多功能消防救援靴的功能與設(shè)計(jì)探究

宓樂壯 劉晉軍 蔣金佐 吳琦鳴 王紫崴

摘要：消防救援隊(duì)伍作為國(guó)家綜合性應(yīng)急力量，救援任務(wù)復(fù)雜多變。面對(duì)高層建筑、地下車庫(kù)、大跨度廠房、?；穫}(cāng)庫(kù)等需要應(yīng)急救援的突出情況。如何提高消防指戰(zhàn)員火災(zāi)撲救和搶險(xiǎn)救援能力、提升消防救援隊(duì)伍戰(zhàn)斗力，是當(dāng)前我們迫切需要解決的問題。其中，個(gè)人防護(hù)裝備又是進(jìn)一步提升消防救援隊(duì)伍整體滅火救援能力、保障群眾生命財(cái)產(chǎn)安全的基礎(chǔ)?；诖?，文章對(duì)“多功能消防救援靴的功能與設(shè)計(jì)探究”進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：多功能;救援靴;感應(yīng)裝置

中圖分類號(hào)：TU998.13? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2021）08-0021-03

1? 項(xiàng)目研究的發(fā)展趨勢(shì)

應(yīng)急管理部在《2019年安全生產(chǎn)應(yīng)急救援工作要點(diǎn)》中提出“要加強(qiáng)安全生產(chǎn)應(yīng)急救援隊(duì)伍和基地建設(shè)，推進(jìn)法規(guī)標(biāo)注職能體系建設(shè)，強(qiáng)化應(yīng)急準(zhǔn)備，提升應(yīng)急救援能力，著眼應(yīng)對(duì)重特大、復(fù)雜生產(chǎn)安全事故需要，加快推進(jìn)應(yīng)急救援關(guān)鍵裝備輕型化、智能化、模塊化建設(shè)?！?/p>

從當(dāng)前情況看，我國(guó)的裝備的發(fā)展重點(diǎn)更注重于增加裝備的種類、提高裝備的性能、改良裝備的特點(diǎn)等。我國(guó)救援裝備對(duì)于智能化、精細(xì)化、多樣化等方向還有待提高，這也是當(dāng)前發(fā)展救援裝備的核心。

作為一名基層消防員，筆者所在的消防救援站，每年會(huì)處置上百起火災(zāi)事故，其中難免會(huì)有犧牲的火災(zāi)案例。筆者常常思考：我們能否設(shè)計(jì)一種裝備，能夠有效的保護(hù)消防指戰(zhàn)員，讓救援工作實(shí)現(xiàn)智能化，從而降低消防指戰(zhàn)員的自身傷亡，提高處置災(zāi)害救援事故的能力，并極大保護(hù)消防指戰(zhàn)員的生命安全。為此，筆者在本文中對(duì)多功能消防救援靴的功能與設(shè)計(jì)進(jìn)行探究。

在高層建筑、地下車庫(kù)、大跨度廠房、?；穫}(cāng)庫(kù)等事故現(xiàn)場(chǎng)，大部分都是我們消防指戰(zhàn)員去救援，在這些大型的災(zāi)害下，消防指戰(zhàn)員的安全問題需要得到保障。當(dāng)今趨勢(shì)下，沒有及時(shí)運(yùn)用新型科技對(duì)單兵裝備進(jìn)行有效的創(chuàng)新，使得消防救援隊(duì)伍在大型災(zāi)害救援工作中實(shí)戰(zhàn)能力下降，自身危險(xiǎn)性增加。因此，對(duì)于消防指戰(zhàn)員而言，多功能消防救援靴的應(yīng)用顯得尤為迫切。

隨著救援需求的增加，對(duì)救援裝備產(chǎn)生了直接的影響，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，救援裝備必定會(huì)朝著智能化、精細(xì)化、多樣化等方向發(fā)展，使其更好地服務(wù)于消防指戰(zhàn)員。

2? 項(xiàng)目研究的背景

通過查閱資料可知，在我國(guó)消防救援隊(duì)伍所配備的搶險(xiǎn)救援裝備中，國(guó)外產(chǎn)品占主導(dǎo)地位：

美國(guó)進(jìn)口滅火防護(hù)靴，靴幫材料采用頭層防水阻燃皮革，配有同皮質(zhì)拉環(huán)，便于消防指戰(zhàn)員能夠迅速套穿;從靴外底起至靴口最低處的高度不應(yīng)低于355mm，靴底為特殊的雙重密度阻燃橡膠材料，能夠在長(zhǎng)時(shí)間的穿著下減緩疲勞，靴底具有良好的防滑、耐熱、耐油、耐酸堿性能;芳綸縫合技術(shù)，使整靴更加結(jié)實(shí)耐熱;同時(shí)，結(jié)合消防員的職業(yè)特性，采用舒適的針織防水內(nèi)襯以及抗菌防臭緩沖鞋墊，腳踝處加強(qiáng)墊保護(hù)。

