[摘要]

科技是推動消防工作現(xiàn)代化的重要力量。本文從消防科研機構(gòu)布局、消防科技成就與前沿熱點、消防科技標準化等方面闡述我國消防科技發(fā)展現(xiàn)狀，并提出我國消防科技當前存在的不足。在此基礎(chǔ)上，對我國消防科技未來發(fā)展方向進行展望，提出定制消防、智慧消防和綠色消防的理念和發(fā)展思路。

[關(guān)鍵詞]

消防科技；定制消防；智慧消防；綠色消防

0 引言

　　火的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用推動了人類文明的進步，然而，失控的火——火災(zāi)，也是人類始終無可回避的重大威脅。在與火災(zāi)的長期斗爭中，人們總結(jié)了很多經(jīng)驗、教訓，創(chuàng)造了一系列設(shè)備、設(shè)施,形成了一整套體制、機制，合而總之，謂之消防。“消防”一詞原為近代從日本引進，“消”指滅火，“防”指防火,分別從2個階段對火災(zāi)進行人為干預和及時處置，以期盡量減少火災(zāi)發(fā)生、減輕火災(zāi)損失。總體而言，消防工作主要涵蓋2個方面的舉措：其一是依法治火。通過立法手段約束人們行為，出臺相關(guān)技術(shù)標準、規(guī)范，指導人們在生產(chǎn)、生活中科學有效地防火、滅火，建立強大的消防救援力量和完善的應(yīng)急服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并通過加強宣傳引導，提高全民的消防安全意識；其二是依技治火。利用先進的科技手段不斷提高消防工作的自動化、標準化、智能化水平，科學研判，梢準施策，從源頭降低火災(zāi)發(fā)生風險，增強防控主體的主動、被動防火性能，提高滅火救援能力和效率，減輕人員傷亡和財產(chǎn)損失。“法”和“技"并非孤立，而是一體兩面、互為支撐?？茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力，消防水平的進步也必然離不開現(xiàn)代科技的支撐。本文聚焦于我國消防科技的發(fā)展現(xiàn)狀及前沿熱點，對所涉及的新材料、新技術(shù)、新工藝、新方法進行總結(jié)概述，有利于更清楚地掌握當前我國消防科技存在的優(yōu)勢和不足，進而對其未來發(fā)展方向做出展望和預測。

1 我國消防科技基本局面

　　新中國成立以來，特別是改革開放以來，我國的消防科技經(jīng)歷了從無到有、從引進模仿到自主創(chuàng)新、從填補國內(nèi)空白到追趕國際先進水平的巨大跨越，基本改變了我國原有消防科技基礎(chǔ)薄弱的狀態(tài)，形成了人才隊伍成熟、平臺設(shè)施先進、科研成果豐碩的良好局面。在火災(zāi)預防、滅火救援、評估規(guī)劃、產(chǎn)品檢測、訓練演習等各個領(lǐng)域，消防科技都發(fā)揮著重要作用，引領(lǐng)著這一傳統(tǒng)行業(yè)實現(xiàn)歷史性變革。

　　經(jīng)過長期的發(fā)展和布局，我國目前已形成了以應(yīng)急管理部直屬的天津消防研究所、上海消防研究所、沈陽消防研究所、四川消防研究所，以及中國建筑科學研究院建筑防火研究所、中國科學技術(shù)大學火災(zāi)科學國家重點實驗室、中國人民警察大學消防工程系等重點科研機構(gòu)為主體，相關(guān)教育單位和大中型消防產(chǎn)品企業(yè)為補充的消防科技綜合研發(fā)力量。我國的消防科技工作也受到了國際社會的廣泛關(guān)注，以筆者所在的中國建筑科學研究院建筑防火研究所為例，其成立于1985年，是由聯(lián)合國開發(fā)計劃署和中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合投資組建的建筑行業(yè)最大的專門從事建筑防火研究的機構(gòu)。歷經(jīng)多年發(fā)展壯大，各個消防科研機構(gòu)逐漸形成了自己的技術(shù)專長和品牌特色，輸出了大量科研成果和人才，極大地推動了我國消防科研工作的進步。

