無(wú)人機(jī)低空攝影技術(shù)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用

李萬(wàn)華

摘 要：隨著現(xiàn)代社會(huì)城市化發(fā)展越來(lái)越快，各種安全隱患也隨之增加，其中消防滅火工作顯得尤其重要。在消防滅火救援中，如何及時(shí)獲得準(zhǔn)確的環(huán)境數(shù)據(jù)和即時(shí)火情，對(duì)于生命救援、減少財(cái)產(chǎn)損失等都有著不可忽視的作用。目前，國(guó)內(nèi)低空飛行的權(quán)限逐漸開(kāi)放，這無(wú)疑給無(wú)人機(jī)在工業(yè)應(yīng)用和救援服務(wù)等方面開(kāi)辟了一條光輝大道。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);低空攝影;消防滅火;救援工作

1.無(wú)人機(jī)低空攝影技術(shù)在消防救援實(shí)戰(zhàn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 當(dāng)前消防滅火救援工作的現(xiàn)狀分析

在滅火過(guò)程中，消防指揮人員未能對(duì)火場(chǎng)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，導(dǎo)致一名公安消防戰(zhàn)士在滅火救援過(guò)程中不幸遇難。上述事故均暴露出我國(guó)消防應(yīng)急救援領(lǐng)域的短板：

一是現(xiàn)有的應(yīng)急救援技術(shù)與裝備已不能滿足大型火災(zāi)事故救援的需要。目前，我國(guó)消防應(yīng)急救援技術(shù)與裝備方面存在如下問(wèn)題：災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)信息局限于二維平面化，火場(chǎng)單位消防基本信息包括人員信息、圖紙資料等嚴(yán)重缺失。災(zāi)情發(fā)生時(shí)，消防部門很難在短時(shí)間內(nèi)全面摸清受災(zāi)區(qū)域三維基本信息，從而大大降低了滅火救援的效率。現(xiàn)有的單一二維平面化的消防信息，更加劇了救援黃金時(shí)間的流失。

二是救援人員火場(chǎng)災(zāi)變感知能力弱，火場(chǎng)信息偵測(cè)手段匱乏。包括火場(chǎng)周圍溫度場(chǎng)分布、有毒有害氣體濃度在內(nèi)的災(zāi)害信息幾乎一無(wú)所知，救援過(guò)程存在極大隱患。同時(shí)，由于信息傳輸困難，救災(zāi)過(guò)程中的進(jìn)攻路線、滅火工藝、人員部署方案的制定存在滯后性，無(wú)法做到隨著災(zāi)變信息及時(shí)更新，救援效率大打折扣。

三是消防指揮人員作戰(zhàn)指揮依賴經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)依據(jù)。目前消防部隊(duì)在力量部署、進(jìn)攻方向、滅火工藝選擇等方面極大地依賴滅火指揮人員的個(gè)人作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，而個(gè)人作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)是在有限的救援作戰(zhàn)中積累而成，存在著偶然性和不科學(xué)性，并且因時(shí)間、成本等條件限制。

鑒于此，如何在消防滅火實(shí)戰(zhàn)中，及時(shí)獲取災(zāi)變現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，加以分析處理，快速綜合地作出應(yīng)對(duì)，從而減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，是消防救援工作無(wú)法繞開(kāi)的一個(gè)話題。

1.2 未來(lái)無(wú)人機(jī)在消防救災(zāi)中的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)時(shí)來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)在消防系統(tǒng)當(dāng)中還算是一個(gè)大投入，那些所謂的"警用無(wú)人機(jī)"、"消防無(wú)人機(jī)"，一部動(dòng)輒幾十萬(wàn)甚至過(guò)百萬(wàn)，不僅不能大規(guī)模部署，也讓操作者倍感壓力，通常采購(gòu)回來(lái)演示驗(yàn)收后就鎖到倉(cāng)庫(kù)里面了。事實(shí)上，不少市面上的消費(fèi)級(jí)、準(zhǔn)專業(yè)級(jí)無(wú)人機(jī)，其性能已經(jīng)能滿足大部分消防救災(zāi)的需求，重點(diǎn)是成本低了很多，一萬(wàn)元左右就能裝備一部。這對(duì)于大規(guī)模部署有著積極的作用，同時(shí)，也有利于減小操作員和指揮員的工作壓力，提高臨場(chǎng)應(yīng)變速度。所以，未來(lái)無(wú)人機(jī)在消防救災(zāi)中的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)該會(huì)是低成本、大量部署、每個(gè)消防員都可以輕松簡(jiǎn)單地操作、甚至完全自動(dòng)化飛行。

無(wú)人機(jī)在空中飛行，向指揮部傳傳送三維的視角，使其獲得更多的立體、實(shí)時(shí)、綜合的信息，輔助指揮員并及時(shí)作出判斷和決策。當(dāng)然，這需要有足夠智能的輔助分析決策軟件和龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)分析支持，否則難以實(shí)現(xiàn)。另外，無(wú)人機(jī)也可以掛載部分小型物件，例如救生繩、牽引繩、救生圈、食物食水等等，對(duì)于救人的情況很有利。

2.無(wú)人機(jī)低空攝影技術(shù)原理和救援聯(lián)動(dòng)

2.1 低空攝影技術(shù)原理

無(wú)人機(jī)搭載傾斜相機(jī)對(duì)大型建（構(gòu)）筑物進(jìn)行高清拍攝，將拍攝高清圖片導(dǎo)入Smart 3D生成軟件可調(diào)用的三維模型基本圖層文件。將圖層文件導(dǎo)入至軟件中，通過(guò)3D引擎驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三維模型在軟件中的三維漫游，可與地面端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)場(chǎng)景數(shù)據(jù)共享。

