浅谈消防安全新技术及发展趋势

文｜海洋石油工程股份有限公司设计公司 李 容

1 引言

随着我国社会经济的发展，城市化进程进一步加快，城市火灾呈现出新的特点，即现代城市人口、建筑、财富、生产经营场所的集中，导致了城市火灾集中爆发。这些复杂的变化使城市的消防安全形势更加严峻，迫切需要发展相适应的消防技术。消防科学技术是推进消防事业发展的重要动力和保障。发达国家消防事业的发展，很大程度上都是依靠科技创新，建立以现代科学技术为基础的消防安全防灾体系，其主要特征是科学技术在消防工作中发挥着重要作用，知识创新和科技成果转化为现实的消防综合能力。加强基层消防基础建设，就是要找准消防科技的切入点、结合点和着力点，积极推广和应用先进的科学技术，加强消防安全技术研究。

2 消防安全新技术

2.1 新型灭火技术

近年来，很多新型灭火技术及设备相继被开发出来，如球体灭火装置、投掷式灭火器、固体火箭灭火弹、高科技脉冲灭火设备，以及细水雾灭火技术、超音速灭火技术和新型灭火剂等。这里着重介绍球体灭火装置和高科技脉冲灭火设备。

（1）球体灭火装置

英国发明的球体灭火装置可在火灾刚刚发生时就将其扑灭。该灭火装置是有两个薄层的充气球体，内球由处于压力状态的惰性气体填充，内球薄层由热阻较低的无孔塑料制成；外球薄层由质地较硬的塑料（例如磷酸脂）制成，表面散布着许许多多的小孔。该装置的工作原理是：内球薄层受热时收缩，从而将惰性气体通过外层小孔放出，熄灭火焰。这种具有两个薄层的空心灭火球可以直接对着火焰喷射，也可散布在火场周围。如果用不同塑料制成多层球体，就可使惰性气体间隔释放——若第一层球体释放的惰性气体未能将火焰扑灭，其后各层球体将依次继续喷出惰性气体来熄灭火焰。该项技术的发明者认为，这些球体可以注入灭火器内，也可散布在屋顶或阁楼等处，因为它们在这些地方还将起到意想不到的作用，即通过其隔热特性，使屋内冬暖夏凉，温度保持适中，可谓一物两用。

（2）高科技脉冲灭火设备

瑞典消防科研部门研制的IFEX3000型脉冲灭火设备主要用水作灭火剂，通过向火场喷洒大量雾状水滴，使火场温度迅速下降，达到控制火势和灭火的目的。此设备在10～50ms内就可喷洒大量水雾，每升水喷出的水雾可以覆盖200m2。

2.2 新型防火技术

低氧防火技术是目前较为引人注目的新型防火技术。低氧防火系统主要由空气压缩机、低氧防火气体发生器、氧体积分数探测器、区域控制阀、送风管道、低氧防火系统控制柜等组成，其中低氧防火气体发生器及氧体积分数探测器是该系统的主要设备。该系统通过采用膜法空气分离技术和氧体积分数测定技术，令防护区的氧体积分数降低并始终维持在15.0%～16.8%，在此环境中大部分可燃物不能被点燃，但人员可以较长时间安全生存（计算机房、普通博物馆、档案馆、图书馆等一般公共场所可将氧体积分数维持在15.0%～16.8%，要求特级防火保护的国家级博物馆、文物档案馆、电信移动枢纽等人居公共设施可将氧体积分数维持在14.0%～15.0%，人员停留时间较短的档案馆、资料库等重要场所可将氧体积分数维持在12.0%～14.0%）。

2.3 新材料技术

新型材料是指新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料，如纳米材料、新型功能材料、高性能结构材料和智能材料等。近年来在消防安全领域出现并获得应用的新型材料主要包括新型阻燃和防火材料、形状记忆合金材料、蓄光发光材料和金属多孔材料等。以形状记忆合金为例，这种材料可以作为温度传感材料，在火灾自动报警、自动喷淋等系统中得到应用。美国贝特尔哥伦布实验室的工程技术人员采用TiONi合金作为自动洒水器的感温探测元件，当温度上升到预定值时，合金收缩，喷头开始洒水；温度降低后记忆合金恢复原形，阀门自动关闭，停止喷水，以避免过多的水浸渍房间。

2.4 现代通信技术

消防通信和网络系统在预防火灾、灭火救援指挥、警务调度、日常管理等方面发挥着重要的作用。高效准确的通信系统能够在很大程度上提高消防部门的沟通效率，降低火灾中的人员伤亡和财产损失。

（1）蓝牙技术

目前蓝牙技术的应用已不仅局限于通信领域，其在消防领域的应用主要集中在火灾预防、灭火救援、日常管理三方面。

①火灾预防

应用蓝牙技术可以在很大程度上解决传统的有线火灾自动报警系统存在的误报和线路老化，以及造价高、抗干扰能力差、施工不便等问题，不需要任何线缆就可以实现探测器间的连接。

②灭火救援

具备蓝牙功能的全球卫星导航系统车载GPS可用于部分大型消防车，不仅可以用来导航还可作为通信设备。相对其他通信模式，蓝牙技术的引入在某种程度上减少了车载GPS对外界电磁信号的干扰，更加有利于灭火与救援。

