消防機(jī)器人滅火救援應(yīng)用技術(shù)的分析

遠(yuǎn) 方

（煙臺市消防救援支隊(duì)，山東 煙臺 264000）

消防機(jī)器人主要是一種可自主移動的機(jī)器人，一般分為消防救援機(jī)器人和特種消防機(jī)器人。在消防救援中，可以利用消防機(jī)器人將各種火災(zāi)現(xiàn)場信息采集并傳輸至控制室中，利用遙控操作實(shí)現(xiàn)滅火救援。在救援過程中，消防機(jī)器人可以通過移動視覺傳感器來感知火災(zāi)現(xiàn)場的狀況，利用紅外攝像頭對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行信息采集，并將這些信息傳輸至控制室中，控制室內(nèi)的工作人員可以通過屏幕上顯示的火災(zāi)現(xiàn)場圖像判斷出火災(zāi)現(xiàn)場是否存在危險(xiǎn)。如果存在危險(xiǎn)，消防機(jī)器人就會向工作人員發(fā)出警告。在救援過程中，工作人員可以通過操控消防機(jī)器人來移動到火災(zāi)現(xiàn)場附近進(jìn)行滅火救援，這樣可以提高工作效率，減少資源浪費(fèi)。

1 消防機(jī)器人的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域

消防機(jī)器人作為一種新型的智能機(jī)器人，具備多種優(yōu)點(diǎn)，如操作簡便、運(yùn)動靈活、性能可靠等。同時(shí)，消防機(jī)器人具有一定的獨(dú)立性和自主性，能夠有效彌補(bǔ)人類在滅火救援中的不足。由于消防機(jī)器人具備多種功能，如地形感知、環(huán)境探測、信息傳輸?shù)龋沟孟罊C(jī)器人在滅火救援時(shí)能夠更加準(zhǔn)確地收集和傳遞火災(zāi)現(xiàn)場信息。而智能技術(shù)的應(yīng)用，使得消防機(jī)器人在火災(zāi)發(fā)生后能夠自主分析火災(zāi)情況，并根據(jù)火災(zāi)情況制定出最佳的滅火救援方案。同時(shí)，消防機(jī)器人還具有遠(yuǎn)程操控和智能感知功能。基于此，在消防工作中使用消防機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)對多種類型火災(zāi)現(xiàn)場信息的實(shí)時(shí)傳輸和處理。但是目前階段，消防機(jī)器人主要應(yīng)用于高層建筑、石油化工等領(lǐng)域[1]。

1.高層建筑具有較高的樓層數(shù)和空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，并且還存在一定的安全隱患和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在高層建筑中使用消防機(jī)器人進(jìn)行滅火救援時(shí)，能夠有效降低消防員的勞動強(qiáng)度，并且可以提高救援效率和工作質(zhì)量。高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi)后，在短時(shí)間內(nèi)就會形成較大規(guī)模的火勢。而如果在火災(zāi)發(fā)生后選擇使用消防機(jī)器人進(jìn)行滅火救援時(shí)，能夠迅速到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行滅火作業(yè)。并且消防機(jī)器人還可以在火勢較大的情況下啟動自帶電源為消防車提供動力，使其能夠順利進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行滅火作業(yè)。

2.石油化工企業(yè)屬于高危企業(yè)，一旦發(fā)生火災(zāi)會造成嚴(yán)重后果。在石油化工企業(yè)中使用消防機(jī)器人進(jìn)行滅火救援時(shí)，可以對各種危險(xiǎn)化學(xué)品的特性以及可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行分析和檢測，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。而消防機(jī)器人在火災(zāi)發(fā)生后能夠根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)制定出最佳的滅火救援方案并對現(xiàn)場人員進(jìn)行指揮和疏導(dǎo)，將石油化工企業(yè)的傷亡率降低到最低水平。

3.地震、洪澇災(zāi)害對人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。在發(fā)生地震、洪澇災(zāi)害時(shí)會造成房屋倒塌、道路坍塌等情況。在這種情況下使用消防機(jī)器人進(jìn)行滅火救援可以有效提高救援效率和安全性。由于在地震和洪澇災(zāi)害發(fā)生后，受災(zāi)面積較大且較為分散，這就使得救援難度加大。而消防機(jī)器人在地震和洪澇災(zāi)害發(fā)生后能夠快速到達(dá)受災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行滅火作業(yè)并對災(zāi)情進(jìn)行評估[2]。

