全球气候变化伴随着的极端天气,导致世界各地天灾愈见频仍,严重威胁每个人的财产以至生命。即使像香港这样的现代化城市,2023年夏天接连受强烈台风和世纪暴雨冲击,也一度面临莫大困境。
面对形形色色的灾害,全人类都严阵以待。本月举行的第二十八届联合国气候变化大会(COP28)便通过历史性协议,首度落实推动从化石燃料过渡其他类型能源,希望能更有效减碳减排。而同一时间,人类亦需要活用科技积极预防、缓减和应对灾情,避免更多人陷于水深火热的危难之中。香港文汇报今日起推出系列报道,探讨香港科研人员如何结合创新研发及先进科技工程,对抗火、风、水、土等相关灾害,以科学力量守护大众。
火的运用是人类文明的重要里程碑,然而一旦失控,后果不堪设想。香港每年平均发生逾三万宗火警召唤,部分严重火灾不但危及市民的生命,进入火场救援的消防人员亦要冒上巨大风险。香港理工大学消防安全工程研究中心副主任、建筑环境及能源工程学系副教授黄鑫炎,深信科技救灾是未来发展方向,故致力研发多项智能灭火方案和产品。其中,俗称「空气炮」的「环形涡流炮(Toroidal Vortex Cannon)」,可实现在不需要水的情况下远距离灭火,再结合无须人工操作、可自主锁定火源并进行灭火的智能机械人,长远可望应用于危险火场,专门应付不宜以水灭火,或人员无法靠近火场的特殊情况,以更好地保障市民和消防人员的生命安全。◆香港文汇报记者 姜嘉轩、陆雅楠
根据香港消防处2013年至2022年的数据显示,全港每年约有300人因为火警而受伤,约20人更因此而丧生。部分严重火警会危及消防人员,个别特殊情况甚至无法派员到场灭火,其中一个经典案例发生在去年6月:元朗宏乐街电缆桥起火,导致天水围元朗一带大停电,数十万市民受影响。由于火警现场为电缆桥,内藏高压电缆,加上当时现场温度甚高,电缆桥在高温下发生倒塌。
考虑到进入桥底灭火风险较高,消防处遂决定首次出动以航天金属制造的遥控灭火机械人,深入桥底灭火和降温。
盼造更细更醒机械人自主锁定火源
「这种需要人手遥控的(灭火机械人)已经有人在造,因此我们希望造出更智能、更细小,可以进入建筑物内部,自主锁定火源并进行灭火的智能机械人。」黄鑫炎近日接受香港文汇报专访时透露,团队自去年起开展研究,目前已经造出原型。透过示范影片所见,当智能机械人巡视期间发现火源,就会自动对准并进行洒水。
他介绍,智能机械人可透过传感器在黑暗和烟雾中自动识别火焰、燃料和人员,不需要人工操作,「我们亦正设计不同方案,例如利用新物料制作,让机械人足以穿越火场,亦可以利用仪器把它吊进去,进行搜寻人员、灭火等工作。」机械人还内置了小型无人机,当遇上它无法进入的狭窄空间,就可释放无人机进入侦测,辅助消防员工作。
「我们还在开发不同模块,有些可以抛射灭火弹,还有一个新的技术,可利用气流将火灭掉。」访问期间,黄鑫炎安排学生拿出一套黑色装置,由他负责拿着一块正在燃烧的透明片,再由学生利用装置对准火源,发射「空气炮」,实现远距离灭火。
原理如吹蜡烛 连射效果更佳
黄鑫炎分享道,团队设计出的「环形涡流炮」可实现在不需要水的情况下,借助强劲的空气涡流进行灭火,「其实原理就跟吹蜡烛一样,但是它可以吹得很远,并且将能量保持住。」
目前在实验室的装置较小,「我们之后会造一个很大的发射装置,一米或两米大,到消防处那边试试它能灭多大的火。」黄鑫炎估算,那样大的装置,约可在十米距离外,灭掉约两米高的火。假如一发「空气炮」无法灭火,那就两发、三发,甚至连发,「发射次数多频密,视乎机械设计得有多巧妙,但愈多次效果肯定愈好。」
谈到「空气炮」的应用场景,黄鑫炎举例指如电网发生火警,「消防人员无法断电,又不能用水去灭,这个时候就需要考虑全新方法,『空气炮』是其中之一。」结合上述的智能机械人使用,长远或有望实现智能机械人以「空气炮」远距离灭火的科幻情节。
不过,黄鑫炎坦言,基于香港法例等各种要求,要将新科技产品用于救援上并非易事,只有在技术极为成熟后才能逐点应用,「这个方向一定是对的,以往一些消防员因为救人而受伤,甚至死亡,『以命换命』情况应该要改善,假如让机器代替执行救人任务的话,会比由人去救来得更好。」