消防科学与技术

声发射技术在锂离子电池热失控监测预警中的应用研究

刘冰汐, 马畅, 张晋, 卓萍, 李伏民, 毕晓阳

2026 (6): 1-7. DOI: 10. 20168/j. 1009-0029. 2026. 06. 0001. 07

摘要 ( 101 )

针对声发射检测技术在锂离子电池热失控孕育阶段超早期识别的可行性开展研究，搭建了一套包含充放电设备、声发射系统、电池电压采集系统及电池温度采集系统等多种监测设备的试验平台。通过获取锂离子电池在正常充放电及过充诱发热失控过程中内部产生的弹性波特征，构建神经网络模型进行训练与识别。结果表明，正常充放电时，声发射信号幅值分布在±0.04 V之间，存在220 kHz的主频，并在60、100、180 kHz处出现特征频率；发生过充时，声发射信号幅值存在多个超出该范围的特异点，并在20 kHz处产生新的特征频率。采用卷积神经网络对频谱信息的灰度图进行图像处理与训练，该模型能够以99.87%的准确率完成对声发射信号分类的任务，且在交叉验证中保持了较高的准确率。该声发射监测方法能够对锂离子电池热失控孕育过程的“早、中、后”各时期进行识别与划分，实现对锂离子电池热失控的监测预警。

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航空锂离子电池热失控分级预警技术研究

杨娟, 吴明皓, 刘添添, 张青松

2026 (6): 8-18. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0008.11

摘要 ( 53 )

锂电池安全性是电动航空器适航认证的核心要求，开发有效的热失控预警系统对保障航空锂电池系统安全具有重大意义。本研究通过试验分析锂电池电化学阻抗谱（EIS）中阻抗相角随温度及荷电状态(SOC)的变化，通过热失控试验平台实时监测在特征频率下锂电池热触发过程中交流阻抗的变化, 同时监测电池安全阀开启后热失控早期排出的有机溶剂气体的拉曼光谱变化。试验结果表明，200 Hz频率下阻抗相角与电池温度强相关，且受电池荷电状态影响较小；确定以电池阻抗幅值最低值及此时的相角作为一级预警特征点、以幅值的增长作为二级预警特征点、以电压的骤减作为三级预警特征点、通过气体分析选择有机溶剂峰高差最低值358 a.u及N2特征峰高差131 a.u为气体四级预警特征点。综合电池阻抗、电压和早期热失控气体等多参数特征值，提出锂电池热失控4级预警策略，为航空锂电池热失控预警设计提供参考。

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基于多参数耦合的不同荷电状态下锂离子电池热失控预警研究

张博雅, 邢志祥, 刘烨铖, 韩涵

2026 (6): 19-26. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0019.08

摘要 ( 21 )

锂离子电池在发生热失控的过程中会伴随着温度升高、电压骤降和体积膨胀等信号变化，因此研究锂离子电池热失控过程中各信号的变化规律对电池性能及安全预警具有重要意义。本文以三元/石墨体系电池作为研究对象，探究了在不同荷电状态下（0%、25%、50%、75%、100%）电池热失控过程中温度信号、电压信号、膨胀力信号的变化规律，并提出一种基于多参数耦合的三级预警方案。结果表明，随着电池荷电量增加，锂离子电池触发热失控的时间缩短，电池热失控时的最高温度升高，膨胀力变化更迅速、应力峰值越高，究其原因是高荷电状态电池储存的能量更多，使得热失控过程中的内部化学反应更加剧烈。同时，研究发现在锂离子电池热失控过程中膨胀力变化的时间比温度/电压信号提前约300 s，以膨胀力为主的三级预警方法为采取控制措施提供了充分的时间。

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基于应变参量的锂离子电池热失控监测预警技术研究

张晋, 马畅, 刘冰汐, 卓萍

2026 (6): 27-33. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0027.07

摘要 ( 22 )

