草原消防體系構(gòu)建運(yùn)用范文

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作者：袁曉春仲偉兵吳旭民肖琰陳棟談平單位：江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)公司中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所

國(guó)內(nèi)外草原消防技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1相關(guān)技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展及主要特點(diǎn)

全地形消防車是近年來(lái)西方國(guó)家廣泛使用的消防設(shè)備之一，其主要是利用ATV底盤加裝配套的氣罐驅(qū)動(dòng)式高壓噴霧系統(tǒng)配合高效環(huán)保的滅火劑以及其他配套裝備來(lái)?yè)錅绺黝惢鹪矗窍莱跗跍缁鸬木佳b備，并可用于搶險(xiǎn)、救災(zāi)、防疫等領(lǐng)域。水滅火技術(shù)在當(dāng)今許多發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，技術(shù)也越來(lái)越成熟，是草原火災(zāi)首選的滅火方法。消防水泵、水罐消防車、水罐滅火飛機(jī)等都是這些國(guó)家必備的消防設(shè)備。水滅火技術(shù)的普遍應(yīng)用使得發(fā)達(dá)國(guó)家的消防隊(duì)伍具有較強(qiáng)的火場(chǎng)控制能力，從而減少了火災(zāi)的損失。

2國(guó)內(nèi)草原滅火技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)是草原火災(zāi)損失嚴(yán)重的國(guó)家，手持式風(fēng)力滅火機(jī)、二號(hào)工具和背負(fù)式手動(dòng)滅火水槍等小型機(jī)具是目前主要撲火設(shè)備。由于這些設(shè)備即使在技術(shù)性能得到充分發(fā)揮時(shí)也只能直接撲滅中等強(qiáng)度的地表火，所以傳統(tǒng)的風(fēng)力滅火機(jī)加二號(hào)工具的撲火模式已不能滿足撲救草原大火的需要。

專業(yè)撲火隊(duì)伍快速反應(yīng)能力差和火場(chǎng)控制能力薄弱，是造成我國(guó)平均每次火災(zāi)面積較大的重要原因。近年來(lái)已有大型裝甲滅火車投入使用，但其造價(jià)極其昂貴，難以在草原牧區(qū)普及。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，航空滅火和化學(xué)滅火應(yīng)是發(fā)展趨勢(shì)，也有成功的經(jīng)驗(yàn)，但受我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施和草原牧區(qū)經(jīng)濟(jì)條件的制約，還需經(jīng)歷相當(dāng)漫長(zhǎng)的時(shí)期。因此，在草原大火撲救中推廣風(fēng)、水相結(jié)合的滅火配套技術(shù)、滅火彈發(fā)射技術(shù)替代現(xiàn)有的撲火模式或與現(xiàn)有的撲火模式配套應(yīng)用，是短期內(nèi)能夠迅速提高我國(guó)專業(yè)撲火隊(duì)伍火場(chǎng)控制能力、減少火災(zāi)損失的現(xiàn)實(shí)而又可行的技術(shù)路線。

3國(guó)內(nèi)現(xiàn)有草原滅火技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

近幾年來(lái)，隨著我國(guó)草原防火滅火技術(shù)研究的發(fā)展和國(guó)家政策的支持，國(guó)內(nèi)已陸續(xù)開發(fā)出輕型草原消防泵、輪式草原消防車、車載可卸式草原消防裝置、履帶式草原消防車等草原消防設(shè)備，并已投入使用且接受了實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，這些設(shè)備比較系統(tǒng)地解決了我國(guó)不同環(huán)境條件下?lián)渚炔菰馂?zāi)的應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題。衛(wèi)星遙感技術(shù)在我國(guó)草地資源研究中也得到了廣泛應(yīng)用，包括開展草地資源調(diào)查與分類、草地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與估算、草地資源管理與評(píng)估、草地自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等。

