消防機器人滅火救援應用技術的分析

遠 方

（煙臺市消防救援支隊，山東 煙臺 264000）

消防機器人主要是一種可自主移動的機器人，一般分為消防救援機器人和特種消防機器人。在消防救援中，可以利用消防機器人將各種火災現(xiàn)場信息采集并傳輸至控制室中，利用遙控操作實現(xiàn)滅火救援。在救援過程中，消防機器人可以通過移動視覺傳感器來感知火災現(xiàn)場的狀況，利用紅外攝像頭對火災現(xiàn)場進行信息采集，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現(xiàn)場圖像判斷出火災現(xiàn)場是否存在危險。如果存在危險，消防機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器人來移動到火災現(xiàn)場附近進行滅火救援，這樣可以提高工作效率，減少資源浪費。

1 消防機器人的特點和應用領域

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

1.高層建筑具有較高的樓層數(shù)和空間結(jié)構復雜程度，并且還存在一定的安全隱患和環(huán)境風險。在高層建筑中使用消防機器人進行滅火救援時，能夠有效降低消防員的勞動強度，并且可以提高救援效率和工作質(zhì)量。高層建筑一旦發(fā)生火災后，在短時間內(nèi)就會形成較大規(guī)模的火勢。而如果在火災發(fā)生后選擇使用消防機器人進行滅火救援時，能夠迅速到達火災現(xiàn)場進行滅火作業(yè)。并且消防機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，使其能夠順利進入火災現(xiàn)場進行滅火作業(yè)。

2.石油化工企業(yè)屬于高危企業(yè)，一旦發(fā)生火災會造成嚴重后果。在石油化工企業(yè)中使用消防機器人進行滅火救援時，可以對各種危險化學品的特性以及可燃氣體濃度進行分析和檢測，并及時發(fā)出報警信號。而消防機器人在火災發(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)場人員進行指揮和疏導，將石油化工企業(yè)的傷亡率降低到最低水平。

3.地震、洪澇災害對人類生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。在發(fā)生地震、洪澇災害時會造成房屋倒塌、道路坍塌等情況。在這種情況下使用消防機器人進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害發(fā)生后，受災面積較大且較為分散，這就使得救援難度加大。而消防機器人在地震和洪澇災害發(fā)生后能夠快速到達受災現(xiàn)場進行滅火作業(yè)并對災情進行評估[2]。

4.城市交通事故是導致城市發(fā)生火災的重要原因之一。而消防機器人可以在城市交通事故發(fā)生后及時對事故現(xiàn)場進行檢測和測量，并根據(jù)實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器人進行滅火救援時，由于現(xiàn)場環(huán)境較為復雜，因此在消防機器人到達現(xiàn)場后需要對現(xiàn)場進行詳細勘查，同時還要對周邊環(huán)境進行測量和分析，以此為后續(xù)救援工作提供參考依據(jù)。

2 消防機器人技術研究與應用現(xiàn)狀

我國消防部門高度重視消防機器人技術的研究與應用，并在多個領域進行了應用，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器人，實現(xiàn)了對建筑內(nèi)部進行遠程監(jiān)測的目的，并利用消防機器人對火災進行撲救。消防部門還在某大型超市中安裝了消防機器人，并在相關區(qū)域內(nèi)開展了火災模擬實驗。通過實驗結(jié)果表明，該機器人能夠有效完成火情監(jiān)測任務。目前，我國已經(jīng)研制出多款消防機器人產(chǎn)品，主要包括履帶式機器人、輪式機器人和輪式遙控機器人等。其中，履帶式機器人能夠在復雜的環(huán)境中自主行走；輪式機器人主要用于在各種不同的地面上進行作業(yè)；輪式遙控機器人主要用于執(zhí)行一些復雜的任務。為實現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的有效監(jiān)測，提高滅火救援效率，我國在多個消防部門中安裝了一系列消防機器人產(chǎn)品。例如，在某大型商場中安裝了多款消防機器人產(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。在對消防機器人進行研究過程中發(fā)現(xiàn)，當前我國對于消防機器人技術的研究主要集中于以下幾個方面：一是對消防機器人的路徑規(guī)劃技術進行了研究；二是對消防機器人的自適應控制技術進行了研究；三是對消防機器人的智能化進行了研究；四是對火災預警技術進行了研究；五是對滅火救援技術進行了研究[3]。

3 消防機器人滅火救援技術在消防救援中的應用策略

3.1 消防救援中的遠程遙控

消防機器人遠程遙控技術主要應用在消防救援中，可以對現(xiàn)場的環(huán)境進行實時監(jiān)測，并將相關數(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)圖像信息進行現(xiàn)場情況的了解，并對其進行分析與處理。利用遠程遙控技術，可以為消防工作提供便利條件，有效提升消防工作效率。

