無人機火災救援，準備好了嗎？

閻爍宇

無人機火災救援，準備好了嗎？

閻爍宇

當大規(guī)模火災發(fā)生時，使用飛機協(xié)同消防員救火會事半功倍，但是黑暗和濃煙會影響飛行員的定位和通信，甚至會威脅飛行員的生命安全。因此，用于火災救援的無人機應運而生。

當前，救火無人機主要是用來幫助消防員完成救火任務。由于火災很難被控制，如果在空中沒有一只“眼睛”縱覽全局，很容易錯過最佳的滅火時機。而無人機這只“眼睛”可以幫助消防員確定火災朝哪個方向發(fā)展，哪里可能出現(xiàn)危險，哪里最先需要撲救。救火無人機一般應具備短距離起飛和著陸、全自動易操控性、低油耗、大風中具備強穩(wěn)定性的特點。

“捕食者”無人機

火災中大顯身手的無人機

一幢高樓突然失火，濃煙滾滾，樓內(nèi)不少人被困，無法逃出。在高樓的窗口處，幾名被困人員一直在呼救，可樓內(nèi)煙濃火大，如何才能及時救人呢？這時，無人機可將一根救援繩的引導繩拉起，迅速起飛后送至樓層窗口附近。被困人員順利取下引導繩，將救援繩拉到窗口，并在樓道內(nèi)找到固定點固定好。隨后，被困人員可系上逃生裝備，從窗口爬出，并順著救援繩滑至地面。

在大型火災面前，無人機同樣表現(xiàn)優(yōu)異。2015年年初，當澳大利亞的珀斯市附近發(fā)生火災時，西澳州的消防員們放飛了洛克希德·馬丁公司出產(chǎn)的命名為“Indago”的無人機。在Indago的首秀中，為事故計劃和管理組提供了火災邊緣、著火點位置、分布密度和危險評估等實時的情報。澳大利亞官方透露，這些通過無人機電子光學系統(tǒng)和紅外照相機拍攝的圖像信息，至少幫助救援了100多個家庭。

洛克希德·馬丁公司出產(chǎn)的Indoga是一種垂直起降型無人機，采用四軸共體結(jié)構(gòu)設(shè)計，也就是通常所說的四旋翼無人機。它擁有Kestrel自動駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心是使用故障自動修復算法以保證飛行安全可靠。該無人機可以折疊，外形尺寸為0.8米×0.18米，重2.22千克，航程可達4.8千米，飛行時長45分鐘，可360°旋轉(zhuǎn)。2014 年11月6日，在由洛克希德·馬丁公司和卡曼無人飛行器公司組織的救火演示實驗中，Indago無人機準確地分辨出著火點，并且將數(shù)據(jù)提供給K-MAX無人直升機，K-MAX無人直升機自動裝載并拋灑水進行救火，在1個小時內(nèi)，拋灑了大約1.2萬千克的水。洛克希德·馬丁的航空和無人飛行系統(tǒng)副總裁這樣評價：“K-MAX無人直升機和Indago配合可以24小時不間斷進行滅火工作，而且是全天候的，能夠到達任何威脅生命的地方。”

Indago并不是用于火災救災的第一個無人駕駛飛行器。2013年，美國加利福尼亞森林防火部門借用了“捕食者”B系列無人機，用于勘測位于加州中部的森林火災的毀壞情況。這場火災蔓延到加州的優(yōu)勝美地國家公園，是加州歷史上第三大火災，經(jīng)過勘測，整整燒毀了25.7萬英畝的面積。

加州滅火指揮部的官員稱，“捕食者”無人機一次能夠連續(xù)工作20小時，工作高度2.3萬英尺，能夠使用紅外攝像機獲取詳細的圖片信息，能夠幫助消防員找到最嚴重的著火點，了解植被被燒毀的情況，定位火勢威脅的區(qū)域。

正在從火災救援試驗轉(zhuǎn)入實戰(zhàn)的無人機

可能是由于全球氣候變化的原因，火災損毀的面積越來越大。例如，美國近年來火災的過火面積都比往年有所增大。消防員們希望在天空中多些觀測裝置，例如像Indago這樣的小型四旋翼無人機可以有助于加快控制火勢蔓延。但問題是，要把無人機編入正常的救災流程是很難操作的，因為彌漫在大火上空的煙霧、狂風以及擁擠的救援直升機將直接影響無人機功能的發(fā)揮。因此，無人機目前僅限用于勘察、繪制地圖和數(shù)據(jù)中繼。消防員們正在評估讓無人機既能為軍方負責運輸、捕獲圖像，還能在消防需要支援的地方展開部署，例如：繪制著火區(qū)域，移動補給，中繼通迅，灑水或者拋灑小劑量的阻燃劑。無人機有一個無法比擬的優(yōu)點是它可以在黑暗中或者有人駕駛飛行器無法穿過的濃煙火光中飛行。