为防范电池热失控火灾风险，选用280 Ah方形磷酸铁锂电池，研究了基于应变参量的锂离子电池热失控早期监测预警技术，获取了不同试验条件下应变参量与电压和温度参量的变化关系。结果表明：应变传感器能够准确捕捉到锂离子电池在热失控早期的膨胀变化。在过充至热失控环境下，相比于电压和温度参量，应变参量能够最先达到最大幅值。在加热至热失控环境下，相比于电压和温度参量，应变参量变化速度更快且最先达到最大幅值。综合比较，在热失控孕育阶段，应变参量具有较好的灵敏度和响应程度。因此，采用应变参量能够实现对锂离子电池热失控的早期监测预警，且具有变化快、准确度高、安装方便、成本低等优点。

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锂离子电池储能单元热失控分级预警与防控策略研究

孙鹏, 范宏凯, 王逸超, 耿学文, 高志远

2026 (6): 34-42. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0034.09

摘要 ( 27 )

锂离子电池作为一种复杂的电化学装置，存在日益突出的火灾安全风险问题。本文通过开展280 Ah磷酸铁锂电池模组的过充电热失控试验，采集并分析在热失控发展不同阶段电池电压、温度/温升与特征气体的发展规律，提出了融合电压、温度与气体多特征信号的锂离子电池热失控分级早期预警方法。基于分级预警结果，从实际工程应用角度出发提出了一种联合电化学储能BMS与消防系统的热失控防控策略，并在280 Ah与314 Ah两种规格的储能电池单元进行了热失控试验验证。试验结果表明，所提出的热失控预警与防控方法能够早于电池泄压阀开启3 min、早于热失控15 min以上发出分级告警信号，并根据热失控的风险程度启动相应的保护与消防措施。

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锂离子电池火灾早期预警内置传感技术

李昌豪, 张东升, 张广泰, 曹元成, 程琦

2026 (6): 43-48. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0043.06

摘要 ( 25 )

锂离子电池的热失控预警是新能源汽车安全管理的核心挑战。传统外置传感器难以捕捉电池内部早期故障特征，而内置传感技术通过将微型化传感器植入电池内部关键区域，实现了对温度、应变、气体等多参数的原位、实时监测，显著提高了预警时效性与准确性。本文综述了内置传感技术的最新进展，包括光纤光栅应变传感器、柔性薄膜温度传感器及其多功能集成系统，重点分析了其在热失控早期信号捕捉中的性能优势。同时，探讨了该技术在实际应用中面临的材料兼容性、结构集成、多信号解耦、信号传输和长期可靠性等关键挑战，并指出融合智能算法与多物理量感知是构建下一代电池主动安全体系的重要方向。

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不同种类盐溶液浸泡后锂离子电池热失控特性试验研究

彭伟, 朱思婷, 张少杰

2026 (6): 49-54. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0049.06

摘要 ( 18 )

为了探究锂离子电池在不同浸泡条件下的热失控特性，以18650型三元锂离子电池为研究对象，分析了不同种类盐溶液浸泡后锂离子电池的性能变化和热失控过程中的表面温度特性。结果表明，不同种类盐溶液浸泡对锂离子电池的腐蚀和放电作用有所差异，试验所选3种盐溶液中对锂离子电池放电和腐蚀作用最强的为NaCl溶液。3种盐溶液浸泡后的锂离子电池均能发生热失控。浸泡时间增长，触发锂电池热失控所需的时间和温度增加。浸泡时间为2 h时，NaCl溶液和Na2SO4溶液浸泡后锂离子电池的热失控起始温度较干电池相比有所增加，但经Na2CO3溶液浸泡后的电池热失控起始温度降低。浸泡后锂离子电池热失控最高表面温度均高于干电池，温度由高到低对应的盐溶液为NaCl、Na2SO4和Na2CO3。盐溶液浸泡虽然一定程度上提高了锂离子电池热失控起始温度，但因浸泡导致的腐蚀会增大锂离子电池的热失控危险性。因此，涉水锂离子电池的安全处理需要同时考虑受损程度及电荷状态，综合判断其发生热失控时的危险性。

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废旧磷酸铁锂电池混合粉尘爆炸特性及爆炸机理分析

关文玲, 王丽勇, 任常兴, 张网, 杨明瑞

2026 (6): 55-61. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0055.07

摘要 ( 19 )

