多功能消防救援靴的功能与设计探究

宓乐壮 刘晋军 蒋金佐 吴琦鸣 王紫崴

摘要：消防救援队伍作为国家综合性应急力量，救援任务复杂多变。面对高层建筑、地下车库、大跨度厂房、危化品仓库等需要应急救援的突出情况。如何提高消防指战员火灾扑救和抢险救援能力、提升消防救援队伍战斗力，是当前我们迫切需要解决的问题。其中，个人防护装备又是进一步提升消防救援队伍整体灭火救援能力、保障群众生命财产安全的基础。基于此，文章对“多功能消防救援靴的功能与设计探究”进行分析。

关键词：多功能;救援靴;感应装置

中图分类号：TU998.13       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2021）08-0021-03

1  项目研究的发展趋势

应急管理部在《2019年安全生产应急救援工作要点》中提出“要加强安全生产应急救援队伍和基地建设，推进法规标注职能体系建设，强化应急准备，提升应急救援能力，着眼应对重特大、复杂生产安全事故需要，加快推进应急救援关键装备轻型化、智能化、模块化建设。”

从当前情况看，我国的装备的发展重点更注重于增加装备的种类、提高装备的性能、改良装备的特点等。我国救援装备对于智能化、精细化、多样化等方向还有待提高，这也是当前发展救援装备的核心。

作为一名基层消防员，笔者所在的消防救援站，每年会处置上百起火灾事故，其中难免会有牺牲的火灾案例。笔者常常思考：我们能否设计一种装备，能够有效的保护消防指战员，让救援工作实现智能化，从而降低消防指战员的自身伤亡，提高处置灾害救援事故的能力，并极大保护消防指战员的生命安全。为此，笔者在本文中对多功能消防救援靴的功能与设计进行探究。

在高层建筑、地下车库、大跨度厂房、危化品仓库等事故现场，大部分都是我们消防指战员去救援，在这些大型的灾害下，消防指战员的安全问题需要得到保障。当今趋势下，没有及时运用新型科技对单兵装备进行有效的创新，使得消防救援队伍在大型灾害救援工作中实战能力下降，自身危险性增加。因此，对于消防指战员而言，多功能消防救援靴的应用显得尤为迫切。

随着救援需求的增加，对救援装备产生了直接的影响，从长远来看，救援装备必定会朝着智能化、精细化、多样化等方向发展，使其更好地服务于消防指战员。

2  项目研究的背景

通过查阅资料可知，在我国消防救援队伍所配备的抢险救援装备中，国外产品占主导地位：

美国进口灭火防护靴，靴帮材料采用头层防水阻燃皮革，配有同皮质拉环，便于消防指战员能够迅速套穿;从靴外底起至靴口最低处的高度不应低于355mm，靴底为特殊的双重密度阻燃橡胶材料，能够在长时间的穿着下减缓疲劳，靴底具有良好的防滑、耐热、耐油、耐酸碱性能;芳纶缝合技术，使整靴更加结实耐热;同时，结合消防员的职业特性，采用舒适的针织防水内衬以及抗菌防臭缓冲鞋垫，脚踝处加强垫保护。

进口哈维克消防员灭火防护靴，靴帮和鞋底均为手工硫化橡胶，适用于建筑火灾救援、普通火灾救援、海事火灾救援等，高性能抗电绝缘鞋外底，隔热性能3级，具有防寒性能、表面防滑性能、防燃油侵蚀鞋外底、鞋跟吸能性能、防穿刺穿透性能、腳趾防护性能、隔绝热接触性能。衬里材料采用高品质超舒适的梭织全棉帆布;靴帮材料是具备优异隔热性的多层防火阻燃橡胶材料;靴底为全钢夹层，环氧树脂包覆的全钢夹层，具备抗腐蚀性能。

另外，耐克生产的一款自动系鞋带的运动鞋，它最大的亮点是无需用户弯腰系鞋带，除此之外，球鞋内置的传感器甚至还能实时根据运动情况来自动调整松紧度，要实现这一功能，离不开三个关键因素：电池、马达和传感器。它的工作原理很简单，当用户穿上球鞋时，压力传感器会驱动马达，马达便会收紧鞋带到最合适脚型的松紧度。

某公司推出的一款产品，拥有自动收缩和开启功能，控温系统可改变鞋内温度，通过手机App控制，运动数据、卡路里消耗等数据都可以通过鞋底部的传感器同步到App中。与此同时，传感器还可以实时检测鞋底的磨损程度。

