淵謀遠略/消防機器人破解高層救火難題\袁 淵
高層住宅在提升土地利用效率、滿足人口居住需求的同時，也帶來了嚴峻的消防安全挑戰。在此背景下，傳統消防模式暴露出響應效率低、救援風險高、作業範圍受限等諸多短板，而無人消防機器人的出現，為破解這一困境提供了全新的技術路徑。
高層住宅的垂直高度是傳統消防手段難以突破的瓶頸。目前中國主流的消防雲梯車作業高度多在50米以內，僅能覆蓋15層左右的住宅，而超高層住宅普遍超過20層，部分甚至達到50層以上，一般雲梯車根本無法抵達起火樓層。
高層住宅的建築結構複雜，電梯井、管道井、電纜井等豎向井道形成「煙囱效應」，火災發生時煙氣和火勢會以每秒3至5米的速度向上蔓延，短時間內即可波及多個樓層。火災現場環境中，高溫、濃煙、有毒氣體、建築坍塌風險並存，消防員進入火場救援時面臨多重生命威脅。濃煙會遮擋視線，導致消防員無法快速定位被困人員；有毒有害氣體易造成消防員中毒窒息；高層住宅的消防通道狹窄、疏散樓梯曲折，火災中易出現擁堵、踩踏等次生災害，進一步增加救援難度。
部分高層住宅未實現消防預警系統與物業、消防部門的聯動，火災發生後，物業人員需手動確認火情、撥打報警電話，導致應急響應環節耗時較長。同時，消防部門在接到警報後，需根據有限的信息規劃救援路線、調配救援設備，難以快速掌握火場內部的溫度、煙氣濃度、人員分布等關鍵信息，影響救援決策的科學性和及時性。
智能化裝備 五大核心模塊
無人消防機器人是集移動平台、感知系統、滅火系統、通信系統、控制系統於一體的智能化消防裝備，其技術架構主要包括五個核心模塊：
1）移動平台模塊。移動平台是無人消防機器人的基礎，根據適用場景可分為多種類型。輪式和履帶式機器人適用於地面移動，履帶式機器人具備更強的越障能力，可適應高層住宅的樓梯、廢墟等複雜地形；爬壁式機器人採用磁吸、真空吸附等技術，可附着在建築外牆移動，適用於高層住宅外牆火災撲救；消防無人機可實現空中偵察、定點滅火、物資投放等功能，彌補地面機器人的作業盲區。
2）感知系統模塊。感知系統是無人消防機器人的「五官」，由各類傳感器組成。紅外熱成像傳感器可穿透濃煙，精準識別起火點位置和溫度分布；氣體傳感器可實時檢測火場中的有毒有害氣體濃度，為救援決策提供數據支持；視覺攝像頭結合人工智能算法，可識別被困人員、建築結構隱患、消防設施狀態等信息，實現人員定位和危險場景預警。
3）滅火系統模塊。滅火系統是無人消防機器人的核心功能模塊，根據滅火介質可分為水基、泡沫、乾粉、二氧化碳等類型，適配不同類型的火災。高層住宅專用的無人消防機器人配備高壓水泵、細水霧發生器、乾粉噴射裝置等，可將滅火介質輸送至百米以上高度；部分機器人集成破拆工具，如液壓剪、衝擊鑽等，可破拆堵塞的消防通道、損壞的門窗，為滅火和救援開闢通道。
4）通信系統模塊。通信系統是無人消防機器人與控制中心、其他消防設備之間的「橋樑」，需具備抗干擾、遠距離、高帶寬的特性。由於高層住宅火場中的濃煙、電磁干擾會影響常規通信信號，無人消防機器人通常採用多模通信技術，包括4G和5G、無線專網、衛星通信、自組網通信等。
5）控制系統模塊。控制系統是無人消防機器人的「大腦」，分為本地控制和遠程控制兩種模式。本地控制系統基於嵌入式芯片，可實現機器人的自主決策，如自動避障、自主滅火、緊急避險等；遠程控制系統部署在消防指揮中心或移動指揮車上，操作人員可通過人機交互界面實時操控機器人，查看火場數據，下達滅火、救援指令。
國內外成功實踐 提升效率
