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1、安全装备领域国内外技术竞争评价研究（消防）摘要火灾探测报警与智能监控装备正在向智能化、网络化、定制化、可视化、体系化方向发展。火灾隐患不能被及时感知，早期火灾不能做到精准探测，会导致隐患酿成大灾并造成严重后果。因此，迫切需要研发火灾探测报警与智能监控装备，实现火灾隐患的早发现、早遏制、早处置。为坚持“国家队、主力军”标准，瞄准“全灾种”处置和“大应急”职能需要，国家综合性消防救援队伍会面临更加多样和复杂的灾害事故。在新形势要求下，应急救援指挥活动需要更新和提升现有的感知、指挥和处置能力。统一指挥、多方联动，协同处置将成为应对突发重特大灾害事故的常态化救灾方式，跨层级、跨部门的信息交流与共享更为
2、频繁，需要系统化、全息化、智能化、协同化的应急救援指挥技术，实现战场态势可视、协同高效指挥、智能辅助决策的目标。消防应急救援现场处置装备是消防队伍应急处置各类自然灾害或事故现场救援的重要作战“武器”，装备技术水平的提升是消防救援人员提高实战能力和救援效率的重要支撑和保障。在“大应急”、“全灾种”的新形势下，现有的消防应急救援现场处置技术和装备专业化、高效化、智能化等水平不足，难以满足消防队伍处置各类自然灾害或事故救援的实战需求。为适应消防救援队伍职能不断扩展、业务不断增多的新形势，急需开展消防应急救援现场处置装备的高效化、精准化、智能化等技术研究，完善各类自然灾害或事故的消防应急救援现场处置技
3、术装备在实战应用中的不足，为提高消防队伍的实战能力提供科学有效的技术支撑和装备保障。消防队伍职能大幅拓展，全面承担综合性应急救援任务，消防员在执行应急救援任务时所面临的危险性因素迅速增加，我国消防队伍所配备的部分个人防护装备在技术性能和防护功能已不能满足现实应急救援作业需求，研发满足高海拔、极寒、高温、剧毒、易燃易爆极端环境作业的防护装备迫在眉睫，用于监测事故现场消防人员的生理指征、个人装备及所处环境的重要参数，实现作业环境、消防员体征、防护装备物联等信息实时获取的系列装备亟需研发，更好地适应新形势下综合性应急救援任务需求，攻克消防员个人防护装备关键技术，实现装备的更新换代，实现消防员整体高效
4、防护，大幅提升消防员作业时的安全防护水平。第一部分 安全装备国内外技术竞争评价研究一、领域重大科技需求分析（一）火灾探测报警与智能监控装备当前，我国正处于工业化与城镇化快速发展阶段，高层及超高层、地下复杂空间、大型城市综合体、交通枢纽等建筑大量出现，高度不断攀升、体积日益庞大、功能日趋复杂，新材料新工艺广泛应用，使得火灾隐患增多、火灾早期特征及发展态势更加复杂，对隐患感知与监测预警技术提出了更高的要求。然而，由于火灾隐患智能感知能力不足，火灾早期精准探测技术欠缺，目前尚难以适应我国经济社会发展的实际需求。火灾隐患感知不力，会增大火灾发生的可能性和火灾后果的严重性；火灾早期精准探测技术的不足，会
5、导致火灾早期发现和扑救不及时，火灾发展蔓延加重后果的严重程度。例如，2018年4月16日，因夜间电器设备故障的隐患未被及时感知，发生火灾后也未能实现早期精准探测，上饶市信州区亿升广场四楼一商铺火灾在大型商业综合体内迅速蔓延，过火面积2470平米，48人被困。例如，因火灾探测器的抗干扰能力和场所适应能力不够，经常误报，北京喜隆多商场的消防安全管理人员擅自将火灾自动报警设施、自动灭火设施设为手动。2013年10月11日，该商场发生火灾，火灾自动报警系统未能实现火灾的早期识别和探测，消防设施未发挥应有作用，火灾持续了八个多小时，过火面积约1500平米，两名参与救火的消防官兵不幸牺牲。再如，2018年