進(jìn)口哈維克消防員滅火防護(hù)靴，靴幫和鞋底均為手工硫化橡膠，適用于建筑火災(zāi)救援、普通火災(zāi)救援、海事火災(zāi)救援等，高性能抗電絕緣鞋外底，隔熱性能3級(jí)，具有防寒性能、表面防滑性能、防燃油侵蝕鞋外底、鞋跟吸能性能、防穿刺穿透性能、腳趾防護(hù)性能、隔絕熱接觸性能。襯里材料采用高品質(zhì)超舒適的梭織全棉帆布;靴幫材料是具備優(yōu)異隔熱性的多層防火阻燃橡膠材料;靴底為全鋼夾層，環(huán)氧樹脂包覆的全鋼夾層，具備抗腐蝕性能。

另外，耐克生產(chǎn)的一款自動(dòng)系鞋帶的運(yùn)動(dòng)鞋，它最大的亮點(diǎn)是無需用戶彎腰系鞋帶，除此之外，球鞋內(nèi)置的傳感器甚至還能實(shí)時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況來自動(dòng)調(diào)整松緊度，要實(shí)現(xiàn)這一功能，離不開三個(gè)關(guān)鍵因素：電池、馬達(dá)和傳感器。它的工作原理很簡(jiǎn)單，當(dāng)用戶穿上球鞋時(shí)，壓力傳感器會(huì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)便會(huì)收緊鞋帶到最合適腳型的松緊度。

某公司推出的一款產(chǎn)品，擁有自動(dòng)收縮和開啟功能，控溫系統(tǒng)可改變鞋內(nèi)溫度，通過手機(jī)App控制，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、卡路里消耗等數(shù)據(jù)都可以通過鞋底部的傳感器同步到App中。與此同時(shí)，傳感器還可以實(shí)時(shí)檢測(cè)鞋底的磨損程度。

根據(jù)上述資料不難發(fā)現(xiàn)，雙重密度阻燃橡膠材料的應(yīng)用大幅度提升了消防救援靴的防滑、耐熱、耐油、耐酸堿性能。而電子器件的應(yīng)用使消防救援靴更加舒適，同時(shí)賦予了消防救援靴更多的保護(hù)能力。

3? 項(xiàng)目研究的意義

消防救援人員作為應(yīng)急救援的主要力量，其自身安全尤為重要。在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，消防救援靴智能化有很大的發(fā)展空間，當(dāng)前消防救援靴只具備基本的防護(hù)能力，功能相對(duì)單一，難以在救援過程中很好的協(xié)助救援人員完成任務(wù)。如：2019年3月21日江蘇省鹽城市響水縣天嘉宜化工有限公司發(fā)生特別重大爆炸事故。救援過程中，有不少消防指戰(zhàn)員因踏入化學(xué)廢水而導(dǎo)致足部受到不同程度的損傷，如果在消防救援靴的底部安裝危化品感應(yīng)裝置，便能夠有效的感知周圍環(huán)境，及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)。

4? 項(xiàng)目研究的主要內(nèi)容

本項(xiàng)目基于消防救援人員在處置各類突發(fā)災(zāi)害時(shí)所遇到的問題及事故展開研究，所設(shè)計(jì)出的多功能消防救援靴，對(duì)一線消防救援人員的足部安全保障有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4.1? 設(shè)計(jì)理念

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)中突出以人為本的理念

筆者的思路是解決“裝備—人—裝備”中存在的問題，其研究的出發(fā)點(diǎn)是通過電子技術(shù)手段把研究項(xiàng)目變?yōu)閷?shí)體產(chǎn)品，使產(chǎn)品更適合消防救援隊(duì)伍，為廣大消防指戰(zhàn)員的安全提供保障。通過對(duì)消防救援靴的改進(jìn)和增加功能來提高消防隊(duì)員的安全，將定位技術(shù)、障礙感應(yīng)、應(yīng)急照明與消防救援靴相結(jié)合，具有廣闊的應(yīng)用前景。

該智能化消防救援靴靴筒處有定位器，方便拆卸，設(shè)計(jì)合理。靴側(cè)面設(shè)有障礙感應(yīng)器，便于感應(yīng)障礙物。靴正前方有應(yīng)急照明燈，體積小、亮度強(qiáng)、光色好。當(dāng)消防救援隊(duì)員穿戴智能消防救援靴后，后臺(tái)能夠?qū)崟r(shí)掌握各個(gè)消防隊(duì)員的位置信息，提高處置各類災(zāi)害事故的能力，保障消防隊(duì)員的生命安全。

