消防機器人滅火救援應用技術研究

陽永輝

摘 要：近年來，隨著科技的發展，機器人被廣泛應用于各個領域，尤其是消防，他可以代替消防員處理更加危險、緊急的情況。對于在消防中應用機器人對于我國的消防行業來說是一個壯舉。消防機器人的應用對于目前我國的滅火救援中有非常重要的作用，對于保障消防員的安全也有非常深刻的意義。本文通過闡述消防機器人的在滅火等危險情況中的應用，旨在提高救援效率、確保廣大群眾的生命財產安全的同時還可以降低消防人員的傷亡，提高消防員的從業保障。本文主要介紹消防機器人的發展歷程、應用技術、未來前景等內容，力求促進我國消防機器人的發展。

關鍵詞：消防機器人;滅火救援;應用技術;發展前景

引言：隨著我國對于科研領域的投資不斷加大，我國的科學技術也不負重眾望，取得了非常好的成果和進步，機器人的成功研發是人類歷史性的成果。21世紀以來，機器人技術也取得了更大的進步和發展，機器人的可替代性制造材料在不斷擴充，機器人的制造成本也在不斷下降，機器人的應用范圍也越來越廣泛，這對于節省人力成本是非常大的福音。在很多領域機器人已然代替人類進行相關重復簡單的操作。對于消防領域而言，應用消防機器人的需求迫在眉睫，因為消防行業的從業人員目前存在很多任務重、情況急、危險系數高的危急情況。目前消防機器人在消防領域的廣泛應用在危、急、險的救援行動中已經成為消防員的可代替品。但是目前我國消防機器人的應用還不夠成熟，仍然存在很多的問題，一定程度上影響了滅火救援的實際操作能力。為了更好的發揮消防機器人在滅火救援中作用，必須在更好的理論指導下掌握更高的技術，研發出更適合實際情況的應用型消防機器人。

一、消防機器人的理論背景

1.國外研究現狀

1986年，日本誕生了消防機器人，命名為彩虹五號機器人，這是世界上第一個應用于消防領域的機器人。消防機器人以發動機為首要驅動力，采用無線控制技術對其所有的操作行為進行控制。同時，它自帶一個監控系統和探測儀器、一個溫度傳感器和一個紅外攝像機，對火災現場的內部情況進行有效分析，首先對于現場的情況進行相關數據例如溫度、著火點等數據的采集，其次針對數據進行分析，采取相應的救援戰術。

美國對于消防機器人的研發中，對于消防機器人的外殼采用碳纖維材料，控制機器人克服巨大障礙采用履帶驅動方式。同時，它還利用無線通信技術和射頻技術進行信號搜索和數據反饋，并安裝了可拆卸水槍，將數據采集與救援行動同步進行。

此外，在挪威最新研發的消防機器人中，采用了蛇形的方式能夠更加容易靠近救援現場，并且在救援作業進行的時候能夠最大限度的減小阻力，不僅可以爬樓梯還可以穿墻，這很大程度提高了滅火救援效率。同時以其獨有的形態做媒介可以以消防水帶作為連接中樞，帶領消防人員進入現場進行下一步的救援操作，從而完成整個滅火救援行動。

2.國內研究現狀

我國在這消防機器人一領域的研究始于20世紀70年代，90年代后進行了廣泛的研究和開發。其中更具代表性的是自行式消防水炮的有效研發，該消防水炮可以在操作和移動技術方面進入火災危險場所的救援，達成更好的救援效果。21世紀之后，我國在消防機器人研發領域取得了進一步發展。2010年陜西銀河技術裝備有限公司在消防機器人研發方面取得了重大成果，將消防機器人的技術推向了另一個高度。

目前我國的消防機器人具有很多優勢，可以基于不同類型火災場景進行針對性的研究與應用，有專門的場景機器人進行專業的救援操作，如自動滅火器、攀爬、照明等功能尤為明顯;低碳環保能源可提高工作效率和質量，并增加其承載能力;引進了先進的系統設計技術，耐高溫、抗輻射能力得到提高，配備了自動安全裝置，防護功能得到進一步完善，可以更好地滿足實際需要。

二、消防機器人的發展歷程

消防機器人是現代科學技術發展的產物。它可以在火災救援中發揮重要作用，甚至取代消防員的部分工作，一定程度上降低了消防人員的傷亡率。消防工作中如果僅僅依靠人力來進行相關操作的話，對于消防人員的從業保障來說是一個未知數，所以在機器可以操作的情況下，再輔以相應的人力操作，可以在很大程度上保障消防人員的人身安全。