遠程遙控系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡通信模塊、數(shù)據(jù)處理模塊以及終端控制模塊三個部分組成。網(wǎng)絡通信模塊通過有線網(wǎng)絡與現(xiàn)場控制中心進行連接，實現(xiàn)了遠程控制現(xiàn)場設備的功能，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)場設備進行連接，實現(xiàn)了遠程遙控功能。遠程遙控系統(tǒng)在工作時需要對圖像、視頻等信息進行傳輸，為了保證信息的可靠性和真實性，需要采用無線通訊方式，同時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，遠程遙控系統(tǒng)還具有一定的自我保護功能。比如：火災發(fā)生時，控制中心可以利用終端控制模塊發(fā)出火災現(xiàn)場信號，并且利用消防機器人對現(xiàn)場進行監(jiān)測；當監(jiān)測到異常情況時，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。通過以上技術手段，可以實現(xiàn)對消防機器人的遠程遙控操作。除此之外，遠程遙控系統(tǒng)還可以對現(xiàn)場火災進行預測與分析，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

在火災救援過程中，利用智能監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時掌握火災現(xiàn)場信息，進而實現(xiàn)遠程操控。在火災現(xiàn)場，機器人的監(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)場情況進行遠程遙控和指揮。在智能監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)控中心通過對消防機器人的無線傳感器進行數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸至計算機中，利用智能分析系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行處理分析。在火災救援過程中，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)不同火災情況設置不同的監(jiān)測指標。例如在火災初期，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以將現(xiàn)場溫度、煙霧濃度等信息進行采集并傳輸至控制室中。當消防機器人的無線傳感器發(fā)生故障時，智能監(jiān)測系統(tǒng)還可以通過控制中心進行遠程遙控和指揮。另外，在消防機器人出現(xiàn)故障時，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)故障類型及時開展相應的救援工作。例如當火災現(xiàn)場發(fā)生爆炸時，智能監(jiān)測系統(tǒng)會對爆炸位置、爆炸能量等進行詳細記錄并傳輸至控制室中，在控制室中對爆炸信息進行分析處理，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.破拆前的準備。工作在消防救援中，破拆是一項技術難度較高的操作。首先要對被救者進行營救，再利用破拆工具對火災現(xiàn)場進行破拆。由于火災現(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、液壓剪、液壓擴張器、液壓頂、液壓擴張管等。在實際救援時，要根據(jù)具體情況選擇合適的破拆工具。

2.破拆動作要領。在進行破拆動作時，消防員要嚴格按照規(guī)定動作進行操作，確保破拆動作規(guī)范有效。例如：消防員在對被救者實施救援時，首先要保護好被救者的頭部，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行破拆式救援。破拆操作人員要站在被救者旁邊進行操作，不能讓被救者自行爬出火災現(xiàn)場。

3.破拆過程中的注意事項。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格按照規(guī)定進行操作。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、液壓擴張器等工具對被救者周圍進行破拆。首先要確定破拆點的準確位置，然后根據(jù)實際情況選擇合適的工具進行破拆。例如：在對被救者實施營救時，可以使用液壓千斤頂對被救者周圍進行破拆式救援；如果被救者處于高處時，可以使用液壓擴張器對被救者周圍進行破拆式救援。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，所以在選擇時要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行合理選擇。例如：消防云梯、液壓擴張器等都可以對被救者實施破拆式救援。

3.4 火災現(xiàn)場的偵察

在火災現(xiàn)場救援中，消防機器人在火災現(xiàn)場可以自動采集火災現(xiàn)場信息，對火災現(xiàn)場的具體情況進行監(jiān)控，并將檢測到的信息傳輸至控制室。當出現(xiàn)火情時，消防機器人可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析，確定火情的具體情況，并對火情進行快速的判斷。在機器人現(xiàn)場應用過程中，應保證機器人與被救援對象之間的距離在100m 左右。在進行火災救援時，消防機器人應根據(jù)實際情況合理選擇工作模式。當火災現(xiàn)場有較多濃煙時，消防機器人可將其設置為全動力模式；當有較大火焰時，消防機器人可將其設置為半動力模式；當火勢蔓延速度較快時，消防機器人應將其設置為動力模式。由于消防機器人對火災現(xiàn)場情況進行遠程監(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)階段的消防機器人還不能完全代替消防員進行火災救援。因為現(xiàn)階段的消防機器人只能檢測到火災現(xiàn)場的一些數(shù)據(jù)信息，而無法對火災現(xiàn)場進行詳細的檢測和分析。因此，在實際工作中應該合理地利用消防機器人來提高工作效率和質(zhì)量[5]。

3.5 火災現(xiàn)場的輔助滅火

1.輔助滅火。消防機器人在進行火災現(xiàn)場偵查之后，能夠幫助消防隊員快速確定火災現(xiàn)場的實際情況，并為消防隊員提供滅火救援的方向，通過對火場的實際情況進行分析，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。消防機器人具有很好的偵察能力，在火災現(xiàn)場中對火場進行搜索，能夠幫助消防隊員快速地找到被困人員，并對被困人員進行救助。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。消防機器人能夠?qū)ㄖ?nèi)部進行全方位的探查，在火災現(xiàn)場中對建筑內(nèi)部進行觀察和探測之后，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。消防機器人可以對這些可利用資源進行深入挖掘，使建筑內(nèi)部的空間得到充分的利用。在火災現(xiàn)場中建筑內(nèi)出現(xiàn)大量火勢時，可以借助消防機器人進行輔助滅火。在火災現(xiàn)場中，消防隊員通過消防機器人進行火勢探測和了解之后，可以選擇合適的滅火手段進行滅火工作。在撲救火災時，可以利用消防機器人搭載火焰噴射器等設備對火情進行有效的控制和撲滅。

4 結(jié)語

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