苏建

摘要：随着我国建筑结构在规模逐渐扩大，功能变得越发复杂，消防救援工作难度也逐渐增加。在消防救援工作中，为了保障消防人员的人身安全以及提高消防救援工作的质量，各种现代化技术得以融入到消防救援设备中，催生出各种智能化消防设备。该文基于消防救援工作中新型智能化设备的应用研究，分析了消防救援工作中逐渐暴露出了不足，并分别从智能消防监控电源、无人机和单兵消防智能头盔三项基础设备入手，探讨了其功能优势以及在消防救援工作中的具体应用。

关键词：消防救援 新型智能化设备 无人机 单兵智能头盔 技术应用

中图分类号：TP18  文献标识码：A

Exploration on the Application of New Intelligent Equipment in Fire Rescue

SU Jian

（Yuncheng Yanhu District Fire Rescue Brigade， Yuncheng，  Shanxi Province， 044199 China）

Abstract： With the gradual expansion of the scale and the increasing complexity of the function of the building structure in China， and the difficulty of fire rescue also have increased gradually. In fire rescue， in order to ensure the personal safety of firefighters and improve the quality of fire rescue， various modern technologies have been integrated into fire rescue equipment and has spawned various intelligent fire equipment. Based on the applied research of new intelligent equipment in fire rescue， this paper analyzes the shortcomings gradually exposed in fire rescue， and discusses their functional advantages and specific application in fire rescue from three basic equipment of the intelligent fire monitoring power supply， UAV and individual fire intelligent helmet.

Key Words： Fire rescue; New intelligent equipment; UAV；Individual smart helmet;  Technology application

Individual intelligent helmet；Technology application

在我國现代城市化发展建设水平逐渐提高的大背景下，火灾救援工作在实施过程中面临的影响因素出现多元化发展倾向，意味着消防人员在消防救援工作中的危险性不断提高。在传统消防工作经验模式下形成的各种技术和设备，无法保障消防救援工作的效率和质量。在这种背景下，只有将人工智能、大数据等现代化信息技术引入消防设备中形成智能化设备，才能保障消防人员在火灾救援中的人身安全以及工作质量。该文通过研究分析消防救援工作中新型智能化设备的具体应用，为后续我国消防救援工作智能化发展提供参考。

1当下消防救援工作中逐渐暴露的不足

1.1救援装备不满足工作需求

目前，国内的新型建筑以及大型城市综合体、地下商场等已经逐渐成为城市建筑的主体，总体的建筑规模也在快速逐渐扩张，这意味着火灾现场的环境变得越发复杂，建筑过火面积相对较大且立体火灾的发生概率明显提高。即便全新的消防搜救机器人能够进行最为基础的火灾现场勘查和预测等工作，在火灾现场环境较为复杂的情况，依旧需要消防人员深入火场内部进行勘查、救援。但现如今消防人员穿戴的救援装备在火场勘察可靠性和智能化程度等方面都具备着明显的劣势，无法为消防员的救援工作和人身安全提供必要的支持。

1.2火源和危险物无法得到及时处理

钢框架结构作为当下建筑工程的主体结构类型，在受到高温环境影响5～10 min之后，结构的整体应力就会发生改变，如果温度超过600 ℃，普通建筑结构所用的钢材强度和刚度将会完全丧失，并逐渐产生轰燃现象，换言之，是因为承重力瞬间下降而出现的建筑倒塌问题。同时，位于大型建筑工程的各种管道和电梯也可能带来火灾现场的抽风燃爆现象，导致火灾呈现出一种风卷快速上升的状态[1]。正是因为火灾现场的整体状况相对较为特殊，火灾救援工作对于消防人员的专业个人能力要求相对较高，但因为当下的消防救援设备智能水平不足，导致消防人员无法在第一时间发现各种易燃易爆物品并寻找火源将其扑灭，很容易出现巨大的财产损失，并影响消防人员的人身安全。

1.3无法理解消防员的实时状态

火灾现场随着火情的不断蔓延和发展带有明显的不可预测性和复杂性特征。在进行火灾救援时，消防人员很容易出现硬性损伤、高温昏迷等多种安全事件，但救援指挥中心因为身处火场之外，无法对一线作战员的身体状况实时进行了解，很容易出现协同性较差的问题[2]。这一问题的存在将会导致消防队员出现严重伤亡事件，比如：在我国天津港“8·12”的重大爆炸事故中，累计共有24名公安消防人员和75名天津港消防人员遇难。结合《中国消防统计年鉴2021》数据显示，从2000—2021年，我国消防救援事故累计死亡的人数已经超过了500余人，而且2013年以后消防救援的频率明显上升，且连续4年的消防员伤亡人数超过15人[4]。以国际消防救援与服务协会2021年发布的相关统计数据显示，2021年世界平均每分钟发生4万余起火灾，累计发生了超过2万起火灾死亡事故。在消防救援工作中，因为消防人员长时间处于高温和缺氧的状态下，并且火灾现场的视线完全受阻，消防员通常都需要以墙壁作为基础方能够确定位置的标点，但外界却无法对这些状况及时搜集，无形中加大了消防人员伤亡事故的发生概率。

