消防机器人的种类与优劣分析

孙广超 高艺晋 李森

一、前言

随着消防机器人被广泛应用，市场上的消防机器人类型越来越丰富。各种复杂情况下要求不同功能的消防机器人进行作业。文章从消防机器人的功能出发，依次介绍了灭火机器人、救援机器人、排烟机器人、侦察机器人的特点，并且介绍了现代消防机器人的优劣性。

二、消防机器人浅述

（一）消防灭火机器人

目前国内的消防灭火机器人处于快速发展的阶段，多个公司已研制出成品进行售卖，以北京凌天世纪研制的RXR-M40D-1为例，介绍我国消防灭火机器人的主要特点。RXR-M40D-1型消防灭火机器人动力强劲、通过能力强，防护能力强、作业范围大、遥控距离远、定点能力强、侦察功能强大，RXR-M40D-1外观图如图1所示。由此可见，国内的消防机器人虽然发展比较晚，但发展速度比较快。

图1 RXR-M40D-1外观图

消防灭火机器人一般是由消防机器人主体、消防水炮、手持遥控终端、摄像机以及传感器、水幕喷淋装置组成。

消防水炮是以水为介质，远距离扑灭火灾的灭火设备。水幕喷淋装置通过自动喷水系统可以使表面温度降低。手持遥控终端拥有操作系统、屏幕以及数据传输能力。摄像机是操作者认识火场环境的主要手段，温度传感器能检测灭火机器人周围温度，避障传感器能检测前方障碍，依靠两种传感器判断是否能继续进行作业。

（二）消防救援机器人

近年来，随着石油化工企业的飞速发展，燃烧爆炸灾害时有发生。为了减少火灾损失、及时救助火场人员、避免消防人员的伤亡，消防救援机器人投入研發与生产。在这种背景下，消防机器人的出现无疑给消防行业带来了福音，融合了先进科学技术的救援机器人可以率先探明火情、预测火势、熟悉环境、代替消防员进行作业。

现代救援机器人主要应用于超高建筑的救援现场、易燃易爆物品救援现场、自然灾害的救援现场。超高建筑的火灾一旦不可控，救援难度非常大。我国消防救援车的最大救援高度为100m，因此超高建筑发生火灾时，人力救援比较困难，而消防救援机器人的出现，为探明火情、救援人员起到了不可估量的作用。易燃易爆物品救援现场火灾蔓延快、扑救难度大，各种化学品随时有复燃和爆炸的可能，往往会造成巨大的伤亡，消防救援机器人可以转运危险爆炸物品，手动关闭流量阀门，终止燃料的供应，防止火灾继续蔓延。自然灾害救援现场的主要问题如何快速地的找出并救援被困人员，消防人员在保证自身安全的情况下救援速度较慢，而消防救援机器人不用考虑太多的安全问题，可以及时排查出救援人员的位置。

（三）消防排烟机器人

消防排烟机器人作为一种主流的消防机器人，在灭火救援中起着举足轻重的作用。消防排烟机器人可代替抢险救援人员，深入危险灾害现场执行水雾灭火、冷却、送风、排消烟等多种作业。有效解决消防人员面临的安全威胁、信息不足等问题。图2为消防排烟机器人SR40外观图。

图2 SR40消防排烟机器人

消防排烟机器人主要应用于铁路、隧道、地下设施火灾，大型商场火灾，油厂火灾，仓库火灾等烟气难以排放的场所。消防排烟机器人一般由机器人本体、车载排烟风机、遥控终端、管控平台组成，排烟风机是排烟机器人工作的主要装置。以RXR-Y15000D-GT1履带型消防排烟机器人为例介绍排烟机器人的特点，其具有越障能力强、机动性强、移动速度快、牵引力大、防水能力强、检修维护方便、采取耐高温结构、通讯距离远、抗干扰能力强的特点。

据大数据统计，火灾中烟气致死的比例高达80％，火灾烟气是火灾中致人死亡的“主要杀手”。烟气致人死亡的原因不仅是气体的毒性，还有气体温度高的原因，虽然许多建筑内有防排烟设备，但是火灾现场的情况不可预测，在消防员进入火场之前由消防机器人先进行排烟，会极大提高搜救效率，降低火灾烟气对消防人员的伤害。