为了研究磷酸铁锂电池混合粉尘的爆炸特性，采用Siwek-20 L爆炸测试装置对磷酸铁锂电池粉尘爆炸下限、爆炸产生的压力、爆炸压力上升速率和爆炸指数进行研究。同时借助热重分析仪对磷酸铁锂电池有机组分的热稳定性进行分析。结果表明，在磷酸铁锂电池有机组分中，聚丙烯在257.55 ℃时开始分解，440.60 ℃时质量损失率达到98.70%，聚偏二氟乙烯在400.00 ℃之前热稳定性较好，402.73~504.89 ℃时，其失重速率显著增加，质量损失率约为62.63%。中位粒径（D50）为17.69 μm的磷酸铁锂电池粉尘爆炸下限质量浓度为660~680 g/m3，最大爆炸压力为0.439 MPa，最大压力上升速率为18.752 MPa/s，最大爆炸指数为5.09 MPa•m/s。根据ISO 6184-1∶1985分级标准，爆炸危险性等级为St 1,爆炸属性为弱。

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隔热材料对磷酸铁锂电池热失控抑制效果的研究

贾伯岩, 蔡子文, 张国维, 欧阳晨亮

2026 (6): 62-67. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0062.06

摘要 ( 10 )

如何有效隔绝锂离子电池模组间的热量传递，抑制锂电池热失控传播，是消防领域一直关注的难题。为探究隔热材料对锂电池模组热失控传播的抑制效果，搭建了电池热失控试验平台，以75 Ah磷酸铁锂电池为试验对象，选取气凝胶毡、陶瓷纤维纸、云母板和玻璃纤维毡4种隔热材料，研究隔热材料在热失控传播过程中的抑制效果。研究结果表明，当没有隔热层保护时，热失控会迅速在锂电池模组间传播，火焰叠加会进一步加速热失控的传播速度；3 mm厚的4种隔热材料均能成功削弱电池之间热量的传递，抑制锂离子电池热失控的传播；在隔热性能上，气凝胶毡的隔热效果相比玻璃纤维毡、云母板、陶瓷纤维纸分别提升了约16%、23%、35%。本研究可丰富隔热材料在锂电池火灾防治过程中的应用。

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锂离子电池储能电站火灾处置全流程研究

蔡发奎, 张超

2026 (6): 68-72. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0068.05

摘要 ( 27 )

通过研究一起撬装式电化学储能电站火灾，还原电池预制舱的热失控蔓延过程，分析灭火救援过程中烟气和温度的变化发展特征，探讨消防灭火救援技术及不同灭火器具组合的灭火效果，明确此类型处置过程的重难点问题，提出撬装式电化学储能电站灭火处置对策，为消防救援队伍处置此类火灾提供借鉴参考。

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常见固体硝酸盐火灾危险性分类研究

白晓军, 任海平, 龚辉, 赵茁轶, 刘航

2026 (6): 73-78. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0073.06

摘要 ( 8 )

现行防火规范中储存固体的火灾危险性分类，主要参照1971年颁发的《危险货物运输规则》及《危险货物品名表》，并将该品名表中一级、二级危险物质对应的火灾危险性划分为甲类和乙类。虽然2005年交通部门颁布的《危险货物品名表》正式废止一级、二级物质分级办法，但GB 50016—2006《建筑设计防火规范》中火灾危险性分类的核心依据未同步修订。根据GB 30000.15—2013《化学品分类和标签规范第15部分：氧化性固体》标准，硝酸钾、硝酸钠等常见固体硝酸盐均属于氧化性固体类别3，而GB 50160—2008（2018年版）《石油化工企业设计防火标准》仍参照GBJ 16—87《建筑设计防火规范》，将其划分为甲类。本研究引入GB 30000.15标准及现行《危险化学品分类信息表》作为常见固体硝酸盐火灾危险性分类的新参考依据，建立硝酸盐氧化性类别与火灾危险性分类的对应关系。

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基于深度学习的隧道火灾温度场实时反演模型：构建与部署

章忠华, 刘江, 刘磊, 吴珂, 张天航

2026 (6): 79-89. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0079.11

摘要 ( 38 )

