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各类消防救援搜索检测仪器的应用

发布时间:2018-08-08 14:15 文章来源:上海消防研究所(转载请注明)

  消防侦检工作目标是搜寻遇险人员,测定有毒有害物质种类、浓度、扩散范围,测定风向、风速等气象数据,确认可能发生的险情及可能引发爆炸燃烧的各种危险源,事故现场及周边污染情况等。侦检的结果是现场指挥员进行决策的重要依据,在各类灾害事故应急救援处置过程中,现场侦检起决定性作用。同时,侦检工作具有一定的危险性。

  目前,我国消防部队中应急救援侦检工作的现状是:部队缺乏侦检技术力量,对侦检技术原理了解较少;对侦检对象了解不够深入;绝大部分侦检器材以昂贵的价格进口,消防部队配备不足且使用效率较低;侦检器材使用训练与实战差距较大;进口的侦检器材耗材补充困难与维护渠道不畅,售后保养、维修、调校标定不及时且费用高,严重影响部队正常战备、训练与实战。

  研究适应当前消防部队实际情况的应急救援侦检体系,建立应急救援侦检专业人才队伍,研究开发完善的侦检技术与器材长效培训教材与方案,研究开发多功能侦检试验与模拟训练装置,研究装备器材后勤保障方法,对于提高消防官兵侦检技术与器材操作水平,满足消防部队应急救援中侦检工作的实际需求,具有重要意义。

  1 消防侦检技术国内外现状研究

  消防侦检技术涵盖范围广泛,系统性地对相关技术原理进行研究并分析其国内外现状,为我国今后在消防侦检技术与器材方面的科研指明方向。

  1.1 生命体征搜寻探测类侦检技术

  生命探测技术是对生命信号进行特征处理和检测的方法。生命信号包括了人的移动、体动、呼吸、心跳、声音、人体热能以及人体的静电场等。生命探测就是采用各种方法和手段获取这些信号并进行分析,判定生命体的存在与否、存活与否。在消防应急救援中主要用于地震、火灾、建筑废墟中的人员搜救。

  根据传感器的不同类型,生命探测技术可分为雷达生命探测技术、光学生命探测技术、声波振动生命探测技术、红外生命探测技术4种。根据传感器是否主动发射波形,生命探测技术又可分为无源生命探测和有源生命探测2种。无源生命探测是根据人体辐射能量与背景能量的差别,或生命体发出的呼吸、脉搏等振动波进行被动式探测,如光学生命探测技术、声波振动生命探测技术、红外生命探测技术。有源生命探测是通过主动发射某种能量形式的波,根据生命体的呼吸、心跳、脉搏等生理特点,分析反射回来的波探测是否存在生命,如雷达生命探测技术,如图1所示。生命探测装置种类虽多,但其框架都由信息采集、信息传输、信息处理、信息显示等单元组成,如图2所示。

  

 

  生命探测装置框图

  目前,国内尚无专门针对生命探测仪产品的标准,生命探测仪的研制、生产、检测及入网许可都没有统一的标准及管理规范,已经极大地限制了生命探测仪产品的系列化、可持续的现代化发展,有碍我国在应急救援领域装备水平的提高。研究专门针对生命探测仪产品的标准化工作,对产品从研制阶段开始,深入到产品的生产、检测及许可入网每个环节,进行标准化规范管理的前期研究,为生命探测仪产品标准化工作的开展提供基础和引导。通过标准化研究,最终实现生命探测仪的标准化管理,提高我国生命探测设备产品的质量,提高我国应急救援设备的装备水平,为应急救援提供安全可靠高效的技术装备支撑。

  1.2 有毒有害物质测定类侦检技术

  从反恐、防恐以及防化战争等需求出发,均需要及时、准确地对易燃、易爆、有毒和有害气体进行探测并希翼能够研究开发具有灵敏度高、选择性好、响应迅速、制备工艺简单、价格低廉等特点的智能化、小型化的传感系统。所以,如何选择合适的传感器,实现对危险气体的准确、快速检测,以应对突发事变,保证人民生命财产的安全,具有重要的意义。