當高層住宅的煙感、溫感報警器觸發後，物業管理人員可立即派遣小型消防機器人前往報警樓層偵察。機器人通過視覺攝像頭和紅外熱成像儀確認火情，若為初期小火（如廚房油鍋起火、電器短路起火），可自主啟動細水霧或乾粉滅火系統撲滅火災，避免火勢擴大。同時，機器人將火場視頻、溫度等數據傳輸至物業監控中心，工作人員可遠程監控滅火過程，必要時啟動應急預案。
火災發展至中期，火場內部濃煙密布、溫度升高，消防員無法直接進入時，可派遣無人消防機器人進入火場偵察。機器人通過紅外熱成像儀定位被困人員位置，檢測有毒氣體濃度和建築結構穩定性，將實時數據傳輸至指揮中心。針對被困人員，機器人可投放呼吸面罩、飲用水、急救包等物資，同時通過語音系統引導被困人員向安全區域疏散；對於無法自主移動的被困人員，機器人可配合消防員進行轉移，降低救援人員的風險。
高層住宅外牆保溫材料起火是常見的火災類型，火勢易沿外牆快速蔓延，傳統消防手段難以有效控制。爬壁式消防機器人可吸附在建築外牆，沿火勢蔓延方向移動，通過高壓水炮或泡沫噴射系統撲滅外牆明火，同時冷卻未起火的保溫材料，防止火勢擴散。消防無人機可從空中噴灑阻燃劑，覆蓋機器人作業的盲區，形成立體滅火體系。
2023年，上海市消防救援總隊在某38層超高層住宅開展火災救援演練，首次投入「空中─地面─牆面」協同無人消防機器人體系。演練中，消防無人機率先升空，通過紅外熱成像儀定位18層起火點，實時傳輸火場溫度、煙氣分布數據；履帶式地面機器人自主攀爬樓梯至18層，打破起火房間門窗，啟動高壓細水霧滅火系統撲滅室內明火；爬壁式機器人吸附在建築外牆，撲滅蔓延至窗外的火勢，並冷卻相鄰樓層外牆。整個演練過程中，消防員未進入火場，僅通過遠程操控機器人完成滅火和人員搜救，滅火效率較傳統模式提升60%，且全程無人員傷亡風險。
深圳市在多個高層住宅社區試點也都部署了無人消防機器人系統，將機器人與社區消防物聯網平台聯動。社區內的煙感、溫感報警器觸發後，物聯網平台自動派遣機器人前往偵察，同時將報警信息推送至物業和轄區消防中隊。試點數據顯示，火災應急響應時間從傳統的10分鐘大幅縮短至3分鐘，初期火災撲救成功率提升至95%，社區火災傷亡率下降80%。此外，機器人的日常巡檢使消防設施完好率從75%提升到98%，有效降低了火災隱患。
日本是高層住宅密集的國家，對無人消防機器人的研發和應用較早。2022年，東京某25層住宅發生電氣火災，火勢從10層蔓延至12層，由於樓內濃煙過大，消防員無法進入。東京消防廳派遣了履帶式消防機器人和消防無人機參與救援：機器人攜帶有毒氣體檢測儀和紅外熱成像儀進入火場，定位到3名被困人員，並投放呼吸面罩；無人機攜帶滅火彈精準投放至起火房間，壓制火勢蔓延；地面機器人隨後進入火場，撲滅剩餘明火。此次救援中，機器人的應用使被困人員全部安全撤離，且未造成消防員傷亡，成為日本高層住宅機器人消防的典型案例。
救援角色變化 輔助到主力
高層住宅消防安全是城市公共安全的重要組成部分，傳統消防模式已難以適應高層住宅的火災防控需求。無人消防機器人憑藉其突破物理限制、降低人員風險、智能感知決策等核心優勢，成為破解高層住宅消防困境的關鍵技術手段。儘管目前無人消防機器人在技術、應用、政策層面仍面臨諸多挑戰，但隨着技術創新的持續推進、標準體系的不斷完善、政策保障的逐步健全，其在高層住宅消防安全中的應用將日益廣泛。
未來，無人消防機器人將與人工智能、5G、物聯網等技術深度融合，實現從「輔助救援」到「主力救援」的轉變，構建起智能化、立體化、無人化的高層住宅消防防護體系。同時，需強化政府、企業、社區的協同合作，推動無人消防機器人的普及應用，不斷提升高層住宅的火災防控能力，保障人民群眾的生命財產安全，為城市高質量發展築牢安全防線。
（作者為外資投資基金董事總經理）