4.城市交通事故是導(dǎo)致城市發(fā)生火災(zāi)的重要原因之一。而消防機(jī)器人可以在城市交通事故發(fā)生后及時(shí)對事故現(xiàn)場進(jìn)行檢測和測量，并根據(jù)實(shí)際情況制定出最佳的救援方案。但是在城市交通事故中使用消防機(jī)器人進(jìn)行滅火救援時(shí)，由于現(xiàn)場環(huán)境較為復(fù)雜，因此在消防機(jī)器人到達(dá)現(xiàn)場后需要對現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)勘查，同時(shí)還要對周邊環(huán)境進(jìn)行測量和分析，以此為后續(xù)救援工作提供參考依據(jù)。

2 消防機(jī)器人技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

我國消防部門高度重視消防機(jī)器人技術(shù)的研究與應(yīng)用，并在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用，取得了顯著成效。例如，我國某消防部門通過在某高層建筑中安裝消防機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了對建筑內(nèi)部進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測的目的，并利用消防機(jī)器人對火災(zāi)進(jìn)行撲救。消防部門還在某大型超市中安裝了消防機(jī)器人，并在相關(guān)區(qū)域內(nèi)開展了火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)器人能夠有效完成火情監(jiān)測任務(wù)。目前，我國已經(jīng)研制出多款消防機(jī)器人產(chǎn)品，主要包括履帶式機(jī)器人、輪式機(jī)器人和輪式遙控機(jī)器人等。其中，履帶式機(jī)器人能夠在復(fù)雜的環(huán)境中自主行走；輪式機(jī)器人主要用于在各種不同的地面上進(jìn)行作業(yè)；輪式遙控機(jī)器人主要用于執(zhí)行一些復(fù)雜的任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的有效監(jiān)測，提高滅火救援效率，我國在多個(gè)消防部門中安裝了一系列消防機(jī)器人產(chǎn)品。例如，在某大型商場中安裝了多款消防機(jī)器人產(chǎn)品。其中包括履帶式遙控消防車、履帶式水罐車、履帶式移動排煙消防車、履帶式滅火救援車等。在對消防機(jī)器人進(jìn)行研究過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國對于消防機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中于以下幾個(gè)方面：一是對消防機(jī)器人的路徑規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了研究；二是對消防機(jī)器人的自適應(yīng)控制技術(shù)進(jìn)行了研究；三是對消防機(jī)器人的智能化進(jìn)行了研究；四是對火災(zāi)預(yù)警技術(shù)進(jìn)行了研究；五是對滅火救援技術(shù)進(jìn)行了研究[3]。

3 消防機(jī)器人滅火救援技術(shù)在消防救援中的應(yīng)用策略

3.1 消防救援中的遠(yuǎn)程遙控

消防機(jī)器人遠(yuǎn)程遙控技術(shù)主要應(yīng)用在消防救援中，可以對現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至控制室，為消防指揮人員提供現(xiàn)場的圖像、視頻信息，便于消防指揮人員根據(jù)圖像信息進(jìn)行現(xiàn)場情況的了解，并對其進(jìn)行分析與處理。利用遠(yuǎn)程遙控技術(shù)，可以為消防工作提供便利條件，有效提升消防工作效率。

遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及終端控制模塊三個(gè)部分組成。網(wǎng)絡(luò)通信模塊通過有線網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制中心進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場設(shè)備的功能，為消防工作提供便利條件。數(shù)據(jù)處理模塊通過對傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，然后將處理后的數(shù)據(jù)傳輸至終端控制模塊中，最后通過終端控制模塊與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控功能。遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)在工作時(shí)需要對圖像、視頻等信息進(jìn)行傳輸，為了保證信息的可靠性和真實(shí)性，需要采用無線通訊方式，同時(shí)要確保無線通訊信號的穩(wěn)定性和安全性。

為了提升消防救援的安全性和有效性，遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)還具有一定的自我保護(hù)功能。比如：火災(zāi)發(fā)生時(shí)，控制中心可以利用終端控制模塊發(fā)出火災(zāi)現(xiàn)場信號，并且利用消防機(jī)器人對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測；當(dāng)監(jiān)測到異常情況時(shí)，終端控制模塊會自動斷開與現(xiàn)場的連接，從而避免信息泄露。通過以上技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對消防機(jī)器人的遠(yuǎn)程遙控操作。除此之外，遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)還可以對現(xiàn)場火災(zāi)進(jìn)行預(yù)測與分析，從而提高滅火救援的效率和安全性。