2 我國消防科技成就與前沿

　　新中國成立后，特別是上世紀90年代以來，我國在火災(zāi)動力學基礎(chǔ)理論、防滅火技術(shù)、火災(zāi)?；夹g(shù)及消防標準化等方面開展了大量研究工作，取得了一系列突破性進展，顯著地提高了我國消防工作的整體科技水平。此外，針對經(jīng)濟社會發(fā)展中凸顯的新問題，如高層建筑、地下建筑、大空間建筑與重大化學火災(zāi)事故防范與控制技術(shù)等，經(jīng)過我國消防科技工作者多年的不懈努力，也取得了較為豐碩的成果。消防科技分支龐大、內(nèi)容豐富，且往往跨專業(yè)、跨學科，本文限于篇幅，僅選取我國消防科技的若干重點成就和前沿熱點進行概述。

　　(1)探測報警技術(shù)。該項技術(shù)目前已經(jīng)成為及早發(fā)現(xiàn)火情、減輕火災(zāi)損失的最有效工具之一。一方面，基于不同探測原理和識別判據(jù)的火災(zāi)探測器不斷被研發(fā)并投入商用，包括感煙、感溫、火焰成像、燃燒產(chǎn)物等，全而覆蓋了各種常見火災(zāi)類型及火災(zāi)發(fā)展的各個階段；另一方面，隨著基礎(chǔ)元器件的升級和判別算法的優(yōu)化，各種火災(zāi)探測技術(shù)也朝著高精度、低誤報、廣適應(yīng)的方向縱深發(fā)展。以當前應(yīng)用最為廣泛的光電型感煙火災(zāi)探測器為例，其最新技術(shù)基于前后雙向散射和雙波段光源的Mie散射原理，配合自學習智能化算法，不僅可排除背景噪聲干擾，也能夠有效區(qū)分真實火災(zāi)煙霧顆粒和灰塵、液滴等干擾因素。如進一步復合感溫、CO檢測等功能，可在實現(xiàn)極早期報警的基礎(chǔ)上，顯著降低誤報率。與此同時，分形編碼圖像快速提取技術(shù)、激光多普勒粒徑測址技術(shù)、模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、小波變換信號分析等先進科技在火災(zāi)探測中的應(yīng)用，也極大地促進了各類火災(zāi)探測器性能的改進。在報警系統(tǒng)組網(wǎng)方面，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，我國嘗試以LoRa、ZigBee等低功耗、高可靠性的無線通信方式部分替代有線聯(lián)網(wǎng)方式，有效節(jié)約了安裝施工成本，并在文物建筑等特定場合中具有優(yōu)良的適用性。此外，基于地理信息系統(tǒng)和空間信息技術(shù)的廣域火災(zāi)探測技術(shù)研究也在穩(wěn)步推進中，預期將在森林、草原等火情的偵查、監(jiān)測中發(fā)揮積極的作用。

　　(2)自動滅火技術(shù)。在傳統(tǒng)的消火栓、滅火器等滅火設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)上，近年來各種自動化滅火技術(shù)，如自動噴水滅火(含細水霧)、自動泡沫滅火、自動氣體滅火、自動干粉滅火等不斷引入，并已在各自的適用場合獲得了充分應(yīng)用。在自動噴水滅火方面，我國學者運用激光全息和電子測重技術(shù)進行了細水霧水粒流場特性的實驗研究，分析了具成霧原理、滅火機理、滅火效能及霧束耐電壓性能，提出了細水霧滅火系統(tǒng)的典型保護對象及工程設(shè)計方法；在自動泡沫滅火方面，以壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)(Compressed Air Foam System,CAES)為載體，主要研究泡沫的擴增機理及其在可燃液體表面的動態(tài)覆蓋過程，進而研發(fā)具有物理一化學耦合作用的泡沫滅火劑配方，并綜合評估、改進具環(huán)保性能，以實現(xiàn)對石油化工廠區(qū)的重點防護；在自動氣體滅火方面，現(xiàn)有研究力量集中于對鹵代烷燒替代滅火劑的研發(fā)，并從氣源、閥門、管道、控制邏輯等方面綜合提高系統(tǒng)可靠性，盡量避免發(fā)生人身傷害；在自動干粉滅火方面，目前以局部應(yīng)用的超細干粉居多，而對粉劑成分和粒徑的優(yōu)化是當前研究的熱點，以期在提高滅火效率的同時，降低干粉熱分解速率和次生污染物產(chǎn)量。此外，在家用滅火領(lǐng)域，也相繼研發(fā)了如投擲式滅火器、氣溶膠滅火器等操作簡單、效果優(yōu)良的新型滅火器，充實了滅火器的家族序列。

