消防機器人在滅火救援中的運用研究

呂超

摘要：隨著我國經濟社會的快速發展，我國的城市治安問題日益突出，城市火災嚴重危及群眾的生命財產安全，必須及時提高火災的救援效果。滅火救援工作具有一定的危險性，要在極端惡劣的高溫、有毒、黑暗等條件下進行救援工作，而消防機器人能夠替代消防員完成危險救援任務。為了提高消防機器人在惡劣環境中的救援工作質量，文章對消防機器人在滅火救援中的運用方法進行了研究。首先分析我國消防機器人技術的發展脈絡;其次，明晰消防機器人在滅火救援中的運用意義;再次，闡釋消防機器人在滅火救援中存在的困難;最后，針對運用中存在的困難，提出消防機器人在滅火救援中的運用策略：提高消防機器人作業能力，引進先進技術降低成本、加深人機協同配合水平，旨在充分利用消防機器人的優勢，提升惡劣環境中的救援工作質量。

關鍵詞：消防救援機構;消防機器人;滅火救援;人機協同

當前，科技事業正在飛速發展，各行各業都在尋求能夠使工作有效進行的智能化技術[1-2]。在滅火救援過程中，消防機器人充分顯示了智能化的重要性和優越性。將智能化程度較高的消防機器人應用于滅火救援，可以有效提升消防救援效果，縮短滅火時間，有效遏制火災的擴散，保護被困人員和消防員的生命安全[3-4]。因此，消防機器人的研制和開發越來越受到人們的關注。為了使消防機器人得到正確、合理地利用，提高滅火救援質量，保證消防員的人身安全，文章對消防機器人進行了充分認識和研究，提出了消防機器人在實際滅火救援中的運用策略。首先梳理了我國消防機器人研發和應用的發展情況;總結了在滅火救援中使用消防機器人的意義;分析了消防機器人在滅火救援運用中存在的困難主要有：惡劣條件下運用存在局限、維修保養技術薄弱、人機協同配合水平較低;針對上述困難，從提高消防機器人作業能力、引進先進技術降低成本、加深人機協同配合水平三個方面，研究消防機器人如何在滅火救援中有效運用，意在提高消防機器人的運用水平。

一、我國消防機器人的發展

消防機器人能夠在消防滅火救援的過程中，利用信息技術的操作系統，輔助消防員提高滅火救援質量。消防機器人與消防員協同工作，為我國消防滅火救援任務的順利開展提供了全新發展途徑。我國從1997年起，開始著手研制消防機器人，為了提高研制的成果和水平，專門成立了消防裝備研究部門。同時，各大高校增設了消防機器人機械技術研究方向，培養消防機器人領域的技術型人才，不斷完善機器人操作系統，以提升我國消防救援機構的工作質量[5]。直至20世紀90年代消防機器人的研制課題正式被納入國家高科技計劃研究發展項目，我國開始全方位、系統化、多角度地對消防機器人進行專業化的研究。在21世紀，我國成功研制了ZXPJ01型遙控關節式移動消防機器人[6]，其具有快速移動、噴射滅火、抵御防爆、釋放冷卻、現場觀察等的優勢，可以在有毒、易燃、易爆氣體等極端惡劣環境中完成探測等多種功能，因此被廣泛應用到消防滅火救援工作中。

二、在滅火救援中使用消防機器人的意義

在滅火救援工作中，消防機器人可以利用信息技術提高滅火救援效能，同時保證被困人員和消防員的生命安全。這是因為消防機器人可以廣泛應用于高層建筑、密封建筑、地下建筑及石油化工等場所中，承受高溫、有毒氣體，幫助消防員完成基礎救援工作[7]。消防機器人和消防員可以選擇人機互助的工作模式，采用自動滅火系統將滅火救援工作的效能發揮至最大，有效保護火災被困人員的生命財產安全。同時，消防機器人具有靈活、便捷的優勢，可以提高滅火救援效率，減少救援時間，給滅火救援提供更多的安全保障。因此，消防機器人在滅火救援中具有非常重要的運用價值，可以幫助消防救援機構完成高質量的滅火救援工作。

三、在滅火救援中運用消防機器人存在的困難

（一）惡劣條件下運用存在局限性

在實際的滅火救援工作中，消防員和消防機器人要面對高溫、有毒氣體、輻射和二次爆炸等危險惡劣環境。這些惡劣環境不但會阻礙滅火救援工作，還會對消防機器人的運用產生不利影響。救援系統不完善的消防機器人容易在惡劣環境下錯誤判斷地理位置，提供給消防員不合理的救援路徑和救援方案。消防員據此容易作出錯誤的救援決策，影響滅火救援效果，導致被困人員無法及時得救。

（二）機器人維修保養技術薄弱

消防機器人代表了智能化應用的最高水平，因此機器人的維護、維修、管理具有較高的技術要求[8]。但是，目前專業的消防機器人維修人員數量較少。消防救援機構的維修人員多為消防設備維修人員，其在機器人維修技術方面較為薄弱，對消防機器人的維修保養不到位。在火災救援過程中，消防機器人因缺乏維護容易出現短路等故障，嚴重威脅現場救援質量。消防機器人若因故障無法及時啟動滅火系統，將無法控制火災擴散，甚至還會干擾正常的救火行動。另外，消防機器人研發成本和維護費用較高，消防救援機構難以承擔，會逐漸減少消防機器人的使用率和維修率。消防救援機構中存在大量的閑置消防機器人，既浪費資源，又無法提高消防機器人的應用效果。

