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智能纺织品|智能消防服

来源:国家先进印染技术创新中心科普工作室      发布时间:2022-08-16

消防服指的是高温明火的环境中,可以确保消防员短暂出入高温火场且自身生命安全不受威胁时,对被困人员以及重要物质财产实施救援而使用的服用防护装备,要求其能够承受8-10min救援时间内高温火焰的考验,同时将人体表皮温度维持在44℃以下,从而充分保障消防人员的生命安全。

目前我国消防服可分为五类,即消防灭火服(战斗服)、消防隔热服、消防避火服、消防指挥服、消防防化服(如图1所示)。

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a为消防灭火服;b消防隔热服;c消防避火服;d消防指挥服;e消防防化服

图1  消防服类别

随着当今技术的不断发展,智能化消防服在消防作业中扮演了越来越重要的角色,服装的智能化程度可以有效提高救援过程中消防员的安全系数。目前智能化消防服已涉及生命安全监测、服装降温冷却等智能化功能。

嵌入式信息监测系统[1]。救援现场环境恶劣,各种突发的情况都有可能给救援人员的生命构成威胁。嵌入式信息监测系统可以实时监测消防人员的各项生理指标,包括体温、心率、运动状态等,同时还可通过烟雾传感器、温度传感器等对周围环境的信息进行采集,在保障消防员人身安全的同时,指挥人员也可对火场情况进行准确分析,完成灾害救援任务(图2为南通大学谢浩月[2]设计的智能消防服示意图)。

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图2  电子元器件与上装结合示意图

液体冷却技术。热伤害是消防员人身安全面临的主要威胁,当人体内多余的热量无法有效排出到外界环境时,身体就会产生热失衡、热应激反应,严重时可导致死亡。液体冷却技术是通过冷却回路中的循环冷却介质带走人体热量,介质被人体加热后由冷却回路流回冷源装置,经冷源降温后再重新循环至位于人体表面的冷却回路中,最终达到降温的目的(液体冷却服装结构如图3所示)。冷却介质是影响系统冷却效率的关键部分,介质通常采用水、水/乙醇、微胶囊相变材料等介质。该方法具有冷却效率高、冷却过程可控、冷源可快速拆换、可循环使用等优点,具备良好的消防服适用性。

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图3  液体冷却服装基本结构[3]

信息传递与身份识别。身份识别装置主要用于紧急环境下,消防员与现场指挥进行及时有效的信息沟通。身份识别装置由无线收发射频模块、身份识别模块、GPS模块、锂电池电源、语音模块和单片机模块等组成[4](如图4所示)。身份识别模块能存储和读取消防员姓名、出生日期、血型、家庭住址、联系方式、家庭成员、工作单位等信息,及时准确地提供相关身份信息,有效缩短抢救消防员的时间。GPS模块作为身份识别装置最重要的功能模块之一,可及时准确地提供相关位置信息,缩短搜寻、联络消防员的时间。在实际抢险作业中,各类信息经射频模块、下位机、数据存储模块、无线发射射频模块,最终传输到现场指挥上位机,现场指挥及时掌握和传递消防员位置、身份信息以优化作业部署,实现高效协同作业以及快速抢救伤员,提高救灾效率。

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图4  身份信息识别模块工作原理框图

除此之外,专家学者还将有害气体浓度测定、无线网功能、安全预警模块、缺氧报警装置、智能改变厚度隔热层、温湿度监控系统、嵌入式蓝牙等功能与消防服相结合,相信未来消防员将会在一个更安全的环境下进行工作,减少不必要的伤亡发生。

(声明:公益传播,图片和部分文字来源于网络,如有侵权请联系)

[1] 强发瑞. 基于嵌入式的消防员信息监测服装研究[J].科技风.2017(06): 10.

[2] 谢浩月,梅鑫,唐虹,等. 智能消防服的研制与演示[J]. 上海纺织科技. 2021, 49(03): 11-14.

[3] 王小波,钱晓明,王立晶,等液体冷却服研究进展及消防应用可行性研究[J].纺织学报. 2021, 42(06): 198-207.

[4] 王宗宁,高健,孙宝剑,等. 智能温控身份识别消防服的研究及应用[J]. 中国个体防护装备. 2020(06): 14-18.