　　(3)火災(zāi)?；夹g(shù)。上世紀80年代中期以來，隨著建筑體圮的擴大和復雜程度增加，高大空間建筑、異形建筑的層出不窮導致傳統(tǒng)的“處方式”防火設(shè)計存在閑難，因此性能化消防設(shè)計作為一種先進的工程設(shè)計方法得到了迅速發(fā)展。通過對人員疏散特性、火災(zāi)蔓延規(guī)律、煙氣流動特性等進行深入研究，依托于計算機仿真模擬技術(shù)，逐步建立了一系列實用的模型和方法。受“十二五”國家科技支撐計劃資助，中國建筑科學研究院建筑防火研究所自主研發(fā)了基于社會力模型的人員疏散軟件Evacuator，可準確計算并反映應(yīng)急疏散過程中人與人、人與建筑、人與壞境之間的相互作用；后期開發(fā)的UC-W1N/ROAD插件則能將Evacuator仿真數(shù)據(jù)導入，通過坐標對齊與3Dmax制作的模型進行合并，可直觀動態(tài)地反映火災(zāi)疏散過程，對疏散設(shè)計的評估及疏散預案的制定具有重要的指導意義。國內(nèi)多家消防科研機構(gòu)與英國奧雅納工程顧問公司、美國國家標準與技術(shù)研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)、美國羅爾夫杰森消防技術(shù)咨詢公(Rolf Jensen & Associates ,RJA)及香港理工大學等單位深度合作，提出并發(fā)展了“場一區(qū)一網(wǎng)”模擬理論，建立了涵蓋浮升力、炭黑生成與輸運、湍流尺度渦旋及熱輻射相耦介的綜合理論模型，并對邊界條件處理進行了優(yōu)化。目前，火災(zāi)?；夹g(shù)已在全國數(shù)百個大型建設(shè)工程項目中得以應(yīng)用。

　　(4)區(qū)域風險評估。隨著城市公共安全日益受到重視，我國相繼開展了區(qū)域火災(zāi)風險評估、區(qū)域消防規(guī)劃及其關(guān)鍵技術(shù)等方面的研究。區(qū)域火災(zāi)風險評估是分析區(qū)域消防安全狀況、査找消防工作薄弱環(huán)節(jié)的有效手段，是公眾和消防員的生命、財產(chǎn)的預期風險水平與消防安全設(shè)施以及應(yīng)急救援量的種類和部署達到最佳平衡的基本前提。近年來，通過對北京、廣州等一線城市的應(yīng)用研究，中國建筑科學研究院建筑防火研究所在區(qū)域火災(zāi)風險評估技術(shù)體系中提出了基于抽樣理論的火災(zāi)高危場所樣本量計算方法、基于仿真技術(shù)嵌合離散定位模型的火災(zāi)風險分析法和基于變權(quán)重理論的區(qū)域消防安全評估指標體系，發(fā)展了區(qū)域地圖粘準處理及分析技術(shù)、現(xiàn)場檢查數(shù)據(jù)智能采集技術(shù)等。