另外一個難題是無人機的使用要受到很多規(guī)定的制約。此前，美國內(nèi)務部想就無人機的特質(zhì)做些試驗，例如讓一個控制站操控一個或多個無人機飛行，但是由于臨時飛行管制邊界的約束，試驗救援飛行器或滅火飛行器被禁止在火場附近飛行。鑒于嚴格的安全條例，美國聯(lián)邦航空管理局很少準許無人機在本國領(lǐng)土上空執(zhí)行任務，而且消防員也擔心無人機墜落或在空中損毀時阻礙正常的救災工作，所以消防局聯(lián)合美國聯(lián)邦航空管理局一起制定了“怎樣”和“何時”使用無人機的規(guī)范。這個規(guī)范的制定可以促進無人機在消防方面使用的商業(yè)化。2015年2月，美國聯(lián)邦航空管理局和內(nèi)務部簽署了備忘錄，允許內(nèi)務部使用載荷低于55磅的無人機在400英尺內(nèi)空域飛行，用來監(jiān)視自然災害，傳送巡查數(shù)據(jù)，執(zhí)行營救任務，它的飛行計劃和起飛時間都不再需要等待聯(lián)邦航空管理局的批準。相信經(jīng)過實踐的檢驗，當人們看到無人機如何保護火災周圍的景觀建筑、為火災救援節(jié)省開支、拯救生命，無人機最終會被用于火災方方面面的救援。

K-MAX無人直升機

無人機三維建模技術(shù)快速發(fā)展

2015年8月12日23時35分，天津市濱海新區(qū)天津港7號瑞海國際物流公司危險品倉庫集裝箱堆場起火爆炸，8月13日凌晨3時53分，北京消防調(diào)派2架無人機、8名官兵趕赴現(xiàn)場。6時50分，當增援力量抵達現(xiàn)場時，無人機已繪制出360°全景圖，為現(xiàn)場指揮部決策提供了有力依據(jù)。無人機進行航拍與災情勘測，利用快速三維建模技術(shù)，把現(xiàn)場火災圖片實時傳送到救災指揮部。

無人機快速三維建模技術(shù)，簡單地說，就是通過無人機多角度拍攝災區(qū)圖片，成像后傳入系統(tǒng)，360°無死角地展現(xiàn)災區(qū)全景，為救援提供有力支持。該技術(shù)集多旋翼無人機、微型傾斜攝影平臺、精確定位系統(tǒng)及快速建模軟件于一體，可在人力難以到達和地形條件復雜的災害區(qū)域開展作業(yè)。我國首次使用無人機快速三維建模技術(shù)是在2014年8月3日，云南魯?shù)榘l(fā)生地震后，武警部隊利用無人機實現(xiàn)了地質(zhì)災害信息的第一時間三維可視化。

無人機的最大特點在于全自動易操控性，操作人員只需負責飛機的起降，任務中的拍攝、飛行軌道都早已由電腦事先設(shè)計好。即便是一名普通的救援戰(zhàn)士，只要經(jīng)過兩周的培訓就可以操作，為無人機快速使用、大范圍救援提供了很好的條件。通過設(shè)置微型傾斜攝影平臺上的相關(guān)程序，無人機上的攝像頭能自動忽略移動的物體，只拍攝固定物體，每秒至少拍攝5張照片，拍攝精度達到4厘米，能夠非常清晰地“透視”災害點的全貌，甚至連垮塌房屋木梁上的紋路都清晰可見。采集數(shù)據(jù)后，通過無人機上的快速建模軟件，繪制出地質(zhì)災害排查評估地圖，技術(shù)人員可以通過數(shù)據(jù)來預測次生災害的發(fā)生，并對可能發(fā)生的次生災害類型、規(guī)模、區(qū)域等信息進行詳細標示，為合理分配救援力量、確定救災重點區(qū)域、選擇安全救援路線以及災后重建選址等提供參考。

以往災評觀測人員需親臨受災區(qū)域進行觀測，缺點是用時長、成本大，而運用無人機快速三維建模技術(shù)后，可實現(xiàn)自動判讀災害體，界定災害體邊界、位置，自動計算災害量，形成立體災情電子沙盤，為聯(lián)合指揮機構(gòu)現(xiàn)場決策提供直觀、可靠依據(jù)。這不僅降低了調(diào)查人員的勞動強度和作業(yè)風險，還提高了地質(zhì)災害應急調(diào)查工作的效率。

目前，國際無人機快速三維建模技術(shù)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：一是自動化程度高，盡量減少人為干預，降低人為操控難度；二是專用于無人機的輕小型傳感器技術(shù)突飛猛進，包括可見光、近紅外、熱紅外、多光譜、激光掃描和合成孔徑雷達等傳感器都已應用于無人機；三是后期處理軟件朝著全自動、無控制點、自檢校、快速生成數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型的方向發(fā)展。

無人機技術(shù)的快速發(fā)展，必將為人類戰(zhàn)勝各類災害提供有力的幫助，探索和制定無人機的使用規(guī)則、應用條件，將為未來無人機大顯身手提供良好的應用基礎(chǔ)。

直升機在拋撒阻燃劑

無人機提供的航拍信息

責任編輯：劉靖鑫