根据上述资料不难发现，双重密度阻燃橡胶材料的应用大幅度提升了消防救援靴的防滑、耐热、耐油、耐酸碱性能。而电子器件的应用使消防救援靴更加舒适，同时赋予了消防救援靴更多的保护能力。

3  项目研究的意义

消防救援人员作为应急救援的主要力量，其自身安全尤为重要。在电子技术高速发展的今天，消防救援靴智能化有很大的发展空间，当前消防救援靴只具备基本的防护能力，功能相对单一，难以在救援过程中很好的协助救援人员完成任务。如：2019年3月21日江苏省盐城市响水县天嘉宜化工有限公司发生特别重大爆炸事故。救援过程中，有不少消防指战员因踏入化学废水而导致足部受到不同程度的损伤，如果在消防救援靴的底部安装危化品感应装置，便能够有效的感知周围环境，及时排除风险。

4  项目研究的主要内容

本项目基于消防救援人员在处置各类突发灾害时所遇到的问题及事故展开研究，所设计出的多功能消防救援靴，对一线消防救援人员的足部安全保障有着重要的现实意义。

4.1  设计理念

（1）产品设计中突出以人为本的理念

笔者的思路是解决“装备—人—装备”中存在的问题，其研究的出发点是通过电子技术手段把研究项目变为实体产品，使产品更适合消防救援队伍，为广大消防指战员的安全提供保障。通过对消防救援靴的改进和增加功能来提高消防队员的安全，将定位技术、障碍感应、应急照明与消防救援靴相结合，具有广阔的应用前景。

该智能化消防救援靴靴筒处有定位器，方便拆卸，设计合理。靴侧面设有障碍感应器，便于感应障碍物。靴正前方有应急照明灯，体积小、亮度强、光色好。当消防救援队员穿戴智能消防救援靴后，后台能够实时掌握各个消防队员的位置信息，提高处置各类灾害事故的能力，保障消防队员的生命安全。

（2）产品设计过程中运用多种研究理论

本项目在设计过程中，通过文献分析法、调查问卷法、案例分析法、实地调研法等方法，全方位、多角度的了解国内外消防救援靴现状，进一步梳理其相关功能，全面、正确的了解所研究的问题，进而对消防救援靴的功能拓展提供更有效的帮助。

（3）产品设计中的科技理念

本项目研究的消防救援靴运用科技手段，在消防救援靴靴筒处设有定位器，靴侧面设有危化品感应器与压力感应器，靴正前方有应急照明灯。

4.2  功能需求

（1）定位装置：例如，在2019年四川凉山森林火灾，因风向突变造成27名森林消防指战员和3名地方干部群众牺牲。火场救援的现场具有极强的危险性，火灾蔓延迅速、时间长、消防指战员扑灭难度大，因此很容易对消防指战员造成伤害。消防救援人员在救援过程中，在浓烟条件下，以及对地形的不熟悉，可能会导致救援人员迷失。而本项目设想的消防救援靴在靴筒处设有定位装置和用于存储数据的存储装置，依托智能化的远程定位系统，在后台实时显示人员位置，便于指挥救援人员脱离险境。

（2）危化品感应装置：在一些重特大危化品火灾中，由于现场情况复杂，救援人员难免会踩到化学废水，从而导致足部受到不同程度的损伤。本项目设想的消防救援靴在靴子底部装有危化品感应装置，它是通过光感实现危化品感应的作用，光控元件与光学元件是光感传感器的主要部件，当光纤发生强弱变化时，光控元件就会根据光纤的强弱进行感应，利用电子技术和光学原理之间的融合，实现二者之间的契合，通过光感传感器，让电子设备进行运转，这样就能够有效感知周围环境，及时排除风险。

（3）压力感应装置：在一些重特大火灾或者森林火灾中，会面临救援难度大、时间跨度长、危险系数高的情况。当消防员穿上救援靴时压力传感器会驱动马达，马达便会收缩靴筒，从而达到最舒适的松紧度。本项目设想的消防救援靴能够使长时间奋战在一线的消防指战员始终保持穿着舒适性，为灵活应对急难险重任务提供了保障。

（4）应急照明：消防救援人员在灭火救援行动中，经常需要深入视线较差的环境进行救援，而本项目设想的消防救援靴能在救援人员处于恶劣环境时，手动或后台辅助开启应急照明灯，对消防员搜救被困人员具有重要的现实意义，极大提升救援人员搜寻被困者的效率。