　　(5)消防員裝備與培訓。各種消防裝備是保證消防員人身安全、提高滅火作業(yè)效率的重要依托,主要包括基本防護裝備和特種防護裝備，品種門類包括頭盔、防護靴、呼吸器、防護服、通訊器材等。我國科研機構(gòu)和相關(guān)生產(chǎn)廠商投入大量精力，積極采用新材料、新工藝、新技術(shù),助力消防員裝備的提檔升級。比如，采用芳香族聚酰胺纖維和PTFE防水透氣功能膜生產(chǎn)的滅火防護服，具有良好的阻燃隔熱和防水透氣性能;采用新型阻燃耐酸堿橡膠和隔熱材料的防護膠靴，可實現(xiàn)阻燃、防割、防滑、防砸、耐酸堿等復合功能。同時，在消防員實戰(zhàn)能力培訓方面,虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,VR)、增強現(xiàn)實(Augmented Reality,AR)等技術(shù)也開始得到應(yīng)用，其對于消防員適應(yīng)復雜火場環(huán)境、研究滅火戰(zhàn)例、制定救援預案等具有積極的作用，遠期也將推廣至全民消防科普工作中，從而提高消防安全宣傳中的體驗感和參與度。

3 我國消防科技標準化工作

　　標準化是消防的基礎(chǔ)性工作，也是“法”和“技”的高度統(tǒng)一,通過將產(chǎn)品、技術(shù)或管理中的普遍性要求以具有約束力乃至法律效力的條文形式固定下來，以規(guī)范消防市場,指導消防行業(yè),促進全社會消防安全水平的提升。全國消防標準化技術(shù)委員會作為全國性的消防標準化工作機構(gòu)，于1987年經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準成立,囊括了全國消防行業(yè)的大部分頂尖專家。歷經(jīng)幾十年發(fā)展，中國的消防標準化工作有了長足的進步，形成了較為全面的消防標準化體系，涵蓋火災(zāi)報警系統(tǒng)、電氣防火設(shè)備、固定滅火系統(tǒng)、阻燃材料、防火涂料、消防車、消防炮、消防管理等各個細分技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域。

　　同時，我國消防標準的制定也大量借鑒利采用國際標準，主動與國際標準化組織(International Standards Organization,ISO)、歐洲標準化委員會(Comite Europ^en de Normalisation,CEN)、美國消防協(xié)會(National Fire Protection Association,NFPA)等世界知名的標準規(guī)范制定組織開展合作對接如，有效提升了我國消防標準國際化水平，形成了我國消防標準化工作“引進來、走出去”的新局面。

4 我國消防科技當前存在的不足

　　經(jīng)過幾代消防科研工作者的不懈努力，我國在消防科技的各個方面都取得了長足的進步。然而，面對人民群眾對消防安全的更高要求和層出不窮的消防新問題、新難點，我國當今消防科技的發(fā)展仍然存在著全局層面缺乏整合、高科技手段應(yīng)用偏弱、環(huán)境友好度不高等問題，針對一些特殊且重要場所的消防安全策略尚不完善，智能化轉(zhuǎn)型升級有待實現(xiàn)突破，因此需要更加深入踐行“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的新發(fā)展理念，實現(xiàn)行業(yè)整體的高質(zhì)量發(fā)展。同時，我國消防科技標準化的系統(tǒng)性仍有所不足，存在著一定“頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的現(xiàn)象，不同規(guī)范條文之間有所重疊甚至出現(xiàn)矛盾。有鑒于此，本文將在后續(xù)論述中對我因未來消防科技發(fā)展提出若干展望。

5 我國消防科技展望

　　5.1定制消防

　　常規(guī)建筑的消防工作歷經(jīng)多年發(fā)展，現(xiàn)已形成一套較為成熟完整的防火設(shè)計、施工、驗收、管理規(guī)范體系和監(jiān)管流程。然而，針對一此形式特殊且十分重要的建筑或工程類型，如文物建筑、高鐵、地鐵、城市地下空間等，一方面現(xiàn)有的標準規(guī)范體系尚存在一定盲區(qū)；另一方面其自身又存在較多的消防難點，因此有必要開展針對性的深入研究，以對此類建筑實施“定制消防”策略。