6、8月25日，由于缺乏有效的电气线路故障防控装备，哈尔滨北龙温泉休闲酒店某处风机盘管机组电气线路短路形成高温电弧未被及时发现，电弧引燃周围塑料绿植装饰材料并蔓延成灾，造成20人遇难23人受伤。上述案例表明，火灾隐患不能被及时感知，早期火灾不能做到精准探测，会导致隐患酿成大灾，造成严重后果。如果能够实现对火灾隐患的有效预警防控，在小火发生的早期实现精准探测，可为火灾的及时有效处置提供黄金时间，为人员安全疏散提供有效保障。然而，现有火灾探测预警装备在抗干扰、灵敏度、响应时间等方面存在部分不足，各类监控装备技术水平不高。为提高社会整体火灾防控能力，做到火情或火灾隐患的早发现、早遏制、早处置，迫切需要研
7、发火灾隐患综合监测装备、多信息融合感知装备、高精度高可靠探测装备、电气火灾预警监控装备和智能联动控制装备研发。（二）智慧通信指挥装备应急救援指挥是一种在应急救援不同阶段将各类救援实力从不同空间调动集合并科学调整分配完成作战目标的活动。在应急救援过程中需要面对地震、地质性灾害、水旱灾害、火灾等复杂多样的灾害事故，各类灾害事故自身在前、中、后期都具有多种的演化规律和多样的转化条件，需要不同的应对措施，对指挥员提出了更高的能力要求。高时效、大跨度、多力量集中调度要求为应急救援指挥也带来了巨大的难度。面对以上情况，需要智能快速的灾害风险分析、信息报告、监测监控、预警预测、综合研判、辅助决策、综合协调与
8、总结评估等关键技术手段提高应急救援指挥效能。2016年3月30日扬子石化烯烃厂液化烃罐区外输送泵站（简称烃泵区） 管线发生泄漏起火。由于主管生产调度和技术设备的工程技术人员缺位，当日值班人员对生产工艺及设备操作不熟悉，对阀门结构和走向不了解，造成关阀用时过长的情况，增加了火势扩散的风险。从应急救援指挥作战的任务和相关的作战案例中可以看出目前仍有许多问题，具体表现在：1、灾害现场全面感知能力与实战需求仍有差距。一方面是面临需要获取的信息对象范围广、信息多样。在救援过程中无法在第一时间快速全面直观地对参与战斗的人员、装备、物资和作战能力全面、动态、实时地掌握，对受灾体、受灾人员和现场环境的当前状态
9、、演化特征量信息、救援行动对其影响信息获取能力仍然有待突破。另一方面，当获取海量灾害信息后，对各类信息的分类、筛选、精准推送的能力仍然缺乏，需要将有效的信息准确、快速、智能地应用于对灾害事故发展情况的判断、作战力量指挥协同、应急救援行动的推演等应急救援活动。2、在重特大灾害事故发生第一时间科学应对能力仍待提高。目前应急救援指挥过程中，专家和指挥员经验进行指挥决策仍是主要手段，囿于骨干专家人数有限，而且往往距事发现场较远，很难第一时间参与到应急救援指挥活动中，因此专家能力普及化、科学决策快速化是当前应救援指挥的迫切需求。随着大数据、人工智能等技术的发展，灾情信息的判别、灾情态势的推演、应急处置调
10、度方案与作战力量智能匹配等辅助配合应急救援指挥的智能辅助技术在未来将会实现。便携智能的指挥调度系统会在未来的应急救援指挥中扮演重要的角色，对提高重特大灾害事故的早期处置能力具有重要意义。3、大规模、跨区域、长时间的应急救援作战能力需要加强。为应对水旱灾害、地质灾害的应急救援处置任务，类似山东寿光水灾调集几千官兵长期进行应急救援的场景将不鲜见。面对新形式、新任务，新的指挥调度理论研究需要开展深入研究，同时对新形势下指挥调度理论的技术支撑和新型指挥平台也需要同步研发，以实现使科学的战力在指定的时间指定的地点投入救援行动的作战目标。面对以上涉及到的问题，为适合统一指挥、专常兼备、反应灵敏、上下联动、
11、平战结合的中国特色应急管理体制，为达到科学组织开展抢险救灾工作，最大限度减少人员伤亡，妥善安排好受灾群众生活，最大程度降低灾害损失的工作目标，主要开展以下工作：1、基于多源信息融合的智能化指挥调度与决策分析关键技术研究。面对应急救援过程中多灾种、全要素、全过程、全链条的应急处置要求，需要通过智能学习等技术手段识别重大灾害事故风险，需要深入开展火灾动力学演化、地质性灾害动态推演等灾害演化规律的研究，实现重大灾害事故演变过程精细化模拟与风险多时空尺度模拟与情景快速推演。通过各类模型算法，实现对作战人员、装备、物资、时机、作战目的等情况指挥调度的智能化辅助决策。2、灭火救援现场动态感知网络关键技术研