  气体探测器主要由传感器和相关电路组成。传感器是整个探测器的关键部位,是决定其可靠性的重要因素之一。目前有以下几种气体探测技术:电化学技术、催化燃烧技术、化学纸带技术、固态金属氧化物技术、红外技术以及光电离技术等。常用的有毒有害、可燃气体探测产品,如图3所示。

  

 

 

  有毒、可燃气体探测仪

  采用有机溶剂作电流型电化学气体传感器电解液的研究方兴未艾,极具应用前景。因此,对于侦检技术与器材,可将有机溶剂作电流型电化学气体传感器电解液作为研究方向,深入研究,开发新型电化学可燃气体与有毒气体探测仪。

  目前,消防部队使用的电化学型和催化燃烧型气体探测仪均为国外进口,导致大量贵重精密的气体探测仪购买后由于不能及时进行标定、维护与更换传感器而成为“一次性”使用的产品,给部队的训练与战斗带来极大困扰,也造成极大浪费。因此,将消防部队用气体探测仪标定与维护技术与方法作为研究方向,能够为部队解决燃眉之急且具有广阔市场前景。

  另外,固态金属氧化物传感器技术仍然有许多问题有待解决。如传感器部件,包括固体电解质和电极材料,需要建立更加普遍的选择规则,特别是需要进一步开展传感器的化学和电位反应的基础研究。应当加大科研投入力度,研究开发新型固态金属氧化物传感器型可燃气体与有毒气体探测仪。

  我国消防行业对于气相色谱法与光电离技术及其相应产品的应用还很少,应当大力将基于气相色谱法与光电离技术的便携式气体探测产品应用于消防领域。

  2 消防部队侦检器材现状调查研究

  根据消防侦检工作目标,结合《城市消防站建设标准》中“特勤消防站侦检器材配备标准”,笔者调研了近20家侦检技术研究开发机构、侦检器材销售及服务企业、多个消防总队、特勤支(大)队、中队,对消防部队侦检器材的使用进行分析。

  (1)侦检器材依赖进口,价格昂贵。消防部队配备的侦检器材,极少数是国内生产的,大多基本依靠进口。主要包括:生命探测仪、消防用红外热像仪等生命体征搜寻探测类侦检器材;有毒气体探测仪、可燃气体检测仪、无线复合气体探测仪、便携危险化学品检测片等有毒有害物质测定类侦检器材;军事毒剂侦检仪(见图4)、核放射探测仪、移动式生物快速侦检仪等;电子气象仪、水质分析仪、漏电探测仪、电子酸碱测试仪、测温仪、激光测距仪等现场、周边环境(包括气象)测定类侦检器材;另外,极少数特勤队配备的便携式Hapsite气相色谱/质谱分析仪、GDA2便携式化学战剂及工业有毒有害气体检测系统;核生化侦检车等。价格方面,核生化侦检车价格接近1000万元,便携式Hapsite气相色谱/质谱分析仪接近400万元,GDA2便携式化学战剂及工业有毒有害气体检测系统价格接近200万元,常用的军事毒剂侦检仪、生命探测仪、无线复合气体探测仪等一般都需要数万元。

  军事毒气侦测仪

  (2)侦检器材配备不足、不合理,使用效率低。经过调研发现,消防部队中除特勤支队、大队配备了较全面、先进的侦检器材外,普通中队一般只配备有毒与可燃气体探测仪以及生命探测仪,而且使用较少。一般化工区或特勤消防队才需要配备种类齐全的侦检器材,以应对各类灾害事故。而位于城市中心的普通中队主要面向居民区,无需大规模配备侦检器材。然而,火灾事故发生后,燃烧会产生许多有毒有害物质,也需要对火场环境进行侦检,以保护消防官兵及周边群众的生命安全。当前各种社会矛盾错综复杂,包括各种恐怖袭击在内的公共安全事件存在极大的发生可能性,尤其在北京、上海、广州、深圳等特大城市的人口密集区域。另外,消防部队参与的许多救援现场,也存在受有毒有害物质侵害的情况。因此,建议普通中队配备适当数量的侦检器材。