　?。?）文物建筑。文物建筑是無法復刻的珍貴文化遺產(chǎn)。然而我國文物建筑大多為磚木結(jié)構(gòu)，火災(zāi)荷載大，耐火等級低，且消防設(shè)施缺乏，滅火救援困難。我國現(xiàn)行消防標準規(guī)范在文物建筑中缺乏適用性，導致文物建筑消防工作還存在一定盲區(qū)。近年來我因正逐步完善文物建筑消防標準規(guī)范及相關(guān)制度文件，如國家文物局委托中國建筑科學研究院建筑防火研究所主編《文物建筑防火設(shè)計導則》，使得文物建筑消防保護更加有據(jù)可依。同時，結(jié)合文物建筑特點，考慮引進諸如無線火災(zāi)探測報警、消防設(shè)施監(jiān)控云平臺等先進技術(shù)手段，也必將有效提高文物建筑的消防安全水平。

　?。?）高速鐵路。中國高鐵已成為中國制造的一張閃亮名片，而消防安全是高鐵運營的基石。針對其自身特點，鐵路系統(tǒng)日前編制了一系列涵蓋消防的標準規(guī)范，如《鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范》（TB10063-2016）、《城際鐵路設(shè)計規(guī)范》（TB10623-2014）等，但其覆蓋面仍然有限。諸如疏散距離超長、站房大空問煙氣控制閑難、結(jié)構(gòu)抗火性能不足等問題，尚無法得到有效解決。因此，有必要開展基于性能目標的特殊消防設(shè)計，進而總結(jié)共性規(guī)律。

　?。?）地鐵。地鐵是超大型城市現(xiàn)代化公共交通體系的核心。地鐵空間封閉、結(jié)構(gòu)復雜、人流量大，一旦發(fā)生火災(zāi)，造成的后果往往極為嚴重?，F(xiàn)行《地鐵設(shè)計規(guī)范》（GB50157-2013）、《地鐵設(shè)計防火標準》（CB51298-2018）等盡管對當前地鐵消防設(shè)計具有較強的指導性，但隨著地鐵工程型式、材料、功能的多樣化和復雜化，亟需開展針對性的消防安全評估、特殊消防設(shè)計、消防設(shè)施檢測等工作。

　?。?）地下空間。隨著我國城市中心區(qū)地面空間資源的日趨緊張，對地下空間的開發(fā)利用需求迅速上升。同時，城市地下空問的功能也逐漸豐富，由最初的地下通道、停車場轉(zhuǎn)型為市政、商業(yè)、娛樂等多業(yè)態(tài)聚合的形式，這也對消防安全提出了更大的挑戰(zhàn)。然而，我國在地下空間消防安全方面的研究尚處于起步階段，特別是對工程應(yīng)用的指導存在明顯不足。城市地下空間火災(zāi)風險、結(jié)構(gòu)型式、功能設(shè)置均具有其獨特性，在防火分隔、人員疏散、火災(zāi)探測、滅火救援等諸多方面需開展專題研究，以形成適用于城市地下空間的消防保護技術(shù)方案和標準規(guī)范體系。

　　5.2智慧消防

　　智慧將是未來社會的一個關(guān)鍵詞。智慧消防技術(shù)近年來方興未艾，從政府層面，到學會、協(xié)會、科研機構(gòu)層面，再到產(chǎn)品供應(yīng)商層面，都以此作為今后發(fā)展重點，并已取得一定突破。然而，我國目前的智慧消防普遍停留在數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)控階段，存在平臺規(guī)模偏小、產(chǎn)品兼容性較差、數(shù)據(jù)挖掘深度不足、智慧核心能力欠缺等問題。此外，目前智慧消防平臺的研發(fā)往往由軟件公司主導，其對消防業(yè)務(wù)需求的理解和傳統(tǒng)消防技術(shù)的掌握不夠深入，在應(yīng)用場景創(chuàng)建和事故處置流程等方面的整合優(yōu)化尚不充分，一定程度上制約了智慧消防技術(shù)的發(fā)展。

