消