2消防救援中的新型智能化设备的应用分析

2.1智能消防电源监控设备

2.1.1功能

（1）实时监测功能，智能化的消防设备电源监控系统能够对系统内部的消防电源供电状态实时进行检测，并将其消防电流、电压和备用电源以及主要电源的状态精准显示。

（2）报警功能。智能化消防设备的电源控制系统可以弹出有关故障的预警信息和页面，并发出对应的声光报警信号，消防人员和指挥人员完全可以通过故障页面显示的信息及时找到消防设备出现故障的具体位置和原因，第一时间消除设备方面的安全隐患。

（3）转发功能。智能化消防电源设备监控系统可以将下级或者是多个传感器收集的数据进行全方位的收集和分析，在得出实时处理结果的同时，将各项数据向指挥部和消防人员进行转发。

（4）双电源的监控互投功能。现如今，消防电源监控系统内部利用的是双电源供电方法，并且可以针对主供电源的状态使用核心装备进行检测，确保消防电源的监控系统能够始终处于一种安全稳定的运行状态。

（5）数据存储。关系型数据库作为智能化消防设备电源监控系统内部的主要数据库类型，能够针对各项设备故障信息实时储存，并发出对应的警报信号，确保电源设备能够得到不间断管控[4]。

2.1.2应用分析

目前，在消防救援工作中使用的智能消防设备电源监控系统主要利用的是消防电源分布分级设计理念，具体包括一级消防设备的电源监控中心、二级的区域监控设备以及终端的消防监控设备传感器这3个部分，结合火灾救援现场的具体环境可以形成规模组网的小型和大中型模式，确保为火灾救援工作提供有关消防设备电源检测的各种工作方案。

小型区域的消防电源设备监控系统以二级分布监控系统为主，具体分为二级的消防监控设备以及终端的消防电源设备监控传感器，能够在那些监控范围较小或者是消防监控较为集中的场所进行应用。大中型的消防设备电源监控系统分为一级消防电源监控中心、二级的监控系统和三级的终端电源监控状传感器，位于不同区域之间的监控系统可以分别设置多个子系统，保障最终搜集的相关数据和信息，能够在第一时间上传到一级消防设备防控中心中，在监控区域面积较大和消防设备布局较为分散中的场所有着良好的适应性。

2.2无人机

2.2.1优势

（1）有着安全性和保养成本方面的优势。相较于其他的智能化消防设备，无人机本身的主体结构相对较为轻巧灵便，用于机械部分的零部件数量较少，整体拆卸、处理维修较为简单，日常维护工作的成本投入低廉。相关人员完全可以通过短时间的培训掌握有关无人机的起飞降落和飞行拍摄等各项基础操作。如果消防火灾現场恶化严重，烟雾浓度较高，无人机设备能够以最快的速度搜寻到需要的位置信息。

（2）有着稳定性和灵活性方面的优势。目前，我国无人机具体可以分为自动和半自动控制两种类型，相关人员可以借助手动操作对无人机飞行的高度和速度进行管控。因为无人机装置本身的主体结构相对较为轻便，也在飞行的角度变化十分灵活，即便在火灾现场复杂的空间内部结构中也能够稳定进行作业。无人机通常在消防灭火救援过程中可以进入隧道和起火建筑物的内部，尤其是在烟雾浓度较大以及消防人员目视状态不理想的情况下，能够针对火灾现场的各个火源和结构信息进行全方位探讨和分析[5]。

（3）有着良好的适应性的优势。无人机内部的各项装置是以互联网系统的云端信息储存和传统方式作为工作基础，能够对系统中的数据信息第一时间进行匹配、比对。在消防火灾救援工作中，无人机可以依赖摄影测绘和分析等系统将相关数据及时上传到统一消防后台救援指挥系统中，消防互联网系统能够和远程的飞行监控技术平台同步应用，指挥中心可以结合现场的实际发展状况形成科学的消防救援工作方案。