無(wú)人機(jī)搭載有毒有害氣體分析儀與三光吊艙，對(duì)地面災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)采集災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的高清畫(huà)面、紅外熱成像以及有毒有害氣體濃度等數(shù)據(jù)，通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛娣?wù)器，供用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)取。設(shè)計(jì)人車三維封裝模塊，實(shí)時(shí)接收位置信息與狀態(tài)信息。明確災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)救援力量布局，并做到對(duì)于人車裝備的實(shí)時(shí)調(diào)度部署。

2.2 無(wú)人機(jī)與消防滅火應(yīng)急救援聯(lián)動(dòng)與響應(yīng)機(jī)制

本研究以消防安全重點(diǎn)單位為研究對(duì)象，為解決火場(chǎng)信息缺失、災(zāi)害信息探測(cè)手段不足、指揮決策缺少科學(xué)依據(jù)等問(wèn)題，根據(jù)城市常見(jiàn)的火災(zāi)場(chǎng)景，抽象生成火災(zāi)理論模型，結(jié)合無(wú)人機(jī)技術(shù)、GIS三維建模技術(shù)、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模型、消防作戰(zhàn)理論，近而開(kāi)發(fā)為內(nèi)嵌各種科學(xué)救援流程的三維智能消防滅火應(yīng)急救援系統(tǒng)。

應(yīng)急救援軟件對(duì)接事故現(xiàn)場(chǎng)消防控制室信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控信息、聯(lián)動(dòng)報(bào)警信息、主動(dòng)滅火設(shè)備信息等消防物聯(lián)網(wǎng)信息的實(shí)時(shí)接收。在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)城市建（構(gòu)）筑物的快速三維建模，然后依據(jù)所劃定危險(xiǎn)范圍，科學(xué)化部署救援力量，輔助制定救援決策。除此之外，該系統(tǒng)還添加了預(yù)案演練和沙盤推演等模塊，可以輔助救援指揮決策人員制定出一套針對(duì)性強(qiáng)、效率高、安全系數(shù)大的滅火救援策略，提升消防隊(duì)伍的滅火作戰(zhàn)效率，在火場(chǎng)中為人民和消防員的安全保駕護(hù)航。

3.無(wú)人機(jī)低空攝影技術(shù)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用

隨著無(wú)人機(jī)自主飛行、長(zhǎng)距離遙控、高清晰度畫(huà)面回傳等技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)已經(jīng)可以在偵察、監(jiān)控、運(yùn)輸小型物件等諸多方面替代載人直升機(jī)，并取得了很好的效果。

3.1 遠(yuǎn)距離和高層建筑偵察工作

由于無(wú)人機(jī)的"無(wú)人"特性，在災(zāi)害環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施操作時(shí)，操作員其實(shí)還是遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的，這樣就能為操作員爭(zhēng)取到關(guān)鍵的距離。以現(xiàn)時(shí)無(wú)人機(jī)遙控技術(shù)而言，一般2公里的遙控距離還是相當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)的，在某些條件下，5-10公里的遙控距離也是可以達(dá)到的，并且也有回傳畫(huà)面。這樣的距離足以保證在安全的前提下偵察現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。同樣理由，無(wú)人機(jī)也適用于高層甚至超高層建筑救災(zāi)的偵察任務(wù)。

3.2 靈活分布，規(guī)模部署

無(wú)人機(jī)體積相對(duì)小巧，成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有載人直升機(jī)那么高，所以可以擁有大量部署、多點(diǎn)部署、快速部署等優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，消防應(yīng)急單位對(duì)于無(wú)人機(jī)雖已有部署，但部署規(guī)模還遠(yuǎn)未普及。

3.3 重點(diǎn)防護(hù)，快速響應(yīng)

目前無(wú)人機(jī)的響應(yīng)速度是非常迅捷的，從備用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠痫w前待機(jī)狀態(tài)，最快僅需不到1分鐘，空中飛行速度多數(shù)都可以達(dá)到70公里/小時(shí)甚至更高，再加上對(duì)重點(diǎn)防護(hù)區(qū)域的臨近部署、各單位的機(jī)動(dòng)部署，對(duì)險(xiǎn)情的反應(yīng)速度是遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于載人直升機(jī)或者其他地面交通工具。時(shí)間對(duì)于消防救災(zāi)任務(wù)來(lái)說(shuō)，絕對(duì)是異常重要的。

4.總結(jié)

消防救援的難度隨著地型和情況的不同，難度也不一樣，但消防救援是一個(gè)非常危險(xiǎn)的工作，無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)稱為了消防救援的最有力的工具，又是機(jī)器的出現(xiàn)就是為我們?nèi)祟惙謸?dān)的，用無(wú)人機(jī)消防救援，可以代替人去到人類無(wú)法到達(dá)的地方，以便更好的實(shí)施救援。在消防滅火救援工作中也不例外。將無(wú)人機(jī)技術(shù)、合理地運(yùn)用在消防滅火救援工作中，能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地傳遞信息，實(shí)現(xiàn)靈活、有效的指揮，進(jìn)而為滅火救援決策的科學(xué)制定，以及滅火救援工作的順利開(kāi)展提供有力的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊，王昌昊. 無(wú)人機(jī)與常規(guī)航空器維修保障的比較研究[J]. 成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，31（2）：41-43.

[2]郭浩. 淺析無(wú)人機(jī)在消防救援中的應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，（10）：94-95.

[3]王振師，周宇飛，李小川，等. 無(wú)人機(jī)在森林防火中的應(yīng)用分析[J]. 廣東林業(yè)科技，2017，32（1）：31-35.

[4]康凱. 無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用研究[J]. 武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，29（10）：27-29.

[5]陳挺. 無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量在城市測(cè)繪保障中的應(yīng)用前景[J]. 地球，2017，（5）：288-288.