隧道火灾具有突发性强、烟气蔓延快、能见度低等特点，严重威胁交通基础设施和通行人员的安全。为应对这一挑战，本文建立了基于转置卷积神经网络（TCNN）的隧道火灾温度场实时反演模型，并提出“层级感知火场策略”，实现了将局部隧道训练的AI模型应用于全局隧道，突破了传统测温手段在空间分布、实时性和成本方面的限制。TCNN模型通过转置卷积层高效捕捉火灾温度场的空间特征，能够精准反演隧道火灾中的温度分布。通过模块化FDS仿真数据库开展了模型设计、训练与性能评估，在此基础上设计了部署方案，结合Kafka消息队列与WebSocket实时推送机制，实现模型推理结果的异步传输与前端可视化展示，并通过双线程机制完成系统状态的智能切换与控制。该方法为隧道智慧消防系统的设计与工程部署提供了参考路径与技术支持。

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集中控制型消防应急照明和疏散指示系统现场检测方法研究

王宁, 李志昕, 马建明

2026 (6): 90-95. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0090.06

摘要 ( 14 )

消防应急照明和疏散指示系统是发生紧急情况时，对人员提供基本照明和引导疏散的消防子系统。随着智能技术的发展和高层建筑的不断普及，集中控制型消防应急照明和疏散指示系统得到广泛的应用。由于系统产品的特殊性和现场检测的复杂性，集中控制型消防应急照明和疏散指示系统的真实健康状况一直没有得到有效的监督。本文将该系统几项影响其项目应用的关键功能和性能进行提炼和分析，并提供一套有效快速判断系统是否满足验收标准、是否需要维护保养的方法。该现场检测方法包括表面亮度、地面水平照度、应急时间、转换时间、通信质量等相关信号的采集与分析，通过具体试验验证了该方法可行有效。

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热障效应影响下TOD光谷空间火灾烟气蔓延规律

冯涛, 马攀文, 何路, 朱国庆

2026 (6): 96-104. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0096.09

摘要 ( 10 )

在国土规划与交通强国战略背景下，以公共交通为导向（TOD）的开发模式已成为我国轨道交通站点地区规划建设的重要研究方法之一。针对TOD综合体中光谷高大空间因热障效应导致自然排烟失效的问题，以某实体TOD综合体为原型，构建80 m光谷高大空间数值模型，搭建1∶15缩尺寸试验台，通过数值模拟和缩尺试验，研究热障效应下光谷空间火灾烟气的蔓延规律及排烟优化策略。研究结果表明，高大空间内温度分布不均匀，垂直方向存在一定的温度梯度（0.05~0.60 K/m）；热障效应会导致烟气无法蔓延至顶棚，造成顶部自然排烟口失效；将光谷空间的排烟口布置在热障界面处或采用分散多层布置方式，可有效提高排烟效率，其中热障界面处的布置方式排烟效果最佳。

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全氟己酮与全氟庚酮局部应用雾滴特性与灭火效能对比研究

赵青松, 马建琴, 王皓轩, 化智超, 王赛, 杨帆

2026 (6): 105-111. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0105.07

摘要 ( 11 )

以全氟己酮与全氟庚酮为研究对象，在相同喷嘴结构和充装工况条件下，通过雾滴粒径测试及2A木垛火灭火试验，对两种灭火剂在局部应用场景下的雾化特性与灭火效能进行了系统对比。雾滴测试结果表明，在相同喷射压力下，全氟庚酮的特征粒径（D10、D50、D90、D99）显著大于全氟己酮，雾滴中大尺寸液滴的比例更高，射流结构更稳定；全氟己酮雾滴粒径整体较小，分布更集中，具有较好的弥散性。2A木垛火试验结果显示，在20 kg充装条件下，两种灭火剂均能成功灭火，但全氟庚酮的灭火时间更短，喷嘴最大压力及单位时间的流量更高，灭火响应更迅速。综合分析认为，雾滴粒径分布及射流动量特性对局部应用灭火效果具有重要影响。粒径较大的雾滴更有利于穿透火焰羽流及木垛结构，在燃烧核心区域形成局部高浓度灭火环境，从而提高灭火效率。研究结果为含氟酮类灭火剂在局部应用灭火系统中的工程设计与推广应用提供了试验依据。

