無人機在消防滅火救援工作中的應用研究

（武威職業學院，武威 733000）

傳統技術收單在國內消防救火現場，使用的較多的仍是消防云梯進行救援.然而，我國消防車云梯高度大部分停留在68米以下，僅相當于高層建筑的18層，已不能滿足超高樓層的救援需要.另外，高層消防車造價高，不易維護，城市機動性差，對高層救援有一定的局限性。因此在消防滅火救援過程中，借助發揮出無人機無人偵察手段，使得滅火救援工作能夠順利開展，已經成為當前普遍采用的技術手段。在消防滅火救援過程中，無人機的迅速準確的技術應用，幫助火災救援得到更好的救援效果，而且避免受到干擾因素的影響，在實際的消防滅火救援中，受到火災救援現場指揮的好評。

1 無人機技術優勢

無人機技術在各個領域中都得到了很意想不到的成果，其具有的優勢和特點是傳統的機械設備所無法比擬的。在消防滅火救援工作中，無人機技術經過多年的發展，已經發揮出巨大的作用，對于被困的人民群眾的生命安全等予以保護。由于火災本身具有的突發性和危害性，往往在發生之后還會發生蔓延，不僅對財產造成危險，而且對人民群眾的生命安全造成威脅。

（1）無人機技術在火災現場進行救援，不論是財產的勘察，還是對于被困人民群眾解救，都起到了重要的作用?；馂默F場情況往往無法進行全面勘測，傳統的人工了解往往危險性較大，無人機的出現，解決了很多火災救援現場中，傳統方法無法克服的問題。首先，無人機維護簡單，操作簡便，在自身無需專用的起落機場的前提下，可以在危險的現場進行勘察和運輸。無人機的飛行只需要進行遠程操作，駕駛員不需要在現場冒險，而且短短的時間內就可以實現實際的操作，沒有任何危險。同時無人機本身制造成本比較低廉，在進行現場救援過程中，一旦發生危險所造成的損失較小，而且對于復雜地形來說，無人機可以隨時隨地的進行起飛和降落[1]。

無人機操作起來可以改變飛行方向，中途調整為無線操作，也可以實時操作，是無人機的特征，可以實現多種操作方式，并且提前進行飛行路線的預設，快速飛往現場進行任務的執行，往往通過幾分鐘就可以完成?；馂牡陌竿话l性是非常顯著的，一旦發生火災，無人機就可以第一時間進入火災現場了解情況。在工作現場過程中，快速給予全方待命的消防人員已明確的指示，是無人機的特征。短時間之內無人機到達現場，使用機載攝像頭，對現場進行攝像和拍照，依靠無人機上的生命探測系統，還可以對被困群眾進行尋找。

（2）消防滅火救援中，無人機具有其技術優勢，可以進行災情的偵查，在就緒消防滅火救援過程中，需要對災情進行現場偵查，此時無人機可以擔綱重任，進行大范圍的搜索和偵察。應對現場的惡劣環境，無人機可以代替消防隊員進行現場的偵查，并且不存在任何危險。而且相對傳統的人為人力偵察偵察范圍小，存在較大風險來說，無人機的效率更高，可以進行積極的偵查，并且設備使用上成本較低，一旦發生險情，也不會造成巨大的損失[2]。

（3）無人機具有機動性好的特點，可以進行監控和跟蹤。在火災現場的重要設備節點和火災重點區域進行有效的監控和跟蹤，其有效性非常強，使用過程中無人機能夠發揮出其他設備無法達到的作用，進行合理的監控和追蹤，提高消防滅火救援工作整體效率。無人機在進行輔助救援上也能發揮出巨大作用。例如像火災救援現場傳遞信息，進行災情偵察和監控跟蹤之后，全面掌握了火災現場。此時無人機可以向現場投放特殊的救援設備，有效開展火災現場的立即救援，其他設備上不能達到此種效果。輔助監督的工作應用包括由于消防滅火救援工作相對復雜，全面掌握火災情況和救援情況，無人機可以對火災現場的多個點進行管理和監督，及時的將現場的信息傳遞給后方指揮場所，滿足救援工作的實際需求，為后方指揮人員制定有效機緣策略提供參考。一旦確定被困群眾的具體方位，立刻傳輸到后方指揮現場，由指揮現場的人員對于被困位置和人員的情況以及火災蔓延的程度進行判斷，快速給予前方待命的消防人員，已只是幫助消防人員迅速抵達現場救助被困人員。