5  项目研究的重点和难点

5.1  本项目研究的重点

（1）如何利用电子技术和大数据平台，有效保证救援靴整体性能的可靠性。为满足整体性能的可靠性，我们考虑将消防救援靴安装的定位装置、危化品感应装置与物联网技术相结合，实时了解每名消防指战员在平时演习和训练中的情况，进而有效了解多功能消防救援靴的可行性。

（2）在面对恶劣环境时，如何确保多功能消防救援靴性能的正常使用。比如，在扑救森林火灾的过程中，消防指战员在恶劣、危险情況下，我们会将消防救援靴安装压力感应装置、应急照明装置，即使到了夜间也可以看清脚下的情况，并且在长时间的灭火过程中让消防指战员的腿部、脚部始终保持舒适感。

5.2  本项目研究的难点

本项目面临的难点在于尚未实现技术突破。多功能消防救援靴整合以往消防靴的各类优势，同时将科技元素融入其中，但有部分技术（光电子技术与多功能消防救援靴的融合）暂未实现突破。

6  项目研究的主要观点和创新点

6.1  主要理念

现阶段消防救援人员所穿的消防救援靴只具备最基本的防护能力，如耐腐蚀、防水、防滑、防穿刺、防腐蚀等，并未涉及更进一步的功能。在电子技术高速发展的今天，消防救援装备也在发生巨变。本项目所研究的多功能消防救援靴不仅大幅度提升了防护能力，还在原有功能上添加了定位器、危化品感应装置、压力传感器、应急照明等功能，有效解决在出警过程中足部所遇到的安全问题，使现代消防体系走向职业化、专业化。

6.2  创新点

多功能消防救援靴在靴筒处有定位器;靴底部装有危化品感应装置，通过光感原理感应化工类物质;靴正前方有应急照明灯，体积小、亮度强、光色好;消防员通过靴底的压力传感器自动调节舒适度，保障消防员足部的舒适性。

产品参数如下：

（1）产品重量：小于3kg。重量相对较轻，方便救援人员携带。

（2）阻燃性能：FV-1级。在一段时间内阻止火焰烧过靴面进入靴子内部，对救援人员起到重要的保护作用。

（3）抗刺穿性能：不小于1100N。能够有效防止尖锐物体刺入靴子内部，保护消防救援人员的足部安全。

（4）电绝缘性能：不小于5000V。漏电电流小于3mA，

当救援人员处于高压环境时，短时间内可保护其免受电击伤害。

（5）动作灵活：有利于完成走、跑、跳、蹲、爬等动作。

（6）快速穿戴：小于10s。依托压力传感器的功能自动调节舒适度，能够实现消防救援靴的快速穿戴。

（7）定位模式：北斗定位模块（尺寸：20.2×21.4×

2.6mm，重量：10g，定位精度：10m，GPS灵敏度：tracking-165dBm，温度范围：-40℃～+80℃）。

7  結语

消防救援队伍作为国家综合性应急力量，救援任务复杂多变。面对高层建筑、地下车库、大跨度厂房、危化品仓库等需要应急救援处置的突出情况，如何提升灭火救援的效率，保证消防指战员的生命安全，是亟待解决的问题，文中笔者提出了一种理念，设计出一种多功能消防救援靴的雏形，希望能对提升消防指战员的灭火指挥能力、完善消防救援装备智能化、精细化、多样化等有所帮助，从而保障消防指战员的生命安全。

参考文献：

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Research on multifunctional fire

rescue boot's purpose and design

Mi Lezhuang，Liu Jinjun，Jiang Jinzuo，Wu Qiming，

Wang Ziwei

China Fire and Rescue Institute

Abstract：Fire Rescue Department， as a comprehensive national  emergency team， need to carry out many complex and arduous rescue tasks. Facing these tasks of high-rise buildings， underground parking， long-span factories， dangerous chemicals warehouses and so on，i t is necessary to improve the rescue ability of fire fighters and enhance their comprehensive capacity within a short time. Among these， individual protective equipment serves as the basis of enhancing the overall firefighting and rescue ability and ensure the safety of people's lives and property. Therefore， this paper gives an analysis to the purpose and design of multifunctional fire rescue boots.

Keywords：multifunction;rescue boots;induction system