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含PEO水基灭火剂液滴冷却高温表面的特性和影响机制

张凯, 王喜世, 倪小敏, 陶瑞卿, 王文婕, 孔帅

2026 (6): 112-121. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0112.10

摘要 ( 12 )

针对新能源电池热失控防护与特高压变电站消防等工程需求，快速冷却高温固体表面是灾害控制的关键环节。细水雾或水喷淋具备显著相变冷却的优势，但液滴受沸腾和惯性碰撞影响，易发生破碎与飞溅，导致其冷却效果下降。本研究提出通过添加高分子聚环氧乙烷（700×10-6），调控液滴行为，以提升其冷却效果。单液滴碰撞冷却试验结果显示，当表面温度约为200 ℃时，液滴碰撞固体时无法形成稳定蒸气层，由于添加PEO抑制了液滴破碎和飞溅，并使液滴黏附在表面上，因而其冷却前后的固体表面温差最大可达水的4.3倍，降温速率最大可提升10%。当表面温度约为400 ℃时，液滴与高温表面会形成稳定的蒸气层。由于PEO溶液液滴的完整性强于纯水液滴，其在蒸气层阻隔下的吸热能力不如水。喷雾冷却试验则验证了通过改善液滴流变特性可显著提升接触沸腾下，水对固体的冷却效果。此种水雾改性方法适合在新能源电池热失控早期提升热失控抑制效果。

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基于卫星监测热点的云南省林火分布及预报模型

张昱臣, 何诚

2026 (6): 122-127. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0122.06

摘要 ( 22 )

本研究基于2001—2024年多源卫星热点数据主ERA5-Land气象数据，通过GIS空间分析提取热点的时空分布特征，采用多元线性回归（MLR)与自回归滑动平均模型(ARMA)解析气象因子驱动机制，经AIC准则优化模型参数，最终构建了省域-局地双层预测框架，旨在突破传统监测方法的局限。在预报模型中，多元线性回归分析结果显示，气候因子对区域环境变化具有显著驱动作用。年平均气温（β=0.38, p<0.001）与因变量呈强正相关；湿润系数（β=-0.29, p=0.005）则呈显著抑制作用；年平均风速（β=0.18, p=0.006）虽增幅平缓，但仍具有统计学显著性，证实了其对环境变化的持续推动作用。研究表明，2015-2024年林火热点呈波动下降趋势，主要分布在滇西南与滇东南地区；省域多元线性回归模型和昆明市局地模型的预测效果均较为有效。但未来仍需融合机器学习方法及地形数据，以提升模型复杂区域的适用性。本研究为西南地区森林火灾防控提供了理论支撑与技术参考，对保障生态安全、降低经济损失具有重要意义。

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基于CO2的光谱雷达探测在林火识别中的应用研究

石宽, 游政, 白夜, 齐方忠, 武英达, 宫大鹏, 袁斌豪, 尚明宝

2026 (6): 128-135. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0128.08

摘要 ( 12 )

传统林火监测技术，如视频监控、红外热成像、卫星遥感与激光雷达等，在复杂地形、多变气候及远距离监测条件下均存在一定局限性，难以实现对初期火情的高精度、广覆盖和全天候探测。本研究选用制冷型HgCdTe红外探测器，聚焦CO₂在4.3 μm波段的强辐射特性，构建了具备360°×80°空间覆盖能力的全景扫描光学结构，并结合步进电机控制的双轴转动系统，实现空间矩阵采集。系统集成高速模数采样平台，由现场可编程门阵列（FPGA）完成144 s警戒区域广域探测视场扫描及4 608万次AD高速采样，并采用矩阵转置与列逆序等算法，将空间信号转化为全景光谱图像。依托远程图像分析平台，基于卷积神经网络对CO2特征区域进行识别与量化评估，实现AI火情精准判别；结合雷达测距与基于北斗导航系统的空间解算算法，实现火情定位。通过在野外搭建小型试验火源，并在不同气象条件下开展实地探测，结果表明，基于CO2的光谱雷达林火探测可在2.05 km距离下，实现对50 cm×80 cm小型火源的精准探测，火源识别总体准确率达到97.31%，定位误差为25.2～345.7 m。基于CO2红外辐射特征的光谱雷达监测技术具有探测灵敏度高、空间分辨率强及智能识别程度高等优点，为林火早期识别提供了新的解决路径。未来可与卫星遥感、视频监测等手段协同，构建天空地一体化、多源信息融合的林火监测体系，为我国森林草原火灾应急响应与生态安全保障提供技术支撑。

