消防机器人在灭火救援中的运用研究

吕超

摘要：随着我国经济社会的快速发展，我国的城市治安问题日益突出，城市火灾严重危及群众的生命财产安全，必须及时提高火灾的救援效果。灭火救援工作具有一定的危险性，要在极端恶劣的高温、有毒、黑暗等条件下进行救援工作，而消防机器人能够替代消防员完成危险救援任务。为了提高消防机器人在恶劣环境中的救援工作质量，文章对消防机器人在灭火救援中的运用方法进行了研究。首先分析我国消防机器人技术的发展脉络;其次，明晰消防机器人在灭火救援中的运用意义;再次，阐释消防机器人在灭火救援中存在的困难;最后，针对运用中存在的困难，提出消防机器人在灭火救援中的运用策略：提高消防机器人作业能力，引进先进技术降低成本、加深人机协同配合水平，旨在充分利用消防机器人的优势，提升恶劣环境中的救援工作质量。

关键词：消防救援机构;消防机器人;灭火救援;人机协同

当前，科技事业正在飞速发展，各行各业都在寻求能够使工作有效进行的智能化技术[1-2]。在灭火救援过程中，消防机器人充分显示了智能化的重要性和優越性。将智能化程度较高的消防机器人应用于灭火救援，可以有效提升消防救援效果，缩短灭火时间，有效遏制火灾的扩散，保护被困人员和消防员的生命安全[3-4]。因此，消防机器人的研制和开发越来越受到人们的关注。为了使消防机器人得到正确、合理地利用，提高灭火救援质量，保证消防员的人身安全，文章对消防机器人进行了充分认识和研究，提出了消防机器人在实际灭火救援中的运用策略。首先梳理了我国消防机器人研发和应用的发展情况;总结了在灭火救援中使用消防机器人的意义;分析了消防机器人在灭火救援运用中存在的困难主要有：恶劣条件下运用存在局限、维修保养技术薄弱、人机协同配合水平较低;针对上述困难，从提高消防机器人作业能力、引进先进技术降低成本、加深人机协同配合水平三个方面，研究消防机器人如何在灭火救援中有效运用，意在提高消防机器人的运用水平。

一、我国消防机器人的发展

消防机器人能够在消防灭火救援的过程中，利用信息技术的操作系统，辅助消防员提高灭火救援质量。消防机器人与消防员协同工作，为我国消防灭火救援任务的顺利开展提供了全新发展途径。我国从1997年起，开始着手研制消防机器人，为了提高研制的成果和水平，专门成立了消防装备研究部门。同时，各大高校增设了消防机器人机械技术研究方向，培养消防机器人领域的技术型人才，不断完善机器人操作系统，以提升我国消防救援机构的工作质量[5]。直至20世纪90年代消防机器人的研制课题正式被纳入国家高科技计划研究发展项目，我国开始全方位、系统化、多角度地对消防机器人进行专业化的研究。在21世纪，我国成功研制了ZXPJ01型遥控关节式移动消防机器人[6]，其具有快速移动、喷射灭火、抵御防爆、释放冷却、现场观察等的优势，可以在有毒、易燃、易爆气体等极端恶劣环境中完成探测等多种功能，因此被广泛应用到消防灭火救援工作中。

二、在灭火救援中使用消防机器人的意义

在灭火救援工作中，消防机器人可以利用信息技术提高灭火救援效能，同时保证被困人员和消防员的生命安全。这是因为消防机器人可以广泛应用于高层建筑、密封建筑、地下建筑及石油化工等场所中，承受高温、有毒气体，帮助消防员完成基础救援工作[7]。消防机器人和消防员可以选择人机互助的工作模式，采用自动灭火系统将灭火救援工作的效能发挥至最大，有效保护火灾被困人员的生命财产安全。同时，消防机器人具有灵活、便捷的优势，可以提高灭火救援效率，减少救援时间，给灭火救援提供更多的安全保障。因此，消防机器人在灭火救援中具有非常重要的运用价值，可以帮助消防救援机构完成高质量的灭火救援工作。

三、在灭火救援中运用消防机器人存在的困难

（一）恶劣条件下运用存在局限性

在实际的灭火救援工作中，消防员和消防机器人要面对高温、有毒气体、辐射和二次爆炸等危险恶劣环境。这些恶劣环境不但会阻碍灭火救援工作，还会对消防机器人的运用产生不利影响。救援系统不完善的消防机器人容易在恶劣环境下错误判断地理位置，提供给消防员不合理的救援路径和救援方案。消防员据此容易作出错误的救援决策，影响灭火救援效果，导致被困人员无法及时得救。

（二）机器人维修保养技术薄弱

消防机器人代表了智能化应用的最高水平，因此机器人的维护、维修、管理具有较高的技术要求[8]。但是，目前专业的消防机器人维修人员数量较少。消防救援机构的维修人员多为消防设备维修人员，其在机器人维修技术方面较为薄弱，对消防机器人的维修保养不到位。在火灾救援过程中，消防机器人因缺乏维护容易出现短路等故障，严重威胁现场救援质量。消防机器人若因故障无法及时启动灭火系统，将无法控制火灾扩散，甚至还会干扰正常的救火行动。另外，消防机器人研发成本和维护费用较高，消防救援机构难以承担，会逐渐减少消防机器人的使用率和维修率。消防救援机构中存在大量的闲置消防机器人，既浪费资源，又无法提高消防机器人的应用效果。