2.2.2应用分析

在消防救援工作中，无人机装置原有的图像视频信息数据采集功能可以在实时采集火灾蔓延状况、烟雾浓度等信息的前提下，对于火灾现场的状况进行高度还原。无人机可以借助可见光或者是红外线夜视这类的信息传递方法获得画质较高的动态信息，确保指挥人员和消防救援人员能够将火灾现场的实际状况有一个全面的了解。夜间火灾事故的发生概率相对较高，无人机本身具备的夜视功能能够在火灾救援中及时观察和捕捉各种信息数据，第一时间传输火灾现场的视频信息，操作人员能够在获得火灾现场各种状况的基礎上，形成完善的消防救援工作方案，并立刻进行条这栋。

无人机内部分布的以红外线作为基础生成的热感探测技术和相关装置，能够针对火灾现场的具体温度和变化曲线进行实时探测，从而形成有关火灾市场的红外线热感应图像，为消防人员提供火灾救援过程中最为重要的温度信息，借此精准进行核心区域的灭火和救援工作。

无人机在结构稳定性和操作灵活性方面的优势可以针对消防现场的有害气体类型和浓度进行检测。目前，用于建筑工程建设和建筑物内部储存的各种材料，在燃烧中会产生大量的有毒无害气体，无人机装置可以提前感受针对危险气体进行勘查，并对其基本组成进行评估。消防人员可以结合火灾现场出现的危险气体具体类型穿戴对应的配套防护装备，保障消防人员的人身安全。

此外，在部分消防现场火势发展较大，或者消防救援人员无法达到的恶劣环境中，无人机同样可以进行物资的投放。无人机通常能够承载超过自身重量10倍的物资，能够在火灾救援过程中投放被困人员所需要各种应急药品和食品，在提高被困人员生存能力的同时，为被困人员的生命安全提供保障。

随着我国信息技术的发展，用于消防救援的无人机装置能够进行远程应急广播信息播报，对火场中存在的火灾蔓延的风险，无人机可以利用应急广播装置向受困人员及消防人员及时进行传递，不仅能够避免受困群众产生恐慌心理，同时可以向火灾中的受困群众及时发出正确指令，避免出现慌忙逃生的情况，能够为消防灭火救援任务成功率与存活率的提升提供明显帮助。一般而言，无人机装置能够借助云台在850 m范围内进行信息播报。

无人机在消防火灾救援现场中，可以通过应急照明装置的配置，确保拍摄方向和照明方向始终维持一致，在工作条件适当的情况下，无人机航空拍摄综合效果能够明显提升。尤其是对于夜晚环境下的消防灭火救援工作而言，无人机拍摄得到的各种照片能够为消防灭火救援人员提供后续救援工作方向的正确指引，最大程度地保障消防人员与受困群众的生命安全。

2.3单兵智能头盔

2.3.1功能分析

实际上用于消防救援工作的单兵智能头盔是美国等发达国家以陆战队的单兵作战头盔作为基础逐渐改造来的，以增强现实技术和脑电波监测技术作为核心的技术支持，能够帮助消防人员在火灾救援现场通过头盔及时了解火场的各种信息。

（1）画面增强功能。用于消防救援的单兵智能头盔，考虑火灾现场的内部环境以高温和烟雾弥漫为主，并且很有可能会出现高空坠落的物体会直接阻碍消防员救援工作，通过引入AR扫描技术能够对火灾现场的内部环境及时进行扫描，从而生成最佳的前进路线。

（2）信息系统和通信功能。现实增强技术在消防单兵智能头盔中的应用，可以将重要的信息以可视化方法传递给消防救援工作人员。在我国5G技术持续发展的背景下，毫米波频谱能够为高吞吐量的信息交换提供必要的技术解决方案，以最高的效率达成指挥中心和消防救援人员之间的信息实时沟通和交流。

（3）环境边缘检测功能。因为火灾现场的烟雾浓度极高，场景的能见度有限，单兵智能头盔可以利用AR技术对于环境和物体的边缘进行捕捉，第一时间发现救援过程中建筑内部路面和环境中出现的各种障碍物和危险物品，消防人员可以提前规避，最大程度地保障消防人员的人身安全。

（4）火灾现场的事件记录功能。消防人员佩戴的单兵智能头盔能够借助成像设备和VR扫描技术对于整个火灾事件的时间、地点、火源以及行动计划等进行全方位记录。在火灾救援事故结束之后，消防救援指挥中心针对收集的各项收费，对此次的消防救援工作进行工作经验和教训的总结，进一步完善消防救援工作体系。