3.2 滅火救援中的智能監(jiān)測

在火災(zāi)救援過程中，利用智能監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握火災(zāi)現(xiàn)場信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。在火災(zāi)現(xiàn)場，機(jī)器人的監(jiān)測系統(tǒng)會通過無線傳感器將現(xiàn)場信息傳輸至控制室，控制室中的專家可以對現(xiàn)場情況進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和指揮。在智能監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)控中心通過對消防機(jī)器人的無線傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)中，利用智能分析系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。在火災(zāi)救援過程中，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)不同火災(zāi)情況設(shè)置不同的監(jiān)測指標(biāo)。例如在火災(zāi)初期，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以將現(xiàn)場溫度、煙霧濃度等信息進(jìn)行采集并傳輸至控制室中。當(dāng)消防機(jī)器人的無線傳感器發(fā)生故障時(shí)，智能監(jiān)測系統(tǒng)還可以通過控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和指揮。另外，在消防機(jī)器人出現(xiàn)故障時(shí)，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)故障類型及時(shí)開展相應(yīng)的救援工作。例如當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)生爆炸時(shí)，智能監(jiān)測系統(tǒng)會對爆炸位置、爆炸能量等進(jìn)行詳細(xì)記錄并傳輸至控制室中，在控制室中對爆炸信息進(jìn)行分析處理，為后續(xù)的滅火救援工作提供參考[4]。

3.3 消防救援中的破拆

1.破拆前的準(zhǔn)備。工作在消防救援中，破拆是一項(xiàng)技術(shù)難度較高的操作。首先要對被救者進(jìn)行營救，再利用破拆工具對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行破拆。由于火災(zāi)現(xiàn)場的溫度較高，火場內(nèi)的濃煙也較多，因此在救援過程中，破拆人員要注意自身安全。另外，在破拆時(shí)需要注意對被救者造成傷害的可能性，避免出現(xiàn)不必要的人員傷亡。破拆工具分為多種，主要包括破拆鉗、破拆鉆機(jī)、液壓剪、液壓擴(kuò)張器、液壓頂、液壓擴(kuò)張管等。在實(shí)際救援時(shí)，要根據(jù)具體情況選擇合適的破拆工具。

2.破拆動作要領(lǐng)。在進(jìn)行破拆動作時(shí)，消防員要嚴(yán)格按照規(guī)定動作進(jìn)行操作，確保破拆動作規(guī)范有效。例如：消防員在對被救者實(shí)施救援時(shí)，首先要保護(hù)好被救者的頭部，然后將被救者放置在固定支架上并固定好，再利用液壓剪對被救者周圍進(jìn)行破拆式救援。破拆操作人員要站在被救者旁邊進(jìn)行操作，不能讓被救者自行爬出火災(zāi)現(xiàn)場。

3.破拆過程中的注意事項(xiàng)。消防救援中的破拆工作非常重要，直接影響到救援工作能否順利開展。所以在破拆過程中要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行操作。首先要做好安全措施，避免出現(xiàn)被救者墜落、物品掉落等情況。其次要注意防止被救者在破拆過程中發(fā)生意外。最后要控制好破拆力，避免對被救者造成二次傷害。

4.破拆工具的選擇。在救援工作中，消防員可以使用液壓千斤頂、液壓擴(kuò)張器等工具對被救者周圍進(jìn)行破拆。首先要確定破拆點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，然后根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的工具進(jìn)行破拆。例如：在對被救者實(shí)施營救時(shí)，可以使用液壓千斤頂對被救者周圍進(jìn)行破拆式救援；如果被救者處于高處時(shí)，可以使用液壓擴(kuò)張器對被救者周圍進(jìn)行破拆式救援。此外，消防員還要注意工具的選擇問題。由于不同的工具具有不同的特性和功能，所以在選擇時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。例如：消防云梯、液壓擴(kuò)張器等都可以對被救者實(shí)施破拆式救援。