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中外室内烟火特性训练体系比较研究

谢浩, 孙劭晨, 王佩, 张彩莉

2026 (6): 136-143. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0136.08

摘要 ( 21 )

室内烟火特性训练作为提升消防员实战能力的关键方法，有助于消防救援人员掌握烟火特性规律，提升火场研判与决策能力，对优化实战策略、提高救援效率与保障安全具有重要作用。通过研究美国、英国、澳大利亚及中国室内烟火特性训练体系在硬件标准、课程体系与组织实施3大核心要素上的差异化发展路径，揭示其内在逻辑。研究发现，美、英、澳体系相对呈现高模块化、强适应性、理实融合、系统韧性的特征；我国烟火特性训练起步较晚，但发展迅速，当前更为注重技能培养，急需构建标准化体系。研究结果表明，我国可探索构建“标准分层协同、动态修订，课程模块设计、系统整合，组织韧性分级、专项认证”的特色体系，以此推动硬件建设实现“国家主导、地方补充、动态迭代”，课程体系从“技能导向”向“能力模块”转型，组织实施探索专业资格认证嵌套模式和开发推广经验决策模型。

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防火灭火产品国际标准体系现状及标准转化策略分析

王帅, 庄爽

2026 (6): 144-149. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0144.06

摘要 ( 17 )

在全球技术贸易壁垒加剧的背景下，国际标准话语权至关重要。本文聚焦防火灭火产品国际标准体系现状及标准转化策略，剖析了国际标准化组织防火和灭火设备技术委员会（ISO/TC21）的工作机制及全球消防标准体系。当前，国际消防标准领域以欧美国家为主导，其凭借技术互补、区域协作和程序规则优势把控着核心环节。我国虽在参与度与贡献度上有所提升，但仍存在技术提案接受度不高、关键职位占比低、标准转化效率较低等问题。本文通过研究ISO 程序及标准项目流程，提出了系列策略：建立覆盖国际标准全生命周期的协同管理机制，实时监测标准动态；做好项目预研，合理选题并评估其必要性与可行性；遵循ISO规则，依据项目情况选择合适的周期；规范编写英文提案；构建 “政策-法规-技术-标准”四位一体的协同机制，推动国际标准制定与技术研发融合；加强国际标准化交流互动。通过强化技术创新与标准引领的双向赋能，深度参与国际规则制定，推动我国从“标准应用者”向“规则制定者”跨越，为全球消防产业治理提供中国方案。

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美国消防救援职业高等教育项目及启示

闫章荟, 赵雅光

2026 (6): 150-156. DOI: 10.20168/j.1009-0029.2026.06.0150.07

摘要 ( 13 )

教育尤其是高等教育是消防职业化的先决条件。美国消防界较早意识到高等教育的重要性，于1998年建立了消防救援职业高等教育项目。该项目明确了消防救援职业的发展图景，建立了政府、高校、行业协会与认证机构之间的多元互惠与互通机制，打通了高等教育、培训、从业经历之间的壁垒，推动了消防救援队伍高等教育的普及化，促进了消防救援的职业化。推动消防救援职业化和专业化是我国应急救援队伍建设的重要目标，但职业认同度低、高等教育资源不足、培训系统不完善等问题制约了其发展。美国消防救援高等教育项目在职业图景规划、高等教育资源拓展，以及政府、高校、行业协会和认证机构间合作机制的建立等方面，为我国提供了重要借鉴。

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