消防机器人灭火救援应用技术研究

阳永辉

摘 要：近年来，随着科技的发展，机器人被广泛应用于各个领域，尤其是消防，他可以代替消防员处理更加危险、紧急的情况。对于在消防中應用机器人对于我国的消防行业来说是一个壮举。消防机器人的应用对于目前我国的灭火救援中有非常重要的作用，对于保障消防员的安全也有非常深刻的意义。本文通过阐述消防机器人的在灭火等危险情况中的应用，旨在提高救援效率、确保广大群众的生命财产安全的同时还可以降低消防人员的伤亡，提高消防员的从业保障。本文主要介绍消防机器人的发展历程、应用技术、未来前景等内容，力求促进我国消防机器人的发展。

关键词：消防机器人;灭火救援;应用技术;发展前景

引言：随着我国对于科研领域的投资不断加大，我国的科学技术也不负重众望，取得了非常好的成果和进步，机器人的成功研发是人类历史性的成果。21世纪以来，机器人技术也取得了更大的进步和发展，机器人的可替代性制造材料在不断扩充，机器人的制造成本也在不断下降，机器人的应用范围也越来越广泛，这对于节省人力成本是非常大的福音。在很多领域机器人已然代替人类进行相关重复简单的操作。对于消防领域而言，应用消防机器人的需求迫在眉睫，因为消防行业的从业人员目前存在很多任务重、情况急、危险系数高的危急情况。目前消防机器人在消防领域的广泛应用在危、急、险的救援行动中已经成为消防员的可代替品。但是目前我国消防机器人的应用还不够成熟，仍然存在很多的问题，一定程度上影响了灭火救援的实际操作能力。为了更好的发挥消防机器人在灭火救援中作用，必须在更好的理论指导下掌握更高的技术，研发出更适合实际情况的应用型消防机器人。

一、消防机器人的理论背景

1.国外研究现状

1986年，日本诞生了消防机器人，命名为彩虹五号机器人，这是世界上第一个应用于消防领域的机器人。消防机器人以发动机为首要驱动力，采用无线控制技术对其所有的操作行为进行控制。同时，它自带一个监控系统和探测仪器、一个温度传感器和一个红外摄像机，对火灾现场的内部情况进行有效分析，首先对于现场的情况进行相关数据例如温度、着火点等数据的采集，其次针对数据进行分析，采取相应的救援战术。

美国对于消防机器人的研发中，对于消防机器人的外壳采用碳纤维材料，控制机器人克服巨大障碍采用履带驱动方式。同时，它还利用无线通信技术和射频技术进行信号搜索和数据反馈，并安装了可拆卸水枪，将数据采集与救援行动同步进行。

此外，在挪威最新研发的消防机器人中，采用了蛇形的方式能够更加容易靠近救援现场，并且在救援作业进行的时候能够最大限度的减小阻力，不仅可以爬楼梯还可以穿墙，这很大程度提高了灭火救援效率。同时以其独有的形态做媒介可以以消防水带作为连接中枢，带领消防人员进入现场进行下一步的救援操作，从而完成整个灭火救援行动。

2.国内研究现状

我国在这消防机器人一领域的研究始于20世纪70年代，90年代后进行了广泛的研究和开发。其中更具代表性的是自行式消防水炮的有效研发，该消防水炮可以在操作和移动技术方面进入火灾危险场所的救援，达成更好的救援效果。21世纪之后，我国在消防机器人研发领域取得了进一步发展。2010年陕西银河技术装备有限公司在消防机器人研发方面取得了重大成果，将消防机器人的技术推向了另一个高度。

目前我国的消防机器人具有很多优势，可以基于不同类型火灾场景进行针对性的研究与应用，有专门的场景机器人进行专业的救援操作，如自动灭火器、攀爬、照明等功能尤为明显;低碳环保能源可提高工作效率和质量，并增加其承载能力;引进了先进的系统设计技术，耐高温、抗辐射能力得到提高，配备了自动安全装置，防护功能得到进一步完善，可以更好地满足实际需要。

二、消防机器人的发展历程

消防机器人是现代科学技术发展的产物。它可以在火灾救援中发挥重要作用，甚至取代消防员的部分工作，一定程度上降低了消防人员的伤亡率。消防工作中如果仅仅依靠人力来进行相关操作的话，对于消防人员的从业保障来说是一个未知数，所以在机器可以操作的情况下，再辅以相应的人力操作，可以在很大程度上保障消防人员的人身安全。