3.4 火災(zāi)現(xiàn)場的偵察

在火災(zāi)現(xiàn)場救援中，消防機(jī)器人在火災(zāi)現(xiàn)場可以自動采集火災(zāi)現(xiàn)場信息，對火災(zāi)現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行監(jiān)控，并將檢測到的信息傳輸至控制室。當(dāng)出現(xiàn)火情時(shí)，消防機(jī)器人可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析，確定火情的具體情況，并對火情進(jìn)行快速的判斷。在機(jī)器人現(xiàn)場應(yīng)用過程中，應(yīng)保證機(jī)器人與被救援對象之間的距離在100m 左右。在進(jìn)行火災(zāi)救援時(shí)，消防機(jī)器人應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇工作模式。當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場有較多濃煙時(shí)，消防機(jī)器人可將其設(shè)置為全動力模式；當(dāng)有較大火焰時(shí)，消防機(jī)器人可將其設(shè)置為半動力模式；當(dāng)火勢蔓延速度較快時(shí)，消防機(jī)器人應(yīng)將其設(shè)置為動力模式。由于消防機(jī)器人對火災(zāi)現(xiàn)場情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和測量分析后，可以確定火情的具體情況，并根據(jù)火情情況做出正確的救援決策。但是現(xiàn)階段的消防機(jī)器人還不能完全代替消防員進(jìn)行火災(zāi)救援。因?yàn)楝F(xiàn)階段的消防機(jī)器人只能檢測到火災(zāi)現(xiàn)場的一些數(shù)據(jù)信息，而無法對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行詳細(xì)的檢測和分析。因此，在實(shí)際工作中應(yīng)該合理地利用消防機(jī)器人來提高工作效率和質(zhì)量[5]。

3.5 火災(zāi)現(xiàn)場的輔助滅火

1.輔助滅火。消防機(jī)器人在進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場偵查之后，能夠幫助消防隊(duì)員快速確定火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際情況，并為消防隊(duì)員提供滅火救援的方向，通過對火場的實(shí)際情況進(jìn)行分析，可以有效地確定滅火救援的方案，使滅火工作能夠取得更加良好的效果。

2.協(xié)助搜救。消防機(jī)器人具有很好的偵察能力，在火災(zāi)現(xiàn)場中對火場進(jìn)行搜索，能夠幫助消防隊(duì)員快速地找到被困人員，并對被困人員進(jìn)行救助。在搜救過程中，可以有效地避免對被困人員造成二次傷害，提高搜救工作的效率[6]。

3.協(xié)助破拆。消防機(jī)器人能夠?qū)ㄖ?nèi)部進(jìn)行全方位的探查，在火災(zāi)現(xiàn)場中對建筑內(nèi)部進(jìn)行觀察和探測之后，能夠有效地發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)部存在著一些可以利用的空間以及可利用資源。消防機(jī)器人可以對這些可利用資源進(jìn)行深入挖掘，使建筑內(nèi)部的空間得到充分的利用。在火災(zāi)現(xiàn)場中建筑內(nèi)出現(xiàn)大量火勢時(shí)，可以借助消防機(jī)器人進(jìn)行輔助滅火。在火災(zāi)現(xiàn)場中，消防隊(duì)員通過消防機(jī)器人進(jìn)行火勢探測和了解之后，可以選擇合適的滅火手段進(jìn)行滅火工作。在撲救火災(zāi)時(shí)，可以利用消防機(jī)器人搭載火焰噴射器等設(shè)備對火情進(jìn)行有效的控制和撲滅。

4 結(jié)語

現(xiàn)階段我國消防機(jī)器人存在著以下問題：首先，我國現(xiàn)有的機(jī)器人還不能完全代替消防員的工作，在火災(zāi)救援中發(fā)揮的作用有限。其次，在火控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中存在著一些缺陷，需要改進(jìn)和完善。最后，在機(jī)器人發(fā)生故障時(shí)，消防員無法及時(shí)有效地進(jìn)行維修。我國消防領(lǐng)域需要不斷提高自身科技水平和技術(shù)含量，以滿足火災(zāi)救援工作對消防機(jī)器人的需求。同時(shí)還應(yīng)該加強(qiáng)對我國消防機(jī)器人滅火救援應(yīng)用技術(shù)的研究和開發(fā)力度，從而提高我國消防機(jī)器人在火災(zāi)救援工作中的應(yīng)用效果和效率。