挽救搶險(xiǎn)人員生命的傳感器 用科技對(duì)抗火災(zāi)：一線搶險(xiǎn)人員的生命體征和環(huán)境監(jiān)測(cè)

在搶險(xiǎn)人員執(zhí)行搶險(xiǎn)任務(wù)時(shí)，他們所處的環(huán)境可能威脅到他們自己的生命，同時(shí)也威脅著被救助者的生命。消防員常常置身于極端高溫、容易吸入煙霧和空氣顆粒物的環(huán)境。急救員還可能接觸到危險(xiǎn)麻醉品或有毒化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)可以通過(guò)皮膚或呼吸進(jìn)入人體，有時(shí)甚至難以察覺(jué)（直至開(kāi)始出現(xiàn)癥狀才會(huì)意識(shí)到）。建筑物倒塌或者房屋、公寓起火時(shí)，消防員和醫(yī)務(wù)人員常常需要進(jìn)入搖搖欲墜的建筑物和大樓里工作。許多復(fù)雜情況都是搶險(xiǎn)人員需要面對(duì)的，他們?cè)诠ぷ鲿r(shí)需要敏捷的思維和隨機(jī)應(yīng)變。所以，他們不會(huì)很快被智能機(jī)器人取代，但技術(shù)仍然可以讓他們更安全、更有效地拯救生命。

生命體征監(jiān)測(cè)儀（包括心率、血壓和血氧傳感器）可以讓搶險(xiǎn)人員及其指揮員知道他們什么時(shí)候需要醫(yī)療救助。在倒塌的建筑物或結(jié)構(gòu)里，萬(wàn)一搶險(xiǎn)人員摔倒或被砸暈，身體運(yùn)動(dòng)和定位傳感器可以讓指揮員第一時(shí)間獲悉這些情況。

環(huán)境傳感器可以測(cè)量當(dāng)?shù)氐臏囟群蜐穸?，以及是否存在有毒氣體、揮發(fā)性有機(jī)化合物和顆粒物等空氣污染物，因?yàn)檫@些污染物可能會(huì)對(duì)健康產(chǎn)生嚴(yán)重的短期和長(zhǎng)期影響。分析傳感器在邊緣收集的各種數(shù)據(jù)有助于優(yōu)化未來(lái)的應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，讓?xiě)?yīng)急人員更好地應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的具體挑戰(zhàn)和場(chǎng)景。本文中，我們將探討一些通過(guò)技術(shù)讓?xiě)?yīng)急響應(yīng)更安全、更有效的方法。

生命體征監(jiān)測(cè)

便攜式心臟和血壓監(jiān)測(cè)儀并不是什么新技術(shù)，醫(yī)生日常開(kāi)出來(lái)的處方中就能見(jiàn)到它們，用來(lái)在臨床環(huán)境之外監(jiān)測(cè)患者的健康狀況。許多市售的智能手表和健身追蹤器也都具備這些功能。它們通常將數(shù)據(jù)從用戶(hù)隨身佩戴的設(shè)備傳遞到中央處理中心（以及智能手機(jī)上的應(yīng)用程序），用來(lái)監(jiān)測(cè)生命體征，以發(fā)現(xiàn)任何可能表明用戶(hù)處于某種醫(yī)療困境的異常活動(dòng)。為應(yīng)急響應(yīng)人員設(shè)計(jì)的生命體征傳感器也有類(lèi)似功能，但必須能夠承受更惡劣的潛在條件。搶險(xiǎn)人員需要在極端高溫、積水甚至可能接觸有毒化學(xué)品或物質(zhì)的環(huán)境中工作，他們佩戴的設(shè)備必須能夠耐受這樣的環(huán)境。

健康監(jiān)測(cè)不僅限于心率和血壓。特別是對(duì)于搶險(xiǎn)人員和消防員而言，監(jiān)測(cè)體溫和血氧水平也同樣至關(guān)重要。一線作戰(zhàn)的消防員不僅容易發(fā)生熱射病，而且易出現(xiàn)其他與熱暴露有關(guān)的身體情況；監(jiān)測(cè)體溫可以告訴搶險(xiǎn)人員及其指揮員什么時(shí)候需要降溫。吸入煙霧是消防員工作中的另一項(xiàng)危險(xiǎn)，其不良反應(yīng)通常在煙霧吸入幾個(gè)小時(shí)甚至幾天后才被注意或檢測(cè)到。脈搏血氧儀通過(guò)將光穿過(guò)皮膚照射到血管來(lái)測(cè)量血液中的氧含量；血液吸收的光量即可表明其氧合程度。低血氧水平可能表明由于吸入煙霧而導(dǎo)致血液中二氧化碳含量過(guò)高，因此基于血氧儀的煙霧吸入預(yù)警系統(tǒng)可以挽救生命。

身體定位傳感器，就如同健身追蹤器中用來(lái)計(jì)算步數(shù)的傳感器一樣，還可以在搶險(xiǎn)人員處于俯臥或不自然姿勢(shì)時(shí)，第一時(shí)間將情況告知指揮員。這在建筑物或結(jié)構(gòu)倒塌場(chǎng)景中尤其有用：一旦搶險(xiǎn)人員被掉落的瓦礫擊倒，指揮員可以立即知曉，這有助于挽救搶險(xiǎn)人員以及被救助者的生命。

環(huán)境監(jiān)測(cè)

