當前消防裝備的前沿發展與展望

摘要：消防救援在很大程度上取決于消防裝備。隨著現代技術的進步，消防裝備得到了大力發展。新型消防裝備主要結合了新材料、新技術、新工藝，并融合了通信、人工智能、GIS技術等前沿科技，發展出了更加智能、高效的消防裝備，為消防救援開創了新局面。本文主要介紹了各類新型消防技術裝備的發展現狀、存在的不足以及對未來消防裝備的發展進行了展望。

關鍵詞：新技術；消防裝備；發展

引言

消防救援依靠人與裝備共同完成。在救援過程中，個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，勞動者用自己的智慧發明了滅火工具，如水袋、水囊、水龍和云梯。隨著社會的進步，消防裝備得到了進一步發展，發展出了空氣呼吸器、消防車、滅火毯以及針對不同火災的滅火器等。當前，消防裝備在傳統裝備的基礎上不斷改良與創新，結合新材料、新技術、新工藝，融合了最新的人工智能、通信技術、地理信息系統（GIS）等前沿科技，在火災監測、保護消防救援人員、提高滅火效率、減少環境污染等方面發揮著更強大的作用。

一、消防裝備的前沿發展

傳統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，如救援人員的個人穿戴裝備負重過重，大大消耗人員體力，降低滅火效率；某些滅火劑可以滅火，但滅火劑本身會在一定程度上污染環境；山林發生火災時，救援人員依靠傳統工具撲打火苗、砍伐草木打造隔離帶發揮的作用基本上是杯水車薪。這些問題的出現推動了各類新型消防裝備的應運而生，給消防救援帶來了嶄新的局面。新型消防技術主要結合了新材料、新技術、新工藝、信息及智能化等。

（一）結合新材料的新型消防裝備

近年來，依靠材料科學，消防裝備發展出了新型防火材料、滅火材料、環保材料、輕型材料等。研究發現，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，以達到更好的阻燃效果。例如，氫氧化鎂具有高熔點、不易燃的特點，在高溫下具有良好的阻燃性和抑煙性，被廣泛使用[1]。相變調溫防護服面料是一種相變材料。該相變材料在溫度觸發下可從一種相態轉變為另一種相態，并伴隨著吸熱或者放熱過程，以調節服裝溫度，因此被應用于熱防護服裝，緩解熱環境中高溫對人體的損害。同時，由于相變材料本身不具備阻燃性，有研究學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的滅火防護服，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、劉介正等人對涂有鋁膠的芳綸1313織物進行了熱防護性能和阻燃性能測試，發現涂完鋁層之后的芳綸1313織物熱防護性和阻燃性能有了較大提高[4]。

近年來，滅火劑在不斷發展，在傳統的水、二氧化碳、泡沫等滅火劑的基礎上，研制出了更多具有高滅火性能的滅火劑。例如，我國自主研發的適用于船舶消防的新型滅火劑NOVEC 1230，具有無腐蝕、低毒、強絕緣、低儲存壓力、良好的運輸性能、安全性等諸多優點。消防科研單位相繼推出SD系列和YSP系列水性滅火劑，使我國在該領域處于世界前列[5]。多數滅火劑具有較為復雜的化學成分，使用后，對環境會造成一定的破壞。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，對環境造成一定的負荷。近年來逐漸出現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，其原材料及燃燒產物均無毒無害，滅火效果好。

消防個體裝備正朝著輕量化的方向發展，如空氣呼吸器、防護服等。氣凝膠是最輕的固體，是一種具有網絡結構的納米多孔固體材料，具有低導熱性和低密度特性，被用作超級隔熱材料。同時，由氣凝膠制成的消防斧在相同的隔熱效果下更輕、更薄，減輕了消防員的負擔[6]。

（二）結合新技術的新型消防裝備

技術的發展為消防技術裝備的發展提供了強大的動力。主要表現在技術的革新、技術的交叉結合、技術的綜合運用方面，發展出了消防直升機、多功能消防車、建筑自動消防設施設備等。

1.技術革新。細水霧滅火是近年來大力推廣的技術。細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，以水為滅火劑對環境、人員均無損害和污染。細水霧滅火劑能夠撲滅A、B、C類火災，由于其電絕緣性好，甚至能夠有效撲救帶電設備火災。實現細水霧滅火的一個關鍵部件是水霧噴頭。一定壓力的水通過細水霧噴頭，在壓力作用下沿彈簧、噴嘴和噴嘴芯圍成的螺旋空間產生高速旋轉運動，水流到達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。這一小小的技術改造，用小成本實現了大功能。

2.技術交叉結合。直升機機動性強、靈活性好，具備懸停能力，逐漸應用于森林滅火及城市高層、超高層滅火。消防直升機在直升機的基礎功能上增加了消防滅火功能，從最初搭配吊桶，發展到搭配消防水炮實現點對點持續高壓滅火以及搭配消防水箱方便取水、放水。機載電臺以及直升機中的圖像傳輸系統和警報設備還可以進行火災偵察和空中指揮等，展示出了技術交叉結合的優勢。近年來，我國自主研發了一款投彈式高層建筑干粉消防車。該消防車每顆炮彈內置3.6kg的高效干粉滅火劑，并采用先進的發射技術對高層樓房指定位置發射滅火彈，不會爆炸、不會傷及人身安全、不會對物品有所損壞，可循環填充，使用效率高[7]。