（四）消防侦察机器人

消防侦察机器人的主要作用就是代替消防员进入易燃、易爆、坍塌等场所进行率先侦察作业。采集图像、声音；分析可燃物的浓度、辐射强度；将采集信息传输给消防人员，对火灾现场进行科学分析，有利于制定科学救援方案，对火场形势做出科学合理的判断，降低因火灾形势不明造成的消防人员的伤害。

消防侦察机器人一般由移动载体、传感器系统、控制系统、防爆系统、决策系统组成。传感器可以检测压力、温度、热辐射、障碍、气体，将数据传输给后台，并做出实时判断提醒后台人员做出决策。决策系统与控制系统是后台进行控制的功能装置。

侦察机器人的出现，给消防界带来了巨大的福音，消防人员出现伤亡，往往是因为对工作现场的情况不明确。侦察机器人可以为消防人员“开路”，识别危险信息，对工作场所进行实时判断，将信息及时传递给操作人员。除此之外，侦察机器人的出现为排爆工作带来了巨大的帮助，侦察机器人不能代替人员进行排爆作业，但侦察机器人可以帮助排爆人员进行环境侦察，并进行简单的操作，一定程度降低了排爆人员的伤亡率。

三、消防机器人的优缺点分析

（一）消防机器人的优点

消防机器人的优点主要有无生命损伤性、可重复使用性、人工智能性三个方面。

无生命损伤性。一些灾害具有突发性强、处置过程复杂、危害性大等特点，消防机器人可以代替人们进入易燃、易爆、有毒的环境进行作业，有效解决了消防救援人员面临的生命安全问题、数据采集不足问题。消防机器人是一种智能机械设备，可在人员无法进行作业的情况下发挥出最大的作用。

可重复利用性。消防机器人作为一种装备，最多可承受750℃的高温，可以防电磁干扰、抗腐蚀、抗辐射，在无致命损失的情况下可以持续工作，进行作业后，经过保养可以再次投入作业。

人工智能性。消防机器人利用现代多种先进技术，可以在火场中探测环境，向后台传输数据，帮助人们进行决策。具有一定的自主性，可以在某些情况下进行自动灭火、自动避障，自主进行科学判断是否可以继续进行工作。

灭火机器人可以代替人员进入环境进行灭火；救援机器人可以进入有毒等恶劣环境中进行人员救治；排烟机器人可以及时排出烟气，降低烟气对消防人员以及被困人员的损害；侦察机器人可以率先进入环境对多种因素进行分析，有利于制定科学合理的救援方案，防止因对环境了解不足而造成救援人员的伤亡。

（二）消防机器人的缺点

消防机器人研制困难，发展缓慢。经过几十年的发展，消防机器人虽然已经初步形成体系，但涉及的功能并不是很全面，且困难难以攻克。火场的环境是非常复杂的，火场具有温度高、热辐射性强的特点。高温会对消防机器人造成很大的损害，且有时的损害是不可逆的。热辐射性强的环境会让消防机器人的信号中断，无法人为控制而导致不能在复杂环境下工作。尤其是在一些危险化学品的灾害中，许多消防机器人不能满足进入火场的条件。火灾形势瞬息万变，在一些复杂灾害中，只能人为进行救灾。种种困难导致消防机器人发展缓慢，难以在技术上寻求突破。

消防机器人造价、维护成本高。造价昂贵会导致卖价高昂，在一些城市中会配备消防机器人，但大多数地区没有多余的经费进行配置，因此导致消防机器人普及程度低。消防机器人在火场环境下极易受损，进行大型作业后往往需要保养维修；此外，消防机器人大部分零件为电子零件，在一些潮湿和浓烟的环境下容易受到影响，这就导致维护成本高。

受制于人工智能的发展，消防机器人的自主性也比较低，考虑到火场环境的复杂，消防机器人完全实现自主性任重道远。

消防机器人需要专业人员进行操作。操作人员要熟悉人工智能技术、控制理论、电子技术等，还要具有较高的安全知识储备，但复合型人才难以培养。

四、结语

消防机器人已经在现代救援行动中发挥出越来越重要的作用，针对环境的不同可以选择不同类型的消防机器人进行作业。消防机器人的使用率越来越高，但现代消防机器人的技术尚不完备，面临复杂的火灾环境还缺少独当一面的能力。现代消防机器人已经崭露头角，但发展仍任重道远。

（作者单位：郑州轻工业大学建筑环境工程学院。基金项目：国家级大学生创新创业训练计划[项目编号：202210462007]。）