（三）人機協同配合水平較低

消防機器人具有多種類型，包括耐高溫消防機器人、消防偵查機器人、油動力消防機器人及智能移動機器人等。不同類型的消防機器人可以應用在不同的滅火救援場景中，需要根據具體滅火場景選擇合適的消防機器人[9]。當前消防機器人運用時存在人機協同水平較低的情況。消防救援機構沒有對消防員的機器人操作技術進行培訓，導致消防員的機器人操作技術水平較低，缺乏使用機器人的經驗和技術手段。在實際救援過程中，消防員或是不愿使用機器人輔助工作，或是使用后人機配合程度較低，都無法提高滅火救援工作效率。

四、消防機器人在滅火救援中的運用策略

（一）提高消防機器人作業能力

隨著我國建筑類型逐漸多元化，高層建筑[10]、地下建筑、石油工廠建筑等救援難度較大的建筑越來越多。消防機器人在不熟悉或惡劣的建筑環境中無法發揮效能。為了突破惡劣條件下機器人的運用局限，應提高消防機器人針對不同建筑進行滅火救援的作業能力。消防救援機構應根據當地的實際地理情況和建筑規劃情況，完善和升級消防機器人的救援工作系統，使其在滅火救援中提高任務完成能力。例如：在高層建筑滅火救援工作中，消防機器人可以通過避障系統提高路徑規劃能力，在發生道路擁堵時及時更新備選方案，幫助消防員選擇正確的救援路徑，提升滅火救援效率。在高層建筑建設階段也要提前布置消防機器人安全通道，方便機器人在電梯失靈的情況下順利到達火災現場。地下建筑物通常比較密閉，一旦著火，現場氣溫會急劇上升，濃煙也會越來越多。消防機器人設計人員可以按照不同的濃煙程度設計濃煙疏散系統。在火災發生后消防機器人可以疏散濃煙，同時為消防員照明，幫助消防員迅速在惡劣環境下完成滅火救援工作。石油工廠建筑環境較為復雜，存在較多易燃易爆品，消防救援難度較大。因此應增加消防機器人的危險物識別功能，利用配備的消防工具及時對易燃品進行降溫撲火。

因此，在消防機器人的實際開發中，需要結合建筑物結構特征，及時更新和完善消防機器人的作業能力。保證機器人具有完備的滅火設備和控制體系，能夠對滅火救援工作進行高效分析和信息反饋，有效保證被困群眾的生命財產安全。

（二）引進先進技術，降低成本

政府和財政部門需要加大對消防救援機構的資金投入，增加救援高科技設備的研制經費，有效促進消防機器人技術的快速發展。在研制消防機器人時，可以引進國外消防機器人的研究成果和先進技術，結合實際國情和應用場景進行創新和優化。引進國外成熟的技術，可以減少消防救援機構的研制費用，降低消防機器人的生產成本。借鑒國外已有的機器人維護和維修方法，培訓消防維修人員，增加消防救援機構對消防機器人的使用量，組建現代化消防技術體系。具體可以從以下三個方面進行完善。第一，消防救援機構應認真分析和研究國內的消防機器人生產工藝，結合實際應用場景進一步完善消防機器人使用效果。例如：當消防機器人記錄火災情況時，可以將電力轉換為熱源，控制機器人溫度，提升消防機器人的使用壽命，降低維修成本。第二，為了保證消防機器人的滅火救援質量，可以在消防機器人內部加裝后備蓄電池。當電源不充足的時候，消防機器人仍可以在規定時間內完成既定的滅火救援任務，有效控制火勢的擴散。但在加裝后備蓄電池時需要注意電池的使用條件要符合火災現場，能夠在高溫情況下正常為機器人供電。第三，消防機器人設計人員可以參考國外的生產技術，根據國內的具體條件對其進行改善并運用于生產過程中，有效減少生產費用。

（三）提高人機協同配合水平

在滅火救援工作中可以通過人機交互的方式提升救援效果。由消防機器人向消防員傳遞滅火救援現場數據，消防員通過操作系統作出滅火救援決策。消防救援機構應在消防員日常培訓中增加信息技術能力的培養，提高人機協同配合水平，使消防員可以充分利用消防機器人的優勢，完成滅火救援工作。同時消防員應具備基本的機器人維修技能，能夠在救援中及時解決機器人的突發性故障，使機器人能夠充分發揮輔助作用。為了提高消防員對信息技術學習的積極性，需要建立專項結業考核機制，在信息技術學習完成后，按照滅火救援工作的實際情況，考核消防員的機器人使用理論知識和場景實操技能。同時在消防機器人研制過程中，要充分考慮到地理位置等多重因素，提供便捷的操作方式，降低操作時間，以提高滅火救援工作效率。消防機器人研制成功后，需要先在消防救援機構進行試點應用。選擇年齡較低、接受新鮮事物較快的消防員優先使用消防機器人，撰寫使用報告，提出技術改進方向。并將使用報告納入機器人技術專項結業考核機制中，以鼓勵消防員主動在救援任務中增加機器人的使用率。另外，消防救援機構可以根據滅火現場視頻，分析消防員與消防機器人的人機配合水平。據此制定專項優化方案，調整消防員的培訓方案，完善消防機器人的操作系統和使用手段。

五、結語

為了適應滅火救援的智能化發展趨勢，消防救援機構更加重視配備和運用消防機器人。研究消防機器人在滅火救援中的運用策略具有十分重要的意義，可以有效利用消防機器人提高滅火救援效率，降低火災造成的人員傷亡和財產損失。因此文章對消防機器人在滅火救援中的運用策略進行研究。針對消防機器人在滅火救援運用中存在困難，提出創新的運用策略，以期增強消防機器人在滅火救援中的運用效果，保障滅火救援工作有序完成。

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