2 無人機在火災救援現場的應用

（1）無人機的特點就是無人駕駛其采用飛機機體飛控系統和數據鏈系統以及電源系統等組成，成本較為低廉，保護和維修起來比較顯變。另外由于不需要專用場地進行停放，因此無人機在危險領域進行緊急飛行任務的執行不受任何條件的影響，包括不良氣候條件，無人機集群主要是單個個體的能力和治理情況有限的前提下，通過一定的交互和聚集，形成了無人機群體，在整體上形成集群智能[3]。

（2）無人機火情偵測系統方案圖。

3 無人機機群在消防滅火救援工作中的自主協同決策機制

（1）協同決策機制，通過無人機集群的執行任務中的自組織網絡算法，在多機協同碰撞問題上，無人機集群能夠感知周圍的狀態，一旦發生相撞風險時，則可以進行相互排斥，并按照預定路線進行運動。

（2）協同搜索機制，可以確定好搜索的位置，對于火源大體位置信息進行勘測，得到精確位置和周邊的情況以后，在進行火源存在區域范圍內的全覆蓋，協同搜索策略的實施，為每家為無人機可以先行進行火源搜索的設置，同時劃定好搜索路徑，以確定火源位置之后，達成搜索任務的完成[4]。

（3）協同定位機制，例如采用AOA信號定位方法，對于未知節點的位置，采用相對方位和角度的方法，運用發射節點信號到達硬件設備設置的方向。在測距的定位算法上，常見有無線傳感網絡節點自定位算法，定位精度較高，算法通訊開銷低，協同頭的滅火機制則依據飛行高度，按照自身高度層設置，飛往火源上空，在進行火源的定位和火源發生原因判斷之后，將相關信息進行發送。根據火源決策出無人機數量，按照由低到高的順序進行次序排列并且返航。

消防無人機機群基本工作流程

在接到出動命令之后，消防站確定好消防站轄區面積，在燃燒以及火災發生的區域進行火災的報警，消防站接到報警任務之后車輛出警，并攜帶消防無人機集群完成1-3架偵察無人機的路徑規劃和放飛設定。到達火災現場之后，偵查無人機迅速將獲取的貨場圖景信息和火場的精確定位信息進行了傳送。地面站再得到信息之后，將火勢大小和火場面積加以確定，通過地面站軟件進行滅火，無人機的起飛，以及實施情況的獲取等工作。無消防彈的面火無人機自動返航，有消防彈的無人機則根據火勢進行區域的投彈，將自身攜帶滅火彈的實時數量，發送之后再返黃地面人員在對返航的無人機進行滅火彈的天裝。偵察無人機子群則與滅火無人機子群相互進行組網通信，帶到明火被撲滅之后，偵察無人機還要停留在火場周圍進行監視和評估。

4 結束語

無人機集群能夠及時掌控災害現場情況，在任務執行上自主性和智能性較高，能夠幫助現場指揮人員對災情進行準確判斷，利用消防無人機在火災現場救援中發揮出巨大作用，尤其是在滅火過程中，其應用意義非常深遠。目前無人機在操作上較為簡單，復雜性還不足，技術應用尚處在初步階段，應該進行不斷的創新和完善，使得無人機集群在消防應用中適應實際需求，通過消防單位和研發機構的共同努力，發揮其更大的綜合效益。