现在工厂越来越复杂，石化公司、隧道和地铁的数量也在增加。在这种情况下，做好安全防范工作非常重要。此外，对于高难度地区的消防安全而言是非常难保证的，很多消防安全隐患具有突发性和紧急性的风险，没有有效的机制来预防和处理紧急情况，这已成为社会的一个长期问题。消防机器人的研究和使用引起了大众的关注，确保了在发生危险情况时提供有效和合理的援助。消防机器人不仅可以代替消防人员更加容易到达救援的事故现场，还可以智能分析现场的实际情况并予以反馈，为救援工作的高效开展创造良好的基础。同时，它可以在能力范围内有效地解决事故现场的情况，减少事故和灾害的损失。

三、消防机器人运用范围

随着城市高楼大厦建筑数量的增加，高层建筑发生火灾的可能性逐年增加。然而，高层建筑的楼层较高，火灾发生后，消防员无法及时到达救援现场并按照其制定的消防预案迅速开展救援行动，这会浪费救援黄金时间，很大程度的增加了救援风险，增加伤亡风险和居民财产损失。

如果高层建筑发生火灾，电梯将瘫痪，无法正常使用。消防人员只能使用外部梯子或逃生通道，这会消耗消防人员的体力并延迟救援时间。然而，如果在部署后能够立即到达预定位置，会很大程度提高救援效率，消防机器人可以在到达救援现场后首先快速使用其身体上的消防系统灭火。虽然它不能直接救援被困人员，但它可以抑制火灾的蔓延并为消防员争取更多的救援时间。

对于具有很多化学用品的研究室和化工厂等场所而言，发生火灾的危险性是成倍增加的，救援的难度也是很高的，对于这些场所而言，一旦发生火灾，消防人员无法在第一时间进入救援现场，因为如果没有足够详细的情况了解，没有足够安全的防护措施，贸然进入这样的场所对于消防员而言很容易产生不可逆的伤害。因此，消防机器人在类似场所的就可以起到很好的效果，它不仅可以预先帮消防员探路，进入场所采集相关数据和火灾发生程度，同时返送给救援人员制定出合理的救援计划，减少二次伤害，提供可控范围内的救援保障。消防机器人有一个数据收集记录系统，到达研究室、化工厂等容易引发二次伤害的复杂火灾现场后，消防机器人可以通过数据传输和图像传输向消防员显示火灾情况。消防指战员可以根据消防机器人返送的火情，立即准备装备并制定救援计划，到达救援地点后，他们可以迅速开展救援行动，节省宝贵的救援时间，也降低了因为不了解现场情况而产生的不必要损失和伤亡情况的发生几率。

在地下建筑中使用消防机器人也非常重要。与地面建筑相比，地下建筑的封闭性更强、空间更小，存在灾情蔓延的几率更大。火灾发生之后，地下建筑内的温度和烟气浓度迅速上升，这也对消防员的救援产生阻碍。同时随时可能因为火势蔓延导致的氧气不足产生的休克等危急情况也是很容易造成不可逆的伤害的。在地下等相对封闭的情况下发生火灾使用消防机器人可以有效的提高救援行动的效率。因此，在发生严重火灾的情况下，为了有效避免对消防员的伤害和对封闭人员的二次伤害，可根据环境条件使用消防机器人。

四、消防机器人灭火救援应用技术发展的意义

消防机器人的发展对现代社会具有重要意义和深远影响。这是一种有效增加消防员的安全保证的途径之一，可以提高火灾和救援的有效性，挽救被困人员的生命安全，降低财产损失。消防员是一个相对危险的职业，容易产生高伤亡，火灾救援也是一个在刀尖上救人的行为，甚至也出现过很多以命换命的情况。在救援场所中出现的浓烟、高温有毒气体的释放等都会对消防员的救援判断产生很严重的影响，甚至威胁被困人员的生命安全，严重影响救援行动的展开和有效进行。

然而，消防机器人是一种无生命的载体，能够适应各种困难和危险的环境。特别是在救援现场，机器人可以忽略浓烟、高温和有毒气体等的影响，更容易到达消防员难以到达的地方，预先通过自己的专业技术为消防人员开展很多的情报收集功能工作，同时代替消防员执行危险任务，减少火灾对消防人员造成的伤害，显著减少消防员参与救援的人数。

此外，消防机器人的研发也采用了更先进的人工智能技术。消防机器人可以从人工智能技术的角度评估危险，自动收集环境数据，使救援人员更好地了解火灾现场的实际情况，促进救援行动的顺利有效开展。同时消防机器人可以在灭火救援过程中重复使用，在一定程度上降低消防救援成本。消防救援机器人的研制，对灭火救援起到了积极的作用，在一定程度上减轻了消防员的负担，提高了灭火救援的整体水平。