  (3)侦检器材使用训练与实战差距较大。当前,消防部队现场侦检的训练方法是:左手用一次性打火机作为可燃气体气源,右手持可燃气体检测仪或有毒气体检测仪由远至近接近气源,观察仪器屏幕读数变化。当仪器报警时,屏幕会显示一级报警界面,随着气体浓度的增加,仪器屏幕会显示二级报警界面,训练人员根据界面显示分别报出报警值。以上侦检训练现状与实战相差较远,战斗员在训练中,较难体会到在有毒、可燃气体环境下人体的承受能力和各种处置方式在各种特殊环境下功能变化,较难熟悉各种环境下应变处置能力,容易导致实战时心理恐慌,降低战斗力。因此,急需开发侦检模拟训练的技术装备及方法。

  (4)侦检器材售后保养维修周期长、费用高,影响部队战备及使用。除价格昂贵外,由于国外技术保密,进口的侦检器材耗材补充困难、维护渠道不畅,售后保养、维修、调校周期长且费用高,严重影响部队正常训练、战备与实战。耗材必须由原生产厂家配套,国内没有替代产品,而且耗材备货常常不足,国外输入周期长、费用高。侦检器材的维修需要请国外厂家技术人员到现场进行操作,通常需要超过30d以上的等待时间。

  (5)侦检工作专业性强,部队相关技术力量较弱。在各类灾害事故应急救援处置过程中,现场侦检起决定性作用。侦检工作技术要求高、专业性强,部队缺乏侦检技术力量,对侦检基本技术原理了解不够深入。消防部队对侦检对象相关理化性质等常识的掌握不够,对侦检器材的使用造成一定影响,降低了侦检工作的效率。因此,需加强对消防部队侦检技术原理培训,加强对消防部队侦检器材使用的培训,实施实战化训练,提高侦检器材的使用效率,使侦检器材真正在应急救援中发挥作用。

  3 建议与对策

  (1)加速研究开发具有自主常识产权的各类消防侦检器材。针对侦检器材依赖进口、价格昂贵的现状,应当加大科研投入力度,研究开发自主常识产权的各类侦检器材,摆脱依赖进口的现状。

  (2)加速建立消防应急救援侦检专业人才队伍及组织。针对消防部队侦检工作中的问题,成立由生命科学与生物工程、化学工程、机械工程、电子工程、检测工程等不同专业背景的人才组成的消防侦检专业人才队伍及组织。针对当前已经配备的侦器材性能参数、使用方法进行全面了解掌握,编写相关培训资料并深入消防部队进行系统化培训,实地解决指战员战斗中的困难。

  (3)研究开发消防侦检模拟训练装备。针对当前消防部队侦检器材使用训练与实战差距较大、使用效率低的现状,研究开发消防侦检模拟训练装备。在确保训练安全的前提下,模拟各类灾害事故中有毒有害环境,使官兵在近似实战的环境下掌握侦检器材使用方法,体会在有毒有害环境下人体的承受能力。消防侦检模拟训练装备需要突破侦检器材实体模拟技术,有毒有害气环境电子模拟仿真技术,侦检模拟训练交互技术,填补侦检模拟训练装备空白。

  4 结束语

  笔者调研分析了当前消防部队侦检器材配备与使用中存在的问题,如:侦检器材依赖进口,价格昂贵,且耗材补充困难、维护渠道不畅,售后保养、维修、调校周期长且费用高;侦检器材配备不足不合理,使用效率低等。针对各类侦检技术现状研究分析,以及当前我国消防部队侦检器材配备与使用中存在的不足与问题,应着力研究开发具有自主常识产权的各类侦检器材,加速建立消防应急救援侦检专业人才队伍及组织,编写侦检技术与器材培训资料并深入消防部队进行系统化培训,开发侦检模拟训练装备,满足部队的现实需求。

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