（2）產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用多種研究理論

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中，通過文獻(xiàn)分析法、調(diào)查問卷法、案例分析法、實(shí)地調(diào)研法等方法，全方位、多角度的了解國(guó)內(nèi)外消防救援靴現(xiàn)狀，進(jìn)一步梳理其相關(guān)功能，全面、正確的了解所研究的問題，進(jìn)而對(duì)消防救援靴的功能拓展提供更有效的幫助。

（3）產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的科技理念

本項(xiàng)目研究的消防救援靴運(yùn)用科技手段，在消防救援靴靴筒處設(shè)有定位器，靴側(cè)面設(shè)有?；犯袘?yīng)器與壓力感應(yīng)器，靴正前方有應(yīng)急照明燈。

4.2? 功能需求

（1）定位裝置：例如，在2019年四川涼山森林火災(zāi)，因風(fēng)向突變?cè)斐?7名森林消防指戰(zhàn)員和3名地方干部群眾犧牲?；饒?chǎng)救援的現(xiàn)場(chǎng)具有極強(qiáng)的危險(xiǎn)性，火災(zāi)蔓延迅速、時(shí)間長(zhǎng)、消防指戰(zhàn)員撲滅難度大，因此很容易對(duì)消防指戰(zhàn)員造成傷害。消防救援人員在救援過程中，在濃煙條件下，以及對(duì)地形的不熟悉，可能會(huì)導(dǎo)致救援人員迷失。而本項(xiàng)目設(shè)想的消防救援靴在靴筒處設(shè)有定位裝置和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，依托智能化的遠(yuǎn)程定位系統(tǒng)，在后臺(tái)實(shí)時(shí)顯示人員位置，便于指揮救援人員脫離險(xiǎn)境。

（2）?；犯袘?yīng)裝置：在一些重特大危化品火災(zāi)中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，救援人員難免會(huì)踩到化學(xué)廢水，從而導(dǎo)致足部受到不同程度的損傷。本項(xiàng)目設(shè)想的消防救援靴在靴子底部裝有?；犯袘?yīng)裝置，它是通過光感實(shí)現(xiàn)?；犯袘?yīng)的作用，光控元件與光學(xué)元件是光感傳感器的主要部件，當(dāng)光纖發(fā)生強(qiáng)弱變化時(shí)，光控元件就會(huì)根據(jù)光纖的強(qiáng)弱進(jìn)行感應(yīng)，利用電子技術(shù)和光學(xué)原理之間的融合，實(shí)現(xiàn)二者之間的契合，通過光感傳感器，讓電子設(shè)備進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣就能夠有效感知周圍環(huán)境，及時(shí)排除風(fēng)險(xiǎn)。

（3）壓力感應(yīng)裝置：在一些重特大火災(zāi)或者森林火災(zāi)中，會(huì)面臨救援難度大、時(shí)間跨度長(zhǎng)、危險(xiǎn)系數(shù)高的情況。當(dāng)消防員穿上救援靴時(shí)壓力傳感器會(huì)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)便會(huì)收縮靴筒，從而達(dá)到最舒適的松緊度。本項(xiàng)目設(shè)想的消防救援靴能夠使長(zhǎng)時(shí)間奮戰(zhàn)在一線的消防指戰(zhàn)員始終保持穿著舒適性，為靈活應(yīng)對(duì)急難險(xiǎn)重任務(wù)提供了保障。

（4）應(yīng)急照明：消防救援人員在滅火救援行動(dòng)中，經(jīng)常需要深入視線較差的環(huán)境進(jìn)行救援，而本項(xiàng)目設(shè)想的消防救援靴能在救援人員處于惡劣環(huán)境時(shí)，手動(dòng)或后臺(tái)輔助開啟應(yīng)急照明燈，對(duì)消防員搜救被困人員具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，極大提升救援人員搜尋被困者的效率。

5? 項(xiàng)目研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)

5.1? 本項(xiàng)目研究的重點(diǎn)

（1）如何利用電子技術(shù)和大數(shù)據(jù)平臺(tái)，有效保證救援靴整體性能的可靠性。為滿足整體性能的可靠性，我們考慮將消防救援靴安裝的定位裝置、?；犯袘?yīng)裝置與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)時(shí)了解每名消防指戰(zhàn)員在平時(shí)演習(xí)和訓(xùn)練中的情況，進(jìn)而有效了解多功能消防救援靴的可行性。

（2）在面對(duì)惡劣環(huán)境時(shí)，如何確保多功能消防救援靴性能的正常使用。比如，在撲救森林火災(zāi)的過程中，消防指戰(zhàn)員在惡劣、危險(xiǎn)情況下，我們會(huì)將消防救援靴安裝壓力感應(yīng)裝置、應(yīng)急照明裝置，即使到了夜間也可以看清腳下的情況，并且在長(zhǎng)時(shí)間的滅火過程中讓消防指戰(zhàn)員的腿部、腳部始終保持舒適感。