測(cè)量環(huán)境溫度和濕度以及監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量（氣體、毒素或顆粒物）是工業(yè)和制造環(huán)境中的常見(jiàn)做法。某些運(yùn)輸熱敏性材料（尤其是危險(xiǎn)材料）的車(chē)輛也可能安裝環(huán)境傳感器，以確保其貨物安全到達(dá)目的地。為搶險(xiǎn)人員設(shè)計(jì)環(huán)境傳感器所面臨的挑戰(zhàn)是，既要盡可能輕便、不顯眼，又要能夠在惡劣條件下保持耐用性。

位置固定的溫度和濕度傳感器相對(duì)簡(jiǎn)單，但在移動(dòng)作業(yè)中監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量則更為復(fù)雜。通常，固定設(shè)備通過(guò)光折射來(lái)檢測(cè)空氣中的氣體和顆粒物，其中設(shè)備發(fā)出的激光被反射到設(shè)備上的二極管上（圖1）。

圖1：便攜式氣體檢測(cè)儀，用于進(jìn)入煉油廠前檢測(cè)氣體狀況。（圖源：Nattawit/Stock.Adobe.com）

二極管接收到的光強(qiáng)度和質(zhì)量，反映的就是激光“照亮”的空氣中存在的物質(zhì)。一些氣體的反射光與另一些氣體不同，較大的顆粒物比較小的顆粒物反射更多的光。光發(fā)射和光接收機(jī)構(gòu)可能非常精密；傳感器需要使用特定的材料和結(jié)構(gòu)才能適應(yīng)在惡劣環(huán)境中工作，從而保護(hù)它們免受極端高溫和墜落瓦礫的損害。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析

分析來(lái)自不同來(lái)源（如個(gè)體搶險(xiǎn)人員攜帶自己的環(huán)境傳感器和生命體征監(jiān)測(cè)設(shè)備）的數(shù)據(jù)可以幫助指揮員協(xié)調(diào)應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，從而優(yōu)化安全性和效率。直接來(lái)自應(yīng)急一線的信息往往在傳遞到現(xiàn)場(chǎng)指揮員之前就已經(jīng)發(fā)生了變化（圖2）。

圖2：消防員評(píng)估實(shí)時(shí)情況，以確定滅火行動(dòng)方案。（圖源：Gorodenkoff/Stock.Adobe.com）

在多房間或多層建筑的火災(zāi)場(chǎng)景中，建筑物不同的部分存在環(huán)境溫度差異，這種差異可告訴消防員哪里火勢(shì)最猛，有助于他們規(guī)劃疏散路線，避開(kāi)這些致命地點(diǎn)。在局部空氣中存在危險(xiǎn)毒素或其他污染物的情況下（如化學(xué)品泄漏或工業(yè)事故），現(xiàn)場(chǎng)的搶險(xiǎn)人員可以利用空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)助其辨別濃度最大的位置。這也可幫助他們確定受害者的可能接觸情況，甚至可能在受害者開(kāi)始出現(xiàn)癥狀之前加速治療。如果現(xiàn)場(chǎng)的搶險(xiǎn)人員失去反應(yīng)或無(wú)法溝通，身體定位傳感器可立即告知指揮員，他們是否有危險(xiǎn)或需要醫(yī)療救助。

從災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)和其他應(yīng)急響應(yīng)行動(dòng)中收集和分析的數(shù)據(jù)也可以幫助指揮員規(guī)劃未來(lái)的響應(yīng)方案。監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)人員的生命體征有助于確定在極端高溫和惡劣空氣質(zhì)量下輪班的最佳時(shí)長(zhǎng)，優(yōu)化消防和救援行動(dòng)，并保護(hù)消防員的長(zhǎng)期健康和福祉。關(guān)于暴露于空氣中大量毒素或顆粒物的短期和長(zhǎng)期影響的數(shù)據(jù)，可以促進(jìn)開(kāi)發(fā)更有效的保護(hù)手段，以保護(hù)人員免遭類(lèi)似污染物的侵害。

結(jié)語(yǔ)

搶險(xiǎn)人員必須先行一步；緊急情況發(fā)生得很快，并不總有時(shí)間先收集信息和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)再來(lái)采取行動(dòng)。搶險(xiǎn)人員及其指揮員獲得的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)越多，他們就越能更安全、更有效地完成工作。環(huán)境監(jiān)測(cè)有助于保護(hù)搶險(xiǎn)人員的安全，并有助于為接觸有毒物質(zhì)的受害者制定治療計(jì)劃。監(jiān)測(cè)搶險(xiǎn)人員的生命體征可以使他們保持健康并有效地工作。這一過(guò)程還可以提供相關(guān)數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)療專(zhuān)業(yè)人員確定工作相關(guān)危害（如煙霧吸入）的長(zhǎng)期影響，并為搶險(xiǎn)人員開(kāi)發(fā)更好的保護(hù)系統(tǒng)和治療方案。

在一線實(shí)現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)完全自動(dòng)化尚不可行，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)急響應(yīng)場(chǎng)景需要太多的隨機(jī)應(yīng)變和敏捷的思維，這些工作無(wú)法很快移交給機(jī)器來(lái)完成。就算我們無(wú)法利用技術(shù)讓人們完全脫離危險(xiǎn)，我們至少可以用它讓那些在危機(jī)時(shí)刻幫助我們的人盡可能安全。有了針對(duì)生命體征和環(huán)境的移動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，我們就能做到這一點(diǎn)。
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