2.3.2技术应用

光学玻璃面罩作为单兵智能头盔的重要组成部分，消防人员可以直接看到外部火灾现场的真实环境，并且配合AR技术在图像和技术处理方面的功能，确保重要信息能够和外部环境场景有效进行叠加，具体包括了生命体征、路线和具体位置，保障两种信息能够相互进行补充，进一步强化消防人员在救援过程中对现实世界的感受。此外，单兵智能头盔在消防救援工作中也可以和救援现场的无人机、相机设备进行协同作用，对于整体的火灾现场环境进行监测，依赖于无人机拍摄的实时影像和各种火灾现场的鸟瞰视图，借助多个智能终端进行火灾现场的视野共享，确保消防人员能够摆脱之前火灾现场中可见视野范围有限的问题，获得更为精准的火灾情报信息，以最快的速度找到被困人员的位置，避免自身和被困人员长时间处于危险区域带来的各种安全隐患。消防单兵智能头盔中使用的AR技术能够在消防救援工作中帮助消防人员进一步增强现实环境的感知，有效地捕捉环境运营和危险物品等各种信息，这些数据信号不仅能够传递到单兵智能头盔的处理模块中，以数字、图像的方式出现，并且能够及时上传到后台消防指挥中心，保障消防救援人员能够以最快的速度对于受困人员的位置和所处地形的状况进行判断，指挥机构也可以结合这些环境信息形成科学的救援工作计划。

脑电波监测技术在单兵消防智能头盔中的应用，可以由后台的指挥机构结合消防人员脑电波信号监测的各种结果对其各种错误行为和决策及时制止，并且后台可以利用脑电波的监测结果实现指挥中心和救援人员的及时沟通和协调[6]。目前用于单兵消防智能头盔的脑电波检测技术可以通过各种智能处理器以及蓝牙无线信号穿戴设备与后台的指挥中心进行实时数据交互。指挥中心能够第一时间感知消防人员的工作状态。考虑到消防救援人员在消防救援火灾现场中始终保持一种注意力高度集中的状态，对于自身的疲劳感不易察觉，指挥中心可以合理地分析消防救援人员的脑电波信号，对于那些数据信号监测明显异常的救援人员安排及时撤离，在实现高效率指挥和精准调度的同时，提高消防救援工作的效率，并保障消防人员的人身安全。正因如此，以单兵智能头盔作为载体的脑电波实时监测设备的便捷化、轻量化也为消防指挥中心实时监测消防员状态提供了最为有利的条件，具备良好的应用前景和发展潜力。

因为单兵消防智能头盔内部集成了多种属性的功能模块，在重量方面有着一定的劣势。为了保障消防救援人员在火灾救援现场能够全部佩戴单兵消防智能头盔，相关人员关注从单兵消防智能头盔的材质、结构、压力分布等方面进行轻量化设计。以目前国内消防灭火救援的装置发展看来，如果消防单兵智能头盔的重量超过1.5 kg，消防人员在佩戴2 h以上会产生明显的不适感。故此，消防灭火救援设计人员对于消防单兵智能头盔的人机交互和舒适性十分关注，具体从外形设计、色彩装饰、纹理搭配等多个层面利用逆向动力学建模，对于单兵消防智能头盔舒适性进行分析。考虑消防灭火救援人员面临的各种场景和种类数量较多，在不同的消防灭火救援场景中，对于装备功能需求存在着明显差异，现阶段单兵消防智能头盔的各种功能性构件逐渐向着模块化方向发展，整个头盔的功能可以结合环境的需求进行配件的合理组合，结合不同火灾事故现场的具体要求，配备专业的功能模块促进消防救援单兵智能头盔的专业化、系列化发展。

3结语

总而言之，智能化设备在消防救援工作中的應用是提高消防救援工作效率和质量，并保障消防人员人身安全的重要条件。目前智能化消防电源设备监控系统、无人机和消防单兵智能头盔已经成为国际外消防救援工作的首选智能化设备，但这些智能化设备在技术方面发展不够成熟，需要在今后的发展由相关专家学者提高设备的技术含量以及便捷性。

参考文献

[1] 靳兆强.探讨新型智能化设备在消防救援中的应用[J].中国设备工程，2022（14）：26-28.

[2] 张大鹏.新形势下提升消防救援队伍灭火救援能力探究[J].消防界（电子版），2022，8（10）：68-69.

[3] 张宁.大数据背景下消防救援工作创新探讨[J].科技经济市场，2022（5）：115-117.

[4] 马瑞.无人机在消防救援中的实施策略[J].消防界（电子版），2021，7（19）：72-73.

[5] 何昊伟. 大数据时代我国消防救援能力提升研究[D].湘潭：湘潭大学，2021.

[6] 童长鑫，林金生.探讨新型智能化设备在消防救援中的应用[J].低碳世界，2020，10（10）：193-194.