國消防科技工作的發展方向進行了展望。針對以文物、高鐵、地鐵、城市地下空間為代表的特殊場所，提出定制化的防火理念和相應的發展規劃，并借鑒國外先進經驗，提出未來發展方向。踐行智慧消防發展理念，兼顧防火中的二次污染問題，提出智慧防火解決方案。希望該文的一些建議能為我國消防技術的發展提供更加系統、實用的參考或思路。

參考文獻

[1] 陳歡煉.基于物聯網技術的城市消防遠程監控系統設計與實現[D].長沙：湖南大學，2019.

[2] 李永學.新技術在智慧消防中的應用[J].智能建筑，2020（12）：20-21.

[3] 王靜.基于物聯網技術的消防員定位系統研究[D].西安：陜西科技大學，2018.

[4] 管永賀.消防機器人滅火救援應用技術的分析[J].消防界：電子版，2020，6（9）：57-58.

[5] 徐立波.智能消防中環境感知與溫度估算的關鍵技術研究[D].杭州：浙江理工大學，2018.

[6] 郝鵬舉.消防工程中自動化技術的應用探討[J].今日消防，2020，5（12）：12-13.