5.2? 本項(xiàng)目研究的難點(diǎn)

本項(xiàng)目面臨的難點(diǎn)在于尚未實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。多功能消防救援靴整合以往消防靴的各類優(yōu)勢(shì)，同時(shí)將科技元素融入其中，但有部分技術(shù)（光電子技術(shù)與多功能消防救援靴的融合）暫未實(shí)現(xiàn)突破。

6? 項(xiàng)目研究的主要觀點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

6.1? 主要理念

現(xiàn)階段消防救援人員所穿的消防救援靴只具備最基本的防護(hù)能力，如耐腐蝕、防水、防滑、防穿刺、防腐蝕等，并未涉及更進(jìn)一步的功能。在電子技術(shù)高速發(fā)展的今天，消防救援裝備也在發(fā)生巨變。本項(xiàng)目所研究的多功能消防救援靴不僅大幅度提升了防護(hù)能力，還在原有功能上添加了定位器、?；犯袘?yīng)裝置、壓力傳感器、應(yīng)急照明等功能，有效解決在出警過程中足部所遇到的安全問題，使現(xiàn)代消防體系走向職業(yè)化、專業(yè)化。

6.2? 創(chuàng)新點(diǎn)

多功能消防救援靴在靴筒處有定位器;靴底部裝有?；犯袘?yīng)裝置，通過光感原理感應(yīng)化工類物質(zhì);靴正前方有應(yīng)急照明燈，體積小、亮度強(qiáng)、光色好;消防員通過靴底的壓力傳感器自動(dòng)調(diào)節(jié)舒適度，保障消防員足部的舒適性。

產(chǎn)品參數(shù)如下：

（1）產(chǎn)品重量：小于3kg。重量相對(duì)較輕，方便救援人員攜帶。

（2）阻燃性能：FV-1級(jí)。在一段時(shí)間內(nèi)阻止火焰燒過靴面進(jìn)入靴子內(nèi)部，對(duì)救援人員起到重要的保護(hù)作用。

（3）抗刺穿性能：不小于1100N。能夠有效防止尖銳物體刺入靴子內(nèi)部，保護(hù)消防救援人員的足部安全。

（4）電絕緣性能：不小于5000V。漏電電流小于3mA，

當(dāng)救援人員處于高壓環(huán)境時(shí)，短時(shí)間內(nèi)可保護(hù)其免受電擊傷害。

（5）動(dòng)作靈活：有利于完成走、跑、跳、蹲、爬等動(dòng)作。

（6）快速穿戴：小于10s。依托壓力傳感器的功能自動(dòng)調(diào)節(jié)舒適度，能夠?qū)崿F(xiàn)消防救援靴的快速穿戴。

（7）定位模式：北斗定位模塊（尺寸：20.2×21.4×

2.6mm，重量：10g，定位精度：10m，GPS靈敏度：tracking-165dBm，溫度范圍：-40℃～+80℃）。

7? 結(jié)語

消防救援隊(duì)伍作為國(guó)家綜合性應(yīng)急力量，救援任務(wù)復(fù)雜多變。面對(duì)高層建筑、地下車庫(kù)、大跨度廠房、危化品倉(cāng)庫(kù)等需要應(yīng)急救援處置的突出情況，如何提升滅火救援的效率，保證消防指戰(zhàn)員的生命安全，是亟待解決的問題，文中筆者提出了一種理念，設(shè)計(jì)出一種多功能消防救援靴的雛形，希望能對(duì)提升消防指戰(zhàn)員的滅火指揮能力、完善消防救援裝備智能化、精細(xì)化、多樣化等有所幫助，從而保障消防指戰(zhàn)員的生命安全。

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Research on multifunctional fire

rescue boot's purpose and design

Mi Lezhuang，Liu Jinjun，Jiang Jinzuo，Wu Qiming，

Wang Ziwei

China Fire and Rescue Institute

Abstract：Fire Rescue Department， as a comprehensive national? emergency team， need to carry out many complex and arduous rescue tasks. Facing these tasks of high-rise buildings， underground parking， long-span factories， dangerous chemicals warehouses and so on，i t is necessary to improve the rescue ability of fire fighters and enhance their comprehensive capacity within a short time. Among these， individual protective equipment serves as the basis of enhancing the overall firefighting and rescue ability and ensure the safety of people's lives and property. Therefore， this paper gives an analysis to the purpose and design of multifunctional fire rescue boots.

Keywords：multifunction;rescue boots;induction system