消防新技术及相关产品发展研究

白海江

摘  要：科学技术是第一生产力，消防水平的进步也必然离不开现代科技的支撑。该文聚焦于我国消防科技的发展现状及前沿热点，对所涉及的新材料、新技术、新工艺、新方法进行总结概述，包括探测报警、自动灭火、火灾模拟等新技术和对文件建筑、高速铁路、地铁等的定制消防等，以及智慧消防，通过论文的梳理，有利于更清楚地掌握当前我国消防科技存在的优势和不足，进而对其未来发展方向做出展望和预测。

关键词：消防   自动灭火   定制消防   智慧消防

中图分类号：TU998.1                      文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）06（c）-0025-03

Research on the Development of New Fire Protection Technology and Related Products

BAI Haijiang

（Guangyuan Fire Rescue Detachment， Guangyuan， Sichuan Province， 628040  China）

Abstract： Science and technology are the primary productive forces， and the progress of fire protection level is inevitably inseparable from the support of modern science and technology. This paper focuses on the development status and frontier hot spots of fire protection technology in China， summarizes the new materials， new technologies， new processes and new methods involved， including new technologies such as detection and alarm， automatic fire extinguishing and fire simulation， customized fire protection for document buildings， high-speed railways and subways， as well as intelligent fire protection， It is conducive to more clearly grasp the advantages and disadvantages of China's fire science and technology， and then prospect and predict its future development direction.

Key Words： Fire protection; Automatic fire extinguishing; Customized fire protection; Intelligent fire protection

一般来说，消防工作主要处理两个方面的措施。一是依法治火，通过立法手段约束人们的行为，出台相关技术标准和规范，引导人们在生产生活中科学有效灭火，建立强大的消防救援队伍和健全的应急服务网络;加强宣传指导工作，改进人们的消防安全意识[1]。二是按技术控制火灾。利用先进的科技手段，不断提高消防自动化、标准化、智能化水平，科学研判、政策准确执行，从源头上降低火灾风险，提高主被动防火性能;联防联控，提高消防救援能力和实效，减少人员伤亡和财产损失。“法”与“术”不是分开的，而是有两个方面，相互支持的。

1  我国消防科技成就与前沿

新中国成立以来，特别是20世纪90年代以来，我国在消防力学、消防技术、消防建模技术、消防标准化等方面进行了大量研究，我国的防火工作取得了一系列突破，提高了消防工程的整体科技水平。此外，由于消防科技工作者的不懈努力，高层建筑、地下建筑、大空间建筑、重大化工火灾事故防控技术等经济社会发展新问题不断涌现，成就很多[2]。消防科学技术领域广阔、丰富，而且往往是跨专业、跨学科的。限于篇幅，该文选取了我国消防科技领域的一些关键成果和前沿热点。

1.1 探测报警技术

该技术已成为早期发现火灾和减少火灾损失的最有效工具之一。一方面，基于不同探測原理和识别标准的火灾探测器不断开发和商业应用，包括烟雾探测、温度探测、火焰成像、燃烧产物等，涵盖各种常见火灾类型和不同阶段。同时，随着基础组件的升级和判别算法的优化，各种火灾探测技术也在朝着高精度、低误报、广适应的方向发展。下面以最流行的光电烟雾探测器为例。最新技术基于前后双向散射和双波段光源米氏散射原理，结合自学习智能算法，无法消除背景噪声，有效分离干扰、真实火灾烟雾颗粒和灰尘、水滴等干扰因素[3]。如额外的复杂温度感测、CO 感测和其他功能可以通过实现非常早的警报来显著降低误报率。同时，快速分形编码图像提取技术、激光多普勒粒度测量技术、模糊逻辑和人工神经网络算法、小波变换信号分析等先进技术在火灾探测中的应用，极大地促进了各类火灾发生的探测，改进了探测器性能。

1.2 自动灭火技术

在传统消火栓、灭火器等灭火设备设施的基础上，近年来出现了各种自动灭火技术自动灭火，如自动喷水灭火（带细水雾）、泡沫自动灭火、气体自动灭火、干粉等可以完美适应各种情况的新消化功能不断被引入[4]。在自动喷水灭火方面，我国学者利用激光全息和电子测量技术，对细水雾的水粒子流场特性进行了实验研究，分析了雾化原理、灭火机理、灭火效率和雾化现象。束压性能为细水雾灭火系统提供了通用的保护和工程设计方法，在泡沫自动灭火方面，压缩空气泡沫灭火系统（CAFS）主要作为研究载体。为实现可燃液体表面的气泡膨胀机理和动态覆盖以及石化厂区的重点保护，目前的研究重点是卤代烷烃在气体自动灭火领域。配制物理和化学作用相结合的灭火剂，综合评价和改善环保性能，更换灭火器，全面提高气源、阀门、管道、控制逻辑等系统可靠性，尽可能防止人员生命等受到伤害。在干粉自动灭火领域，大部分超细干粉局部使用，优化干粉的成分和粒径是当前研究的重点，以提高灭火效率，降低干粉灭火效率，其中热解率、干粉和二次污染物的排放是研究热点。此外，在家用灭火器领域，不断开发出操作简便、效果好的新型灭火器，如投掷式灭火器、气溶胶灭火器等，丰富了灭火器产品线。

