【科研抗災系列之火】智能機械人闖火場 空氣炮可無水滅火

理大學者：科技救災大勢所趨 可免消防員「以命換命」

【編者按】全球氣候變化伴隨着的極端天氣，導致世界各地天災愈見頻仍，嚴重威脅每個人的財產以至生命。即使像香港這樣的現代化城市，2023年夏天接連受強烈颱風和世紀暴雨衝擊，也一度面臨莫大困境。

面對形形色色的災害，全人類都嚴陣以待。本月舉行的第二十八屆聯合國氣候變化大會（COP28）便通過歷史性協議，首度落實推動從化石燃料過渡其他類型能源，希望能更有效減碳減排。而同一時間，人類亦需要活用科技積極預防、緩減和應對災情，避免更多人陷於水深火熱的危難之中。香港文匯報今日起推出系列報道，探討香港科研人員如何結合創新研發及先進科技工程，對抗火、風、水、土等相關災害，以科學力量守護大眾。

火的運用是人類文明的重要里程碑，然而一旦失控，後果不堪設想。香港每年平均發生逾三萬宗火警召喚，部分嚴重火災不但危及市民的生命，進入火場救援的消防人員亦要冒上巨大風險。香港理工大學消防安全工程研究中心副主任、建築環境及能源工程學系副教授黃鑫炎，深信科技救災是未來發展方向，故致力研發多項智能滅火方案和產品。其中，俗稱「空氣炮」的「環形渦流炮（Toroidal Vortex Cannon）」，可實現在不需要水的情況下遠距離滅火，再結合無須人工操作、可自主鎖定火源並進行滅火的智能機械人，長遠可望應用於危險火場，專門應付不宜以水滅火，或人員無法靠近火場的特殊情況，以更好地保障市民和消防人員的生命安全。◆香港文匯報記者 姜嘉軒、陸雅楠

根據香港消防處2013年至2022年的數據顯示，全港每年約有300人因為火警而受傷，約20人更因此而喪生。部分嚴重火警會危及消防人員，個別特殊情況甚至無法派員到場滅火，其中一個經典案例發生在去年6月：元朗宏樂街電纜橋起火，導致天水圍元朗一帶大停電，數十萬市民受影響。由於火警現場為電纜橋，內藏高壓電纜，加上當時現場溫度甚高，電纜橋在高溫下發生倒塌。

考慮到進入橋底滅火風險較高，消防處遂決定首次出動以航天金屬製造的遙控滅火機械人，深入橋底滅火和降溫。

盼造更細更醒機械人自主鎖定火源

「這種需要人手遙控的（滅火機械人）已經有人在造，因此我們希望造出更智能、更細小，可以進入建築物內部，自主鎖定火源並進行滅火的智能機械人。」黃鑫炎近日接受香港文匯報專訪時透露，團隊自去年起開展研究，目前已經造出原型。透過示範影片所見，當智能機械人巡視期間發現火源，就會自動對準並進行灑水。

他介紹，智能機械人可透過傳感器在黑暗和煙霧中自動識別火焰、燃料和人員，不需要人工操作，「我們亦正設計不同方案，例如利用新物料製作，讓機械人足以穿越火場，亦可以利用儀器把它吊進去，進行搜尋人員、滅火等工作。」機械人還內置了小型無人機，當遇上它無法進入的狹窄空間，就可釋放無人機進入偵測，輔助消防員工作。

「我們還在開發不同模塊，有些可以拋射滅火彈，還有一個新的技術，可利用氣流將火滅掉。」訪問期間，黃鑫炎安排學生拿出一套黑色裝置，由他負責拿着一塊正在燃燒的透明片，再由學生利用裝置對準火源，發射「空氣炮」，實現遠距離滅火。

原理如吹蠟燭 連射效果更佳

黃鑫炎分享道，團隊設計出的「環形渦流炮」可實現在不需要水的情況下，借助強勁的空氣渦流進行滅火，「其實原理就跟吹蠟燭一樣，但是它可以吹得很遠，並且將能量保持住。」

目前在實驗室的裝置較小，「我們之後會造一個很大的發射裝置，一米或兩米大，到消防處那邊試試它能滅多大的火。」黃鑫炎估算，那樣大的裝置，約可在十米距離外，滅掉約兩米高的火。假如一發「空氣炮」無法滅火，那就兩發、三發，甚至連發，「發射次數多頻密，視乎機械設計得有多巧妙，但愈多次效果肯定愈好。」

談到「空氣炮」的應用場景，黃鑫炎舉例指如電網發生火警，「消防人員無法斷電，又不能用水去滅，這個時候就需要考慮全新方法，『空氣炮』是其中之一。」結合上述的智能機械人使用，長遠或有望實現智能機械人以「空氣炮」遠距離滅火的科幻情節。

不過，黃鑫炎坦言，基於香港法例等各種要求，要將新科技產品用於救援上並非易事，只有在技術極為成熟後才能逐點應用，「這個方向一定是對的，以往一些消防員因為救人而受傷，甚至死亡，『以命換命』情況應該要改善，假如讓機器代替執行救人任務的話，會比由人去救來得更好。」