（三）人机协同配合水平较低

消防机器人具有多种类型，包括耐高温消防机器人、消防侦查机器人、油动力消防机器人及智能移动机器人等。不同类型的消防机器人可以应用在不同的灭火救援场景中，需要根据具体灭火场景选择合适的消防机器人[9]。当前消防机器人运用时存在人机协同水平较低的情况。消防救援机构没有对消防员的机器人操作技术进行培训，导致消防员的机器人操作技术水平较低，缺乏使用机器人的经验和技术手段。在实际救援过程中，消防员或是不愿使用机器人辅助工作，或是使用后人机配合程度较低，都无法提高灭火救援工作效率。

四、消防机器人在灭火救援中的运用策略

（一）提高消防机器人作业能力

随着我国建筑类型逐渐多元化，高层建筑[10]、地下建筑、石油工厂建筑等救援难度较大的建筑越来越多。消防机器人在不熟悉或恶劣的建筑环境中无法发挥效能。为了突破恶劣条件下机器人的运用局限，应提高消防机器人针对不同建筑进行灭火救援的作业能力。消防救援机构应根据当地的实际地理情况和建筑规划情况，完善和升级消防机器人的救援工作系统，使其在灭火救援中提高任务完成能力。例如：在高层建筑灭火救援工作中，消防机器人可以通过避障系统提高路径规划能力，在发生道路拥堵时及时更新备选方案，帮助消防员选择正确的救援路径，提升灭火救援效率。在高层建筑建设阶段也要提前布置消防机器人安全通道，方便机器人在电梯失灵的情况下顺利到达火灾现场。地下建筑物通常比较密闭，一旦着火，现场气温会急剧上升，浓烟也会越来越多。消防机器人设计人员可以按照不同的浓烟程度设计浓烟疏散系统。在火灾发生后消防机器人可以疏散浓烟，同时为消防员照明，帮助消防员迅速在恶劣环境下完成灭火救援工作。石油工厂建筑环境较为复杂，存在较多易燃易爆品，消防救援难度较大。因此应增加消防机器人的危险物识别功能，利用配备的消防工具及时对易燃品进行降温扑火。

因此，在消防机器人的实际开发中，需要结合建筑物结构特征，及时更新和完善消防机器人的作业能力。保证机器人具有完备的灭火设备和控制体系，能够对灭火救援工作进行高效分析和信息反馈，有效保证被困群众的生命财产安全。

（二）引进先进技术，降低成本

政府和财政部门需要加大对消防救援机构的资金投入，增加救援高科技设备的研制经费，有效促进消防机器人技术的快速发展。在研制消防机器人时，可以引进国外消防机器人的研究成果和先进技术，结合实际国情和应用场景进行创新和优化。引进国外成熟的技术，可以减少消防救援机构的研制费用，降低消防机器人的生产成本。借鉴国外已有的机器人维护和维修方法，培训消防维修人员，增加消防救援机构对消防机器人的使用量，组建现代化消防技术体系。具体可以从以下三个方面进行完善。第一，消防救援机构应认真分析和研究国内的消防机器人生产工艺，结合实际应用场景进一步完善消防机器人使用效果。例如：当消防机器人记录火灾情况时，可以将电力转换为热源，控制机器人温度，提升消防机器人的使用寿命，降低维修成本。第二，为了保证消防机器人的灭火救援质量，可以在消防机器人内部加装后备蓄电池。当电源不充足的时候，消防机器人仍可以在规定时间内完成既定的灭火救援任务，有效控制火势的扩散。但在加装后备蓄电池时需要注意电池的使用条件要符合火灾现场，能够在高温情况下正常为机器人供电。第三，消防机器人设计人员可以参考国外的生产技术，根据国内的具体条件对其进行改善并运用于生产过程中，有效减少生产费用。

（三）提高人机协同配合水平

在灭火救援工作中可以通过人机交互的方式提升救援效果。由消防机器人向消防员传递灭火救援現场数据，消防员通过操作系统作出灭火救援决策。消防救援机构应在消防员日常培训中增加信息技术能力的培养，提高人机协同配合水平，使消防员可以充分利用消防机器人的优势，完成灭火救援工作。同时消防员应具备基本的机器人维修技能，能够在救援中及时解决机器人的突发性故障，使机器人能够充分发挥辅助作用。为了提高消防员对信息技术学习的积极性，需要建立专项结业考核机制，在信息技术学习完成后，按照灭火救援工作的实际情况，考核消防员的机器人使用理论知识和场景实操技能。同时在消防机器人研制过程中，要充分考虑到地理位置等多重因素，提供便捷的操作方式，降低操作时间，以提高灭火救援工作效率。消防机器人研制成功后，需要先在消防救援机构进行试点应用。选择年龄较低、接受新鲜事物较快的消防员优先使用消防机器人，撰写使用报告，提出技术改进方向。并将使用报告纳入机器人技术专项结业考核机制中，以鼓励消防员主动在救援任务中增加机器人的使用率。另外，消防救援机构可以根据灭火现场视频，分析消防员与消防机器人的人机配合水平。据此制定专项优化方案，调整消防员的培训方案，完善消防机器人的操作系统和使用手段。

五、结语

为了适应灭火救援的智能化发展趋势，消防救援机构更加重视配备和运用消防机器人。研究消防机器人在灭火救援中的运用策略具有十分重要的意义，可以有效利用消防机器人提高灭火救援效率，降低火灾造成的人员伤亡和财产损失。因此文章对消防机器人在灭火救援中的运用策略进行研究。针对消防机器人在灭火救援运用中存在困难，提出创新的运用策略，以期增强消防机器人在灭火救援中的运用效果，保障灭火救援工作有序完成。

参考文献：

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[10]宁海永.超高层建筑结构设计的关键性问题探讨[J].中国设备工程，2022（01）：244-245.