1.3 火灾模化技术

20世纪80年代中期以来，随着建筑规模和复杂性的不断扩大，不断涌现的大空间建筑和异形建筑对传统的“局部”防火设计提出了挑战。因此，性能化防火是一项先进的设计工程，设计方法也得到了迅速发展。基于计算机模拟技术，通过对人员疏散特性、火势蔓延规律、烟气流动特性等的深入研究，逐步建立了一系列实用的模型和方法。中国建筑学会建筑防火研究所在“十二五”国家科技支撑计划资助下，自主研发了基于社会力模型的疏散软件，能够准确计算和反映在紧急疏散过程中，人、建筑物、人与环境的互动。后期开发的UC-WIN/ROAD插件可以导入疏散模拟数据，通过坐标对齐与3ds max中创建的模型合并，可以直观、动态地反映火灾疏散过程，设计和制订疏散计划[5]。

2  定制消防

经过多年的发展，既有建筑的消防工作已经形成了较为成熟、完整的消防设计、施工、验收、管理标准体系和监督流程。但是，对于一些特殊的、非常重要的建筑或工程类型，如文物、高铁、地铁、城市地下空间等（见图1），现有的标准规范还存在一些盲点。因此，需要深入研究为这些建筑物实施“定制防火”策略。

2.1 文物建筑

文化遗产是不可复制的宝贵文化遗产。但是，我国文物大多为砖木结构，火灾多、耐火性低，且消防设施不足、灭火救援难度大。我国现行的防火标准和规定不适用于文物，文物防火工作存在一些盲点。

近年来，我国逐步完善了文化财产的防火标准和相关制度文件。例如：国家文物局委托中国建筑科学院建筑防火研究所主编《文物建筑防火设计导则》，使文物防火工作更加有据可依。同时，结合文物特点，考虑引入无线火灾探测报警、消防设施监控云平台等先进技术，也将有效提高文物消防安全水平。

2.2 高速铁路

中国高铁已成为中国制造的一张闪亮名片，消防安全是高铁运营的基石。目前铁路系统根据自身特点，制定了一套涉及消防的标准，如《铁路工程设计防火规范》（TB 10063-2016）、《城际铁路设计规范》（TB 10623-2014）等，但其适用范围仍然有限。疏散距离极长、站房大空间排烟难、结构耐火性不足等问题尚未得到有效解决。因此，有必要根据性能目标制定特殊的防火设计，并总结共性规律。

2.3 地铁

地铁是大城市现代公共交通系统的核心。由于地铁空间封闭、结构复杂、人流量大，一旦发生火灾，后果往往非常严重。由于地铁工程类型、材料和功能的多样性和复杂性，现行的《地铁设计规范》（GB 50157-2013）和《地铁设计防火标准》（GB 51298-2018）对现行地铁消防设计有很强的指导性，但迫切需要有针对性的防火安全评估、专项消防设计、消防设施检查等方法[6]。

2.4 地下空间

随着我国城市中心地表空间资源短缺的加剧，对地下空间开发利用的需求迅速增加。同时，以城市、商业、娱乐综合企业的聚合形式 ，现有地下通道和停车场中，城市地下空间的功能正在逐步加强，对消防安全提出了极大的挑战。然而，我国地下消防安全研究尚处于起步阶段，尤其是工程应用指南不足，城市地下火灾的风险、结构类型和功能设置各有特点。制订防火技术方案，需要在防火分隔、人员疏散、火灾探测和消防救援等多方面进行专题研究，以适应城市地下空间的标准规范体系。

3  智慧消防

智慧将是未来社会的关键词。近年来，智能消防技术应运而生。从政府层面到社会层面、协会、实验室和产品供应商，这一直是未来发展和某些创新的重点。但是，目前我国智慧消防普遍停留在实时数据采集和监控阶段，存在平台规模小、产品兼容性不足、数据挖掘深度不足、智能化不足等问题。此外，目前智能消防平台的研发往往是由软件公司驱动，对消防业务需求和传统消防技术缺乏了解，应用场景和事件处理流程的整合和优化不足。在一定程度上，它限制了智能消防技术的发展。

在一些发达国家，智慧消防起步较早，有值得借鉴的先进经验。以英国为例，通过数据库对大数据进行有效管理和分析，快速收集、识别和量化风险指标参数，动态评估城市火灾风险，火灾隐患检测和调查越早越好。美国NIST智能消防研究项目专注于前端智能消防设备的研发和测试，为建筑、社区、城市构建多层次的智能消防系统。从消防技术的发展趋势来看，智慧消防是未来消防产业升级的必然方向。从战略角度看，如何超越智慧消防，实现创新领先，是我国消防技术发展面临的重大课题，需要消防员不断努力。

4  结语

该文对未来我国消防科技工作的发展方向进行了展望。针对以文物、高铁、地铁、城市地下空间为代表的特殊场所，提出定制化的防火理念和相应的发展规划，并借鉴国外先进经验，提出未来发展方向。践行智慧消防发展理念，兼顾防火中的二次污染问题，提出智慧防火解决方案。希望该文的一些建议能为我国消防技术的发展提供更加系统、实用的参考或思路。

参考文献

[1] 陈欢炼.基于物聯网技术的城市消防远程监控系统设计与实现[D].长沙：湖南大学，2019.

[2] 李永学.新技术在智慧消防中的应用[J].智能建筑，2020（12）：20-21.

[3] 王静.基于物联网技术的消防员定位系统研究[D].西安：陕西科技大学，2018.

[4] 管永贺.消防机器人灭火救援应用技术的分析[J].消防界：电子版，2020，6（9）：57-58.

[5] 徐立波.智能消防中环境感知与温度估算的关键技术研究[D].杭州：浙江理工大学，2018.

[6] 郝鹏举.消防工程中自动化技术的应用探讨[J].今日消防，2020，5（12）：12-13.