3.技術綜合型。近年來，隨著城市規模的擴大，高層與超高層建筑涌現，給建筑消防工作帶來巨大挑戰。除在建筑材料、結構、布局等方面做好本質安全以外，目前發展出了一套較為齊全的建筑消防設施，如火災探測系統、滅火系統、報警系統、消防照明系統、消防監控系統、防煙排煙系統等，并植入自動控制技術，實現自動化數據采集及設備運行等功能，在建筑防火滅火中發揮著巨大作用。另外，還有遠程滅火偵察拋投系統，具備一機七能，可以拋射滅火彈、視頻、氣體偵察球，還可以進行破玻、錨鉤發射，在水域救援方面可以進行救生圈、繩索拋射。

（三）結合信息化、智能化、自動化的新型消防裝備

通信技術、人工智能、地理信息系統等前沿科技給消防裝備注入了新鮮血液。

1.通信技術。利用更快的通信技術，可實現視頻及作戰指令傳輸高效化。例如，通過換用5G專網，使用最頻繁的各類視頻傳輸方式：單兵圖傳、布控球、車載圖傳、無人機和單兵圖傳聯用的實時數據傳遞速度得到提升、視頻傳輸的畫質更清晰，為各級指戰員提供更加科學、客觀的決策依據[8]。

2.地理信息系統。GIS在消防救援過程中為決策、指揮提供信息。接警：電話自動定位報警者的位置。決策：通過地理信息系統，掌握適時信息，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。指揮：將數據反饋給指揮部門，提高指揮救援效率[9]。

3.智能化。近年來涌現了大量消防智能化裝備，如消防滅火偵察機器人、消防中倍泡沫滅火偵察機器人、消防排煙滅火機器人、水下機器人。在“人不能近、人不能及、人不能為”的有毒、易燃、易爆危險環境下，消防機器人可替代消防員進入該環境開展探測、搜救、滅火等救援工作，保護消防員的人身安全，收集現場數據信息。

4.物聯網。物聯網消防技術是通過條碼、射頻技術、傳感器等各種信息傳感設備實時采集建筑物內所有消防設施的各種數據，同時與互聯網結合，形成一個巨大網絡的綜合技術，被廣泛應用于消防監管部門。

5.無人機。無人機技術在消防救援過程中發揮著多面手的作用，可以實現高清攝像和夜視儀、紅外熱成像、氣體分析儀、建模測繪、物資拋投、緊急廣播、強光照明、機載滅火彈、滅火劑、聲波滅火等功能[10]。江蘇某公司開發的森林滅火無人機，可同時載荷兩枚250kg滅火彈，對準火點空中投放，二次爆破滅火面積可達500m2。

（四）結合新工藝的新型消防裝備

消防員滅火防護服的隔熱層起著耐高溫隔熱的作用，在滅火救援中可保護救援人員免受高溫和熱輻射的傷害。傳統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，而國外通過改進無紡技術工藝，采用水刺技術方法生產的隔熱層具有三維立體結構，表面平整，均勻度好，隔熱性能強，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、當前新型消防裝備的不足

（一）設備成本高

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

（二）實用性不強

近年來，許多企業看好新型消防裝備的市場潛力，大力推進消防裝備的研發，對消防裝備注入了許多“亮眼”的科技元素。然而，在實際上，許多僅供展示使用，真要投入使用，會產生各種問題，不能大力推廣應用。

（三）人員操作應用能力跟不上

由于新型消防裝備是新生事物，需要救援人員從頭學習，部分人員對此有抵觸心理，關鍵時刻更愿意用更順手、更熟悉的傳統裝備。新型消防裝備技術含量較高，對操作人員的素質要求較高，導致新型消防裝備成為少部分人能夠操作的工具，并不能發揮緊急救援的作用。

（四）自主研發力度不夠

新型消防裝備研發成本高，回報周期長，部分企業對研發不愿意投入過多，而是通過直接引進國外的技術或者仿制成熟的產品來實現產品升級，缺乏自主創新能力。

三、消防裝備發展展望

隨著社會的進步，消防裝備得到大力發展。未來消防裝備的發展仍具有非常大的潛力，其發展仍依賴于新材料、新技術、新工藝以及前沿科技。一方面，仍舊需要加大基礎學科建設，提高基礎科學如材料科學、化學、機械學、人機工程等的科研力度，為消防技術的發展提供強大的支撐力。另一方面，要加大學科之間的交流和融合，不應單純就研究消防裝備而研究消防裝備，應注重學科之間的交流和學習，走出固化的思維模式，把各類研究新成果應用到消防裝備的發展中來。在促進消防裝備發展的同時，也應認識到存在的不足，注重實用性、可操作性、經濟性。通過舉辦專家論證、實踐測試等方式，不斷完善和改進，真正使新型消防裝備發揮出強大作用。

結語

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大助力，未來新型消防裝備可以沿著新材料、新技術、新工藝以及通信、人工智能、GIS、物聯網等技術融合的思路進行創新發展。同時，應認識到新型消防裝備研發過程中可能會存在的問題，應在成本、實用性、可操作性方面多加思考，加大自主創新力度，使未來的消防裝備向更加先進、經濟、合理的方向邁進。

參考文獻

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作者簡介：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。