　　部分發(fā)達國家的智慧消防起步較早，有若干先進經(jīng)驗值得我們借鑒。如英國利用數(shù)據(jù)庫對大數(shù)據(jù)的有效管理、分析，基于對風險指標參數(shù)的快速采集和判別最化，實現(xiàn)了城市火災(zāi)風險的動態(tài)評估，從而盡早發(fā)現(xiàn)、排查火災(zāi)隱患。美國NIST智慧消防研究項目，關(guān)注于前端智能消防設(shè)備的研發(fā)測試，并構(gòu)建樓宇、社區(qū)、城市等多級智慧消防體系。從消防技術(shù)的發(fā)展趨勢看，智慧消防是未來消防產(chǎn)業(yè)升級的必然方向。如何從戰(zhàn)略的高度看待智慧消防建設(shè)，實現(xiàn)智慧消防的彎道超車和創(chuàng)新引領(lǐng)，是擺在我國消防科技發(fā)展面前的一個重大課題，需要消防工作者為此付出不懈的努力。

　　5.3綠色消防

　　綠色發(fā)展是新發(fā)展理念中的重要組成部分，綠色消防作為未來消防科技的發(fā)展方向也是應(yīng)有之義。綠色消防是一項綜合性的技術(shù)，其核心自理念是指在防火滅火的過程中，減少、降低各種材料、工藝、作業(yè)等對環(huán)境、生態(tài)、人等負而影響，規(guī)避二次污染的發(fā)生。

　　以滅火劑為例，在相當長一段時間內(nèi)，哈龍都是一種主要的滅火劑。此類滅火劑在滅火的過程中，具有效果快、適用范圍廣等優(yōu)點，但其會對大氣層、特別是臭氧層產(chǎn)生一定的破壞作用因此，有必要積極研發(fā)新型滅火劑，兼顧滅火性能和環(huán)保性能?？v觀國際市場，現(xiàn)有如HFCs族的FM-200(HFC-227ea，美國大湖化學公司開發(fā)）、FE-13(HFC-23，美國杜邦邦公司開發(fā)）以及PFCs族的CEA-308（美國3M公司開發(fā)）等，均具有毒性低、滅火效能高、滅火分解物少、幾乎無殘留物、對人體無害等優(yōu)點。然而，此類滅火劑的國產(chǎn)化率很低，我國自主研發(fā)、生產(chǎn)力量十分薄弱，造成其價格居高不下，制約了其在我國的推廣應(yīng)用。再如，綠色消防還體現(xiàn)在阻燃材料的改良和優(yōu)化等方面。在建筑中使用此類低污染、阻燃效果好的阻燃材料，既能夠降低火災(zāi)發(fā)生的頻率，也能在火災(zāi)時減少有毒物質(zhì)的生成，保障人員的生命安全。

　　以上僅選取滅火劑和阻燃材料的綠色升級作為例證，說明綠色消防是我國消防科研發(fā)展的重要方向之一。更應(yīng)指出的是，綠色消防不僅是一項具體的技術(shù)，也是一種思維理念，須始終貫穿在消防工作的全過程。

6 結(jié)論

　　歷經(jīng)幾代科研工作者的賡續(xù)努力，我國的消防科研工作取得了有目共睹的進步，極大地改變了傳統(tǒng)消防的形象面貌。本文首先對我國當前消防科研機構(gòu)布局、消防科技成就與前沿熱點、消防科技標準化現(xiàn)狀進行綜述，然后從3個方面對我國今后消防科技工作的發(fā)展方向進行展望。針對以文物建筑、高鐵、地鐵、城市地下空間為典型代表的特殊場所，提出定制消防的概念，并提出相應(yīng)的發(fā)展思路；針對當前我國智慧消防存在的不足，借鑒國外先進經(jīng)驗，指明其未來的發(fā)展方向；針對消防中存在的二次污染問題，踐行綠色發(fā)展理念，提出綠色消防的解決方案。希望本文的一些建議能為我國消防科技的發(fā)展提供一個較為系統(tǒng)、實用的參考或思路。

轉(zhuǎn)自公眾號@安全編輯部

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