五、消防机器人的优劣

消防机器人在功能性上也有很多的优势与劣势。首先在优势方面，消防机器人可以采用人工智能等技术对于火场等情况进行预先的数据采集和情况分析，可以制定出更加合理有效的救援计划，减少不必要的人员伤亡，同时可以在一定程度上提升消防从业人员的人身安全保障。其次，消防机器人是一个可以重复使用的设备，因此它的使用性较高，可以利用其设备的优势，能够到达消防人员去不了的救援现场，减少产生二次伤害的可能性。

但是消防机器人也存在很多的劣势，首先因为我国对于消防机器人的研发程度还不是很充分，很多专业设备需要引进，因此会产生高额的费用，同时开发周期很长，对于整个消防行業而言，实际普及率不高。其次，消防机器人是有专业科研人员研发的，很多程序操作需要具备很高的专业素养，对于普通的消防人员而言，难以掌握或者需要一定的培训才可以掌握，这在一定程度上又增加了人力成本。不仅针对于现场的操作，包括后期的维护与检修都需要具备很高的技术水平，对于大多数的消防人员而言，很难有时间和精力去学习和掌握这些相对专业的技术，所以是很难在短时间就掌握并融会贯通。如果请专业的人员操作和检修维护，又会增加很多的成本，得不偿失。

六、消防机器人的发展前景

为了有效地发展消防灭火救援技术，广泛应用消防机器人，我们需要对于目前存在的问题进行归纳总结，并针对不同问题提出改进措施，推进我国消防机器人的不断发展。为了广泛地应用消防机器人，我们必须首先降低消防机器人的研发成本。在不影响操作效率的前提下，尽可能研发出更多低成本的材料，合理降低消防机器人的成本，同时还需要在降低成本的基础上，合理简化操作流程，让消防员对于消防机器人的操作能够更容易上手，更好的发挥其作用。还有必要组织消防员进行规模性的学习，以便消防员在持续的培训过程中提高他们的消防技能，提高他们对消防机器人的理解，增强他们对于消防机器人的操作能力。这样消防员在发生火灾时可以正确、快速地使用消防机器人，以防止火灾蔓延，降低损失。同时可以增加消防机器人的作用，研发更好、更具适用性的性能。首先生物行走技术就是目前消防机器人的研发项目之一，生物行走技术可以让消防机器人最大限度的模仿人类，增加其灵活性，可以在进行灭火救援过程中更适应环境，能够更大程度的降低人工参与程度，完成更多的灭火任务，早日实现无人化。其次可以更多的研发消防机器人的人机交互信息的及时性，可以通过机器的形式将现场的火灾情况对救援人员进行及时的数据更新，通过图像等形式现场灾情反馈给救援人员，制定出更符合灾情的救援计划，最大限度的降低伤亡率和损失率。

七、结语

在科学技术不断发展的背景下，我国消防机器人的研发将越来越受到相关部门的重视和支持。越来越多的消防员认识到消防机器人的重要性，消防机器人的智能化项目也应该在消防领域推广。通过创建智能火灾和救援指挥系统，我们可以快速定位火灾现场，以便及时获取相关信息，并启动战略性救援行动。要结合现有的产业和技术基础，充分利用消防科研院所等部门的技术力量，大力支持消防机器人研发企业的研发。同时，加强与国际消防机器人的技术交流和贸易合作，显著提高我国消防机器人的生产、使用技术和研发水平。在发生火灾时，消防员应充分利用他们的能力，有效地使用各种智能工具，充分发挥智能系统的作用，提高消防员的反应速度和机动能力，更好地完成火灾救援行动，保护人民生命和财产安全。

参考文献：

[1]韩军，陈德润，邓承凤."以问题为导向"的老旧小区火灾救援产品设计研究[J/OL].包装工程：1-13[2021-12-25].

[2]王力承.机器人在石化消防救援中的战术应用[J].科技与创新，2021（04）：178-179.

[3]杨乾. 小型履带式消防机器人结构优化设计及仿真研究[D].西京学院，2020.

[4]李俊.刍议灭火救援实战中的消防机器人技术[J].低碳世界，2019，9（01）：273-274.

[5]朱登宁.灭火救援实战中消防机器人技术的探讨[J].消防界（电子版），2018，4（02）：42+44.