低頻聲波滅火技術在消防無人機中的應用

唐甜甜 李翠玉

摘要：火災無情，但每年的火災發生率仍然居高不下，每次火災的發生都伴隨著慘重的人員傷亡和財產損失。面對火災，傳統的消防滅火器不僅不能完全適用于各類火災場景，還會對環境造成二次污染。根據聲波的特性，可將30-50Hz的聲波滅火器應用在消防無人機上，同時結合無人機體積小、機動靈活、精準度高等優點，無需其它滅火介質，不會對環境造成二次污染，也不會對物品造成二次破壞，這樣，就大大提高了滅火效率，挽回了更多生命與財產損失，因此研究聲波滅火技術在消防無人機中的應用具有重大的現實意義。

關鍵詞：低頻;聲波滅火;消防;滅火劑;無人機

1.概述

1.1 消防無人機概述

無人機的技術在當今已發展越來越成熟，受到了廣泛重視并被應用于各種領域。同時運用傳感技術、無人機技術、現代通信技術等，就可以研發出諸多消防無人機，用來偵查火情、監控追蹤、輔助滅火與人員輔助救援等。通過在無人機上搭載災情偵察模塊可實時監測現場火情，其中偵查模塊包括：火災周圍溫度場、有毒有害氣體濃度、現場影像等。目前，消防無人機均可垂直起降，其滅火方式多是通過無人機噴射水或滅火劑，可以實現遠距離精準打擊著火點，但這種滅火方式使得飛行載具在續航、載重、避障等方面也受到一定限制，在實際滅火中也顯現出了一些問題和待深入完善的地方。

1.2 火災遇險救援概述

據統計，從火災撲救情況看，有54.4%的火災在30分鐘內被迅速撲滅，26.4%的火災在30分鐘至1個小時內被撲滅，只有7.1%的火災撲救時間超過2個小時。也就是說若能盡早發現初起火源并迅速撲滅，就不會釀造更大火災，造成更多的損失。同時由于火災的突發性，受困群眾缺乏人員疏散指令，在高溫炙烤、聲音嘈雜、緊張混亂或漆黑的復雜火災環境下，大部分人表現為思緒不清晰，失去正確的判斷力，不能自控的驚慌、盲從他人隨波逐流。因此，要打破當前火災搜救仍然存在的局限性，研究與發展更加先進的火災遇險搜救設備十分重要。

2.低頻聲波滅火技術的優勢

我們知道消防工作最常用的滅火工具之一就是滅火器，而按滅火器內部所填充的滅火劑類型，可將滅火器分為：泡沫、二氧化碳、干粉、清水鹵代烷等。但無論滅火器有多少種，雖都有一定的滅火效果，但是共同存在幾個缺點：①使用滅火器時務必根據每種滅火器的正確操作步驟進行規范滅火。如：使用二氧化碳滅火器不能直接用手抓喇叭筒外壁或金屬連接管，以防二氧化碳大量吸熱使手凍傷。滅火者在滅火完成后必須迅速離開，防止窒息。②各個滅火器都有一定的滅火局限，不是完全適用于各種火災場景。如：干粉滅火器只適用于易燃、可燃液體、氣體及電器的初起火災，但都不能撲救金屬燃燒的火災。③這種傳統的滅火器需要定期維護，費時費力。④滅火器存在保質期，如若長時間未使用，存在資源浪費現象。而我們正研究的低頻聲波滅火技術是根據聲音在空氣中以縱波形式傳播并可以改變介質的疏密程度的原理，因此能夠使氧氣與火源隔離，其優勢主要體現在：①聲波滅火適用范圍廣泛。②安全衛生又高效，不會對環境造成二次污染，也不會對物品造成二次破壞。③沒有保質期，有電即用。④不需要定期維護。

3.低頻聲波滅火無人機的研究

低頻聲波滅火作為一種新型的滅火技術，很多人都持懷疑的態度，認為聲波就能滅火？眾所周知，燃燒需要氧氣，而事實證明聲波通過改變空氣中氧氣的疏密程度，就真的能夠使火源隔離氧氣，熄滅初起火源。盡管它不能夠熄滅熊熊大火，但是我們可以通過思考來改變這一弊端，即將這一技術應用于監察滅火一體式的消防無人機，時刻監測火情，一旦發現初期火源便即刻飛至著火點，對準初期火源發出低頻聲波進行滅火，第一時間緊急滅火，避免火勢兇猛，造成難以挽回的損失，這就成功彌補了弊端。相比傳統的消防滅火器，低頻聲波滅火無人機盡顯出優勢：

（1）經濟性。在滅火前期，消防無人機不再需要進行定期更換滅火劑等繁瑣的人工維護，更不需要載重大量昂貴的消防滅火劑。不僅節約了人力物力，而且降低了對消防無人機的性能要求。

（2）實用性。在滅火過程中，不論遇到的火災是何種原因引起，消防無人機都可以通過發出30-50Hz的低頻聲波對準火源進行快速滅火，沒有A類、B類、C類等的火災類型限制，不會造成物品二次的二次破壞。

（3）安全性。在突發的火災面前，大多數人們都是慌亂的，增設低頻聲波滅火無人機的語音疏散人群或逃生路線投影功能，可大大增加火災救援成功率。

（4）環保性。在用聲波進行滅火時，不會產生任何有害物質，不會對環境污染造成任何影響。

4.結束語

現代生活中居高不下的火災發生率使得當今國家和人民越來越注重視消防工作，而傳統的消防產品卻暴露出種種局限性，因此更加人機化的智能化產品成為今后市場發展的趨勢。無人機因其機動靈活、快速響應等特性，在消防救援工作中具有巨大的應用前景，其在消防領域的應用意義深遠。而聲波滅火技術已顯示出巨大優勢，要使這種聲波滅火消防無人機發展更加成熟，還需要消防單位和研發部門共同努力將其綜合效益最大化，只有這樣，在無情的火災面前我們才會顯得不那么弱小而無助。

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作者簡介：唐甜甜（1996.12-）女，漢族，河北省唐山人，湖北工業大學工業設計學院，19級在讀研究生，碩士學位，專業：工業設計，研究方向：藝術設計。