現在工廠越來越復雜，石化公司、隧道和地鐵的數量也在增加。在這種情況下，做好安全防范工作非常重要。此外，對于高難度地區的消防安全而言是非常難保證的，很多消防安全隱患具有突發性和緊急性的風險，沒有有效的機制來預防和處理緊急情況，這已成為社會的一個長期問題。消防機器人的研究和使用引起了大眾的關注，確保了在發生危險情況時提供有效和合理的援助。消防機器人不僅可以代替消防人員更加容易到達救援的事故現場，還可以智能分析現場的實際情況并予以反饋，為救援工作的高效開展創造良好的基礎。同時，它可以在能力范圍內有效地解決事故現場的情況，減少事故和災害的損失。

三、消防機器人運用范圍

隨著城市高樓大廈建筑數量的增加，高層建筑發生火災的可能性逐年增加。然而，高層建筑的樓層較高，火災發生后，消防員無法及時到達救援現場并按照其制定的消防預案迅速開展救援行動，這會浪費救援黃金時間，很大程度的增加了救援風險，增加傷亡風險和居民財產損失。

如果高層建筑發生火災，電梯將癱瘓，無法正常使用。消防人員只能使用外部梯子或逃生通道，這會消耗消防人員的體力并延遲救援時間。然而，如果在部署后能夠立即到達預定位置，會很大程度提高救援效率，消防機器人可以在到達救援現場后首先快速使用其身體上的消防系統滅火。雖然它不能直接救援被困人員，但它可以抑制火災的蔓延并為消防員爭取更多的救援時間。

對于具有很多化學用品的研究室和化工廠等場所而言，發生火災的危險性是成倍增加的，救援的難度也是很高的，對于這些場所而言，一旦發生火災，消防人員無法在第一時間進入救援現場，因為如果沒有足夠詳細的情況了解，沒有足夠安全的防護措施，貿然進入這樣的場所對于消防員而言很容易產生不可逆的傷害。因此，消防機器人在類似場所的就可以起到很好的效果，它不僅可以預先幫消防員探路，進入場所采集相關數據和火災發生程度，同時返送給救援人員制定出合理的救援計劃，減少二次傷害，提供可控范圍內的救援保障。消防機器人有一個數據收集記錄系統，到達研究室、化工廠等容易引發二次傷害的復雜火災現場后，消防機器人可以通過數據傳輸和圖像傳輸向消防員顯示火災情況。消防指戰員可以根據消防機器人返送的火情，立即準備裝備并制定救援計劃，到達救援地點后，他們可以迅速開展救援行動，節省寶貴的救援時間，也降低了因為不了解現場情況而產生的不必要損失和傷亡情況的發生幾率。

在地下建筑中使用消防機器人也非常重要。與地面建筑相比，地下建筑的封閉性更強、空間更小，存在災情蔓延的幾率更大?；馂陌l生之后，地下建筑內的溫度和煙氣濃度迅速上升，這也對消防員的救援產生阻礙。同時隨時可能因為火勢蔓延導致的氧氣不足產生的休克等危急情況也是很容易造成不可逆的傷害的。在地下等相對封閉的情況下發生火災使用消防機器人可以有效的提高救援行動的效率。因此，在發生嚴重火災的情況下，為了有效避免對消防員的傷害和對封閉人員的二次傷害，可根據環境條件使用消防機器人。

四、消防機器人滅火救援應用技術發展的意義

消防機器人的發展對現代社會具有重要意義和深遠影響。這是一種有效增加消防員的安全保證的途徑之一，可以提高火災和救援的有效性，挽救被困人員的生命安全，降低財產損失。消防員是一個相對危險的職業，容易產生高傷亡，火災救援也是一個在刀尖上救人的行為，甚至也出現過很多以命換命的情況。在救援場所中出現的濃煙、高溫有毒氣體的釋放等都會對消防員的救援判斷產生很嚴重的影響，甚至威脅被困人員的生命安全，嚴重影響救援行動的展開和有效進行。