③日常管理

通过蓝牙适配器对办公设备进行互联，可实现方便快捷的操作，并且能实现对多个用户的数据共享和传输，提高办公效率。

（2）VoIP技术

VoIP技术可用于建设消防系统内部的信息网络。目前，全国消防部门依托公安各级网络，已建成覆盖总队、支队和大队的多级层次结构IP通信网络。通过以支队为中心，以各大（中）队为末端节点，使用网守、语音网关等硬件组件进行专用IP数据网络的平滑增值，将现有语音交换网络和IP通信网络通过中继连接在一起，利用已有的IP网络承载语音数据流，可以节约高昂的线路投资费用。

（3）空间信息技术

空间信息技术主要包括GPS、GIS和RS等理论与技术，主要作用是结合计算机技术和通信技术进行空间数据的采集、测量、分析、存储、管理、显示、传播和应用等。目前，空间信息技术在消防工作中的应用还处于初级阶段，系统的建立和应用缺乏系统性和完整性，有些技术环节仍处于较落后的状态，更多应用领域和功能有待开发。目前已有的典型应用是119指挥系统。消防力量动态管理是集全球卫星定位技术（GPS）、全球移动通信技术（GSM）、地理信息系统技术（GIS）、综合数据通信技术、计算机网络技术等于一体，实现消防车辆的动态管理、调度、指挥的子系统，主要使用了GPS的车辆导航、车辆跟踪、车辆定位、车辆调度等技术。

3 消防安全技术发展趋势

3.1 智能控制技术

（1）安防与逃生门锁系统

随着社会经济的快速发展，人流、物流急剧增加，高层建筑及宾馆饭店、商场市场、歌舞厅等人员密集场所大量涌现。社会单位自身的治安防范需要与火灾中人员安全逃生的需要之间的矛盾越来越突出。一些单位在营业期间锁闭安全出口、封堵疏散通道，这导致一旦发生火灾，极易出现群死群伤的惨剧。为兼顾安防与消防的要求，应积极推广适用于建筑安全出口管理的安防控制报警与消防安全逃生门锁系统。

安防与逃生门锁系统主要有以下几种形式：

◆ 与火灾自动报警系统联动的电子门禁系统，可在出现火灾报警后或失电时自动释放或由消防控制中心控制；

◆ 具有报警功能的推栓式外开门锁系统，其防火门可在由室内推动锁闩时开启并报警；

◆ 无报警功能的外推式门锁系统。

（2）城市火灾自动报警网络系统

建设城市火灾自动报警网络系统是提升消防工作科技含量，有效防控火灾的重要措施。城市火灾自动报警信息系统主要有以下功能：

◆ 建筑消防设施的远程监控实现了消防设施监督管理由分散型向集约型的转变，促使各单位提高维护消防设施的自觉性，提高城市建筑消防设施的完好率；

◆ 火灾自动网络报警实现了火灾报警方式由单一人工报警向网络化自动报警的转变，提高、增强了消防部队快速反应和城市抗御火灾的能力；

◆ GIS 电子地理信息定位，实现了火情侦察方式由人工询问侦察向自动搜寻定位的转变，有利于119指挥中心派车出动方案的生成；

◆ 各种消防信息的监控和统计分析实现了消防监督模式由被动型向主动型的转变，提高了消防监督抽查的针对性和有效性。

此外，随着有线宽带和无线宽带网的应用，向视频监控功能拓展也将成为城市火灾自动报警信息系统的发展方向之一。

（3）简易自动喷水灭火系统

简易自动喷水灭火系统是指由系数K为80、115的快速响应型或系数K为80的标准响应型喷头、管道以及供水设施组成的自动喷水灭火系统。2005年12月的一天，上海市卢湾区两幢老式居民楼先后发生火灾，其中一幢居民楼安装了简易喷淋系统，火灾初期简易喷淋系统及时动作洒水，消防队到场时火灾已基本被扑灭，没有造成损失。而在另一幢没有安装简易喷淋系统的居民楼中，火灾发生后火势迅速蔓延扩大，造成两人死亡。由此可见，安装简易喷淋系统对防控火灾具有何等重要的意义。

（4）单点式火灾探测报警器

为了在火灾早期及时发现并报警，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，许多发达国家通过制定法律，在居民家庭和小型企业场所推广安装单点式火灾探测报警器。据有关资料介绍，英国伦敦82%的居民家庭安装了单点式火灾探测报警器。在美国，一般的超市都销售单点式火灾探测器，每只售价为5～7美元。独立式单点火灾探测器具有无需布线、安装保养方便、声光同时报警的优点，不仅适合于新建建筑，也适用于既有建筑的火灾探测和报警。

3.2 纳米消防技术

纳米科技是指在纳米尺度（1～100nm）上研究物质的特性和相互作用（包括原子分子的操纵），以及利用这些特性的多学科交叉科学和技术。纳米科技的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化，在城市消防安全领域也不例外。

制作火灾探测器是纳米材料最有前途的应用领域之一。目前，已实用化的气体传感器有SnO2膜制成的传感器（可用作可燃性气体泄漏报警器、湿度传感器以及战场化学剂的报警器）。纳米火灾探测器和报警器具有两方面优势：一是反应时间极短，可实现极早期报警；二是制作材料选择性很高，可大幅提高预测准确性。

4 结束语

消防科技是一个庞大的实用技术领域。随着各种高新技术的发展和融入，消防科技呈现出了边缘化、精细化、交叉化和高端化的发展趋势，发展空间巨大。未来国际消防技术界将对消防决策技术非常重视，灭火和探测等主动防火技术将在消防技术创新中占绝对优势，消防技术的整体发展将偏向一体化和智能化——这为我国消防技术的发展提供了明确的方向。我国应参考国际消防技术发展趋势，以及自身建设、政策、特色和需求，发展高新、专用和实用的消防技术。