12、究。针对灭火与应急救援现场关键信息的高效采集、精准感知和动态监测技术开展研究，解决感知系统一体化和集成化程度低、现场态势感知能力不足、辅助研判智能化水平低等问题，构建天空地一体化现场感知网络，提升灭火与应急救援现场综合监测防控能力。而在应急通信装备领域，消防队伍的职责任务正逐步向应对“全灾种”、“大应急”转变，一方面消防应急通信保障面临的作战环境更加复杂，保障条件更加恶劣，公网瘫痪、道路损毁、信号无覆盖等通信保障的不利因素急剧增多。另一方面随着大量感知数据技术应用在在的应急处置现场，必然需要高通量承载、多并发接入的应急通信体系和装备支撑应急救援实战需求。2018年6月1日，四川省达州市通川区好
13、一新塔沱商贸城火灾扑救过程中，1093名官兵、211辆消防车辆参战。由于建筑内公网信号不稳定，地下空间无信号，专网信号临时覆盖困难，并且常规通信频率资源不足，导致现场语音、图像通信保障受限严重。2018年8月19日，山东寿光抗洪抢险过程中，现场各类通信保障装备达3600余件（套）。由于现场通信设备数量种类繁多，集中使用，导致互相干扰，影响了音视频信号的可靠传输。从应急通信的作战任务和相关的作战案例中可以看出目前在应急救援行动中应急通信体系和装备的应用主要面临应急通信技术健壮性和应急救援行动指挥调度与应急通信应用适应性两个方面的问题：因此，急需开展天空地一体化应急通信网络关键技术装备研究。（三）
14、灭火救援装备随着我国社会经济的快速发展，城市现代化和城镇化建设不断加快，各类致灾因素明显增多，自然灾害、生产安全事故、社会安全事件等重特大灾害事故呈现多发的局面，各类重特大火灾事故风险加剧，所造成的危害越来越大，影响面越来越广，火灾也越来越复杂和多样化，具体表现为：现代城市人口、建筑、生产、物资集中的特点使火灾发生更为集中；各种新型材料的使用导致可燃物种类增多，燃烧形式和产物更加复杂，火灾有毒气体危害问题突出；火灾荷载大，燃烧物质复杂，导致需要的灭火强度大，火灾扑救时间长，往往水供不上去，火难以扑灭，人员施救困难，这些给消防队伍处置带来了很多考验。对诸如高层建筑、地下空间、大型综合体以及石化装
15、置火灾扑救这类世界级消防难题，存在火灾扑救难度大、供水、排烟、破拆、人员疏散和搜救困难等问题，尽管大部分情况主要依靠固定消防设施扑救，固移结合，但有时由于固定消防设施维护保养不到位，关键时刻不发挥作用，完全依靠自身消防设施、能力确保火灾有效控制和扑救，是不现实的，还是要依靠和加强外部消防力量的建设和技术能力的提升，一些共性技术、短板性技术亟待进一步提升和完善。在重特大火灾现场，往往调集了大量消防车辆、人员、装备和灭火药剂，各种泡沫装备和各种类型灭火药剂混用的现象时有发生，导致灭火效能不高。如： 2010年7月16日，辽宁大连新港码头输油管道起火爆炸事故，辽宁省调集14个市的4200名消防官兵和
16、公安民警，出动消防车辆338台，喷水5万余吨，喷射泡沫880余吨，使用沙石水泥4200立方米，经过15个多小时的浴血奋战，扑灭了大火。在供水技术及装备方面，对于重特大火灾现场，消防员往往只能依赖远程供水系统供水，到场慢，展开时间长，往往会错过火灾扑救的最佳时机，有必要针对超高层建筑、大型物流仓储建筑、石化装置区等消防队伍火灾扑救过程遇到的供水难题，开展从消防水源、供水装备（大流量供水系统、高层供水消防车、固定消防系统和移动供水装备联用等）、供水管路、供水方式全链条研究，以形成有效的供水链，为重特大火灾扑救提供充足的供水。在高效灭火救援装备方面，现有灭火救援装备设计仅针对常规火灾处置。处置危化品爆炸火灾和重特大石油化工火灾，缺乏有效的灭火装备手段，往往装备射程不远，射高不高，不能精准打击火点，使用的泡沫灭火剂也存在效能不高、通用性不强等问题，有必要研发高射高、远射程、大流量的移动式消防灭火装备，以迅速形成对火灾态势的全面控制，有必要研发高