全地形立體草原防火系統(tǒng)構(gòu)建思路

基于ATV平臺(tái)的全地形立體草原防火系統(tǒng)一般由風(fēng)力滅火全地形車、投彈滅火全地形車、人員運(yùn)輸防火全地形車和車載無(wú)人飛機(jī)組成。其是利用全地形車的底盤通過(guò)能力強(qiáng)、機(jī)動(dòng)性能優(yōu)越的特點(diǎn)，與草原防火的水滅火和風(fēng)滅火先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)融合，搭載無(wú)人飛機(jī)子系統(tǒng)進(jìn)行空中預(yù)防監(jiān)控，整個(gè)系統(tǒng)具有體積小、動(dòng)力強(qiáng)勁、機(jī)動(dòng)靈活、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可提高草原牧區(qū)防火隊(duì)伍的快速反應(yīng)能力。將ATV全地形車和各種滅火技術(shù)、遙控通訊技術(shù)有機(jī)地融合在一起，可實(shí)現(xiàn)車輛技術(shù)和防火、監(jiān)控技術(shù)的完美統(tǒng)一。

1車載平臺(tái)

國(guó)產(chǎn)ATV如圖1所示，其技術(shù)成熟，排量從50cc到700cc全面銷往國(guó)外市場(chǎng)，該車可滿足本系統(tǒng)載體平臺(tái)排量在250cc以上的要求。實(shí)際使用的LHATV260全地形車動(dòng)力強(qiáng)勁，承載量大，巡航時(shí)間長(zhǎng)，道路適應(yīng)性強(qiáng)，在火場(chǎng)地帶行駛靈活，具備了草原滅火用車的基本條件，但作為草原滅火使用，還需進(jìn)行一系列的技術(shù)改進(jìn)。

（1）為適應(yīng)在草原丘陵、坡地、沼澤等復(fù)雜地形中車輛全裝備運(yùn)行的需要，避免發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱和離合器打滑，有必要對(duì)車輛的冷卻系統(tǒng)作進(jìn)一步優(yōu)化，即采用高性能的冷卻風(fēng)扇和散熱器，同時(shí)對(duì)CVT傳動(dòng)系統(tǒng)中的皮帶和離合器也需進(jìn)行改進(jìn)，并通過(guò)試驗(yàn)來(lái)獲得理想的離合器配置。

（2）為保證車輛在草原上行駛的安全性，須對(duì)車輛的剎車性能進(jìn)行改進(jìn)，以提高剎車系統(tǒng)的制動(dòng)性和耐久性，可以采用多缸液壓剎車泵及尺寸加大的碟剎盤。

（3）火場(chǎng)環(huán)境溫度較高時(shí)地面會(huì)存在余燼，普通輪胎不能滿足使用要求，必須采用具有較強(qiáng)阻燃功能的特種輪胎。

2車載風(fēng)力滅火機(jī)

近年來(lái)手持式風(fēng)力滅火機(jī)在草原滅火救災(zāi)中起到很大作用，兩臺(tái)風(fēng)力滅火機(jī)相當(dāng)于25～30名滅火人員用手工工具的滅火效能。但草原火場(chǎng)情況復(fù)雜，風(fēng)向、火勢(shì)瞬息萬(wàn)變，滅火人員使用手持式風(fēng)力滅火機(jī)救災(zāi)時(shí)雖然靈活性好，但易疲勞，危險(xiǎn)大。本系統(tǒng)搭載大排量發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的風(fēng)力滅火機(jī)，其風(fēng)壓高、風(fēng)量大，對(duì)地表火滅火效果好，同時(shí)采用細(xì)水霧技術(shù)，利用風(fēng)筒中的負(fù)壓吸出水，再由氣流沖擊、混合形成水霧，可在極短的時(shí)間內(nèi)在火焰表面形成高壓水霧層，通過(guò)降溫和隔絕空氣的方式撲滅初期火和地表火，同時(shí)還能減少用水量。目前樣機(jī)采用的動(dòng)力為185F四沖程通用汽油機(jī)；風(fēng)機(jī)部分仍為離心式風(fēng)機(jī)，其工作時(shí)沿車輛行駛方向側(cè)向吹風(fēng)，風(fēng)筒出風(fēng)口可在一定范圍內(nèi)做上下和左右方向調(diào)節(jié)，以滿足草地滅火需要。搭載了風(fēng)力滅火機(jī)的ATV滅火系統(tǒng)如圖2所示。