然而，消防機器人是一種無生命的載體，能夠適應各種困難和危險的環境。特別是在救援現場，機器人可以忽略濃煙、高溫和有毒氣體等的影響，更容易到達消防員難以到達的地方，預先通過自己的專業技術為消防人員開展很多的情報收集功能工作，同時代替消防員執行危險任務，減少火災對消防人員造成的傷害，顯著減少消防員參與救援的人數。

此外，消防機器人的研發也采用了更先進的人工智能技術。消防機器人可以從人工智能技術的角度評估危險，自動收集環境數據，使救援人員更好地了解火災現場的實際情況，促進救援行動的順利有效開展。同時消防機器人可以在滅火救援過程中重復使用，在一定程度上降低消防救援成本。消防救援機器人的研制，對滅火救援起到了積極的作用，在一定程度上減輕了消防員的負擔，提高了滅火救援的整體水平。

五、消防機器人的優劣

消防機器人在功能性上也有很多的優勢與劣勢。首先在優勢方面，消防機器人可以采用人工智能等技術對于火場等情況進行預先的數據采集和情況分析，可以制定出更加合理有效的救援計劃，減少不必要的人員傷亡，同時可以在一定程度上提升消防從業人員的人身安全保障。其次，消防機器人是一個可以重復使用的設備，因此它的使用性較高，可以利用其設備的優勢，能夠到達消防人員去不了的救援現場，減少產生二次傷害的可能性。

但是消防機器人也存在很多的劣勢，首先因為我國對于消防機器人的研發程度還不是很充分，很多專業設備需要引進，因此會產生高額的費用，同時開發周期很長，對于整個消防行業而言，實際普及率不高。其次，消防機器人是有專業科研人員研發的，很多程序操作需要具備很高的專業素養，對于普通的消防人員而言，難以掌握或者需要一定的培訓才可以掌握，這在一定程度上又增加了人力成本。不僅針對于現場的操作，包括后期的維護與檢修都需要具備很高的技術水平，對于大多數的消防人員而言，很難有時間和精力去學習和掌握這些相對專業的技術，所以是很難在短時間就掌握并融會貫通。如果請專業的人員操作和檢修維護，又會增加很多的成本，得不償失。

六、消防機器人的發展前景

為了有效地發展消防滅火救援技術，廣泛應用消防機器人，我們需要對于目前存在的問題進行歸納總結，并針對不同問題提出改進措施，推進我國消防機器人的不斷發展。為了廣泛地應用消防機器人，我們必須首先降低消防機器人的研發成本。在不影響操作效率的前提下，盡可能研發出更多低成本的材料，合理降低消防機器人的成本，同時還需要在降低成本的基礎上，合理簡化操作流程，讓消防員對于消防機器人的操作能夠更容易上手，更好的發揮其作用。還有必要組織消防員進行規模性的學習，以便消防員在持續的培訓過程中提高他們的消防技能，提高他們對消防機器人的理解，增強他們對于消防機器人的操作能力。這樣消防員在發生火災時可以正確、快速地使用消防機器人，以防止火災蔓延，降低損失。同時可以增加消防機器人的作用，研發更好、更具適用性的性能。首先生物行走技術就是目前消防機器人的研發項目之一，生物行走技術可以讓消防機器人最大限度的模仿人類，增加其靈活性，可以在進行滅火救援過程中更適應環境，能夠更大程度的降低人工參與程度，完成更多的滅火任務，早日實現無人化。其次可以更多的研發消防機器人的人機交互信息的及時性，可以通過機器的形式將現場的火災情況對救援人員進行及時的數據更新，通過圖像等形式現場災情反饋給救援人員，制定出更符合災情的救援計劃，最大限度的降低傷亡率和損失率。

七、結語

在科學技術不斷發展的背景下，我國消防機器人的研發將越來越受到相關部門的重視和支持。越來越多的消防員認識到消防機器人的重要性，消防機器人的智能化項目也應該在消防領域推廣。通過創建智能火災和救援指揮系統，我們可以快速定位火災現場，以便及時獲取相關信息，并啟動戰略性救援行動。要結合現有的產業和技術基礎，充分利用消防科研院所等部門的技術力量，大力支持消防機器人研發企業的研發。同時，加強與國際消防機器人的技術交流和貿易合作，顯著提高我國消防機器人的生產、使用技術和研發水平。在發生火災時，消防員應充分利用他們的能力，有效地使用各種智能工具，充分發揮智能系統的作用，提高消防員的反應速度和機動能力，更好地完成火災救援行動，保護人民生命和財產安全。

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