3車載滅火彈發(fā)射平臺(tái)

在撲滅草原火災(zāi)過(guò)程中，很多情況下消防人員不能靠近火源，因此遠(yuǎn)距離發(fā)射滅火彈是很好的滅火方式。沙石滅火彈和干粉滅火彈滅火速度快，滅火效率高。目前常用的方式是人員集中投擲小型滅火彈但距離不能拉開；或者飛機(jī)拋擲大型滅火彈，但飛機(jī)高速飛行時(shí)投彈的精準(zhǔn)度較差。本系統(tǒng)的滅火彈發(fā)射平臺(tái)可以和大型滅火裝甲車一樣遠(yuǎn)距離發(fā)射中小型滅火彈且著落點(diǎn)準(zhǔn)確，移動(dòng)及時(shí)、迅速。ATV-ATT系統(tǒng)就是利用LHATV260全地形車搭載發(fā)射裝置，該發(fā)射裝置小巧靈活，通過(guò)局部改造，將其使用的彈體改為滅火彈即可。

4移動(dòng)運(yùn)輸平臺(tái)

移動(dòng)運(yùn)輸平臺(tái)采用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、超寬越野輪胎，離地間隙大，通過(guò)能力強(qiáng)，可在草原各種復(fù)雜路況下行駛；自帶150L水量，可以輕松撲滅初起火災(zāi)，防止初起火的蔓延，起到了控制火勢(shì)的作用；可攜帶水、燃料、手持式風(fēng)力滅火機(jī)、撲火及掘土工具；改裝為多乘員車輛，可消除滅火隊(duì)員負(fù)重奔赴火場(chǎng)的勞累，節(jié)約寶貴的時(shí)間，減少消防人員的體力消耗。夜間滅火時(shí)還可以搭載小型汽油發(fā)電機(jī)組的移動(dòng)電源，用于夜間照明和作為應(yīng)急電源使用。小型汽油發(fā)電機(jī)組如圖3所示。

5無(wú)人飛機(jī)子系統(tǒng)的運(yùn)用

隨著技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人飛機(jī)上的電子系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)越來(lái)越小型化和高性能化，相關(guān)技術(shù)的成本也直線下降。無(wú)論是軍用或民用領(lǐng)域，都越來(lái)越多地采用無(wú)人機(jī)來(lái)執(zhí)行其他方法和工具完成不了的任務(wù)，以提高效能、降低成本。在草原防火滅火領(lǐng)域，本系統(tǒng)可搭載無(wú)人機(jī)迅速抵達(dá)相關(guān)的草原地區(qū)，在目的地起飛，通過(guò)相關(guān)任務(wù)平臺(tái)和傳感器對(duì)一定半徑范圍內(nèi)的草原進(jìn)行動(dòng)態(tài)的空中巡視、危險(xiǎn)區(qū)域定點(diǎn)監(jiān)控、通信中繼、災(zāi)情監(jiān)視等。這些功能都可以納入草原火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)體系中。

低成本固定翼無(wú)人機(jī)可攜帶各種觀察設(shè)備，其技術(shù)參數(shù)為翼展3.4m、巡航速度85km/h、最大起飛質(zhì)量20kg、載荷8kg、續(xù)航時(shí)間大于5h、最大飛行高度3000m，可以將攝像機(jī)、無(wú)線圖傳安裝在飛行器上用以回傳圖像信號(hào)，如果在飛行器上安裝熱成像儀則完全可以滿足草原監(jiān)控的使用要求。低成本固定翼無(wú)人機(jī)如圖4所示。

全地形立體草原防火系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

全地形立體草原防火系統(tǒng)的基礎(chǔ)是建立在全地形車系列底盤上。該系列車型裝備有257~700cc水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力強(qiáng)勁，性能可靠；采用先進(jìn)的CVT傳動(dòng)系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便，超寬越野輪胎，四輪驅(qū)動(dòng)，通過(guò)能力強(qiáng)，適于在各種道路上行駛，是草原消防車的良好載體。草原防火系統(tǒng)配備的風(fēng)、水滅火裝置也是國(guó)內(nèi)正在積極推廣的一種草原防火先進(jìn)裝置。水的比熱容量和汽化潛熱大，在升溫和汽化時(shí)可吸收大量的熱；水在常壓下汽化時(shí)體積膨脹約1603倍，水蒸氣可有效地稀釋燃燒區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w和氧氣的濃度；水膜對(duì)可燃物的覆蓋能阻止氧氣參與燃燒反應(yīng)，這些性質(zhì)以及環(huán)保特性使水成為理想的天然滅火劑。因此，草原水滅火技術(shù)具有較強(qiáng)的火場(chǎng)控制能力，從而可以大大減少草原火災(zāi)的損失。

目前，國(guó)內(nèi)滅火裝置的載體多為輕型客貨兩用車、輕型貨車、J50型集材拖拉機(jī)、中型貨車以及多功能型履帶式草原防火車。這些裝備在我國(guó)草原消防作業(yè)中發(fā)揮了積極有效的作用。然而，由于這些裝備的體積和質(zhì)量相對(duì)龐大，機(jī)動(dòng)性相對(duì)較差，并且需要專業(yè)人員駕駛，所以很少作為巡邏車輛使用，一般是在接到火警之后才出發(fā)，往往延誤了最佳撲救時(shí)機(jī)。而ATV草原消防車實(shí)現(xiàn)了滅火技術(shù)和車輛相結(jié)合的方式，相對(duì)于前幾種載體而言，其更加機(jī)動(dòng)靈活，并可用于執(zhí)行大規(guī)模日常巡邏任務(wù)，對(duì)在巡邏過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的火警可進(jìn)行及時(shí)撲救和控制，實(shí)現(xiàn)了草原火警“發(fā)現(xiàn)即撲滅”的快速反應(yīng)。在小區(qū)域范圍內(nèi)采用草原火災(zāi)空中預(yù)警監(jiān)測(cè)方案具有前瞻性和創(chuàng)造性，相對(duì)于衛(wèi)星遙感技術(shù)其更加微觀、細(xì)化，實(shí)用性很強(qiáng)。

推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景

基于ATV平臺(tái)的全地形立體草原防火系統(tǒng)作為新開發(fā)的草原防火、滅火產(chǎn)品，將普通的交通工具與先進(jìn)的消防滅火技術(shù)、無(wú)人機(jī)運(yùn)用技術(shù)及動(dòng)態(tài)信息傳輸技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，成為一種新型、立體的草原防火方式，為草原防火救災(zāi)開拓了新思路。目前，隨著全球氣候變暖，以及國(guó)內(nèi)許多地區(qū)草原防火技術(shù)裝備的發(fā)展滯后，草原火災(zāi)存在高發(fā)趨勢(shì)，這將給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)造成重大威脅。

基層的專業(yè)、半專業(yè)撲火隊(duì)在防火期內(nèi)需要全天候整裝待命，以保證快速反應(yīng)。消防隊(duì)伍編制不宜龐大，以小型機(jī)動(dòng)為要，運(yùn)兵車不宜太大，以靈活迅速為要，而本項(xiàng)目的研發(fā)將極大地滿足廣大草原牧區(qū)的消防需求，在投入不大的情況下，補(bǔ)充和壯大消防力量，使草原牧區(qū)的防火救災(zāi)技術(shù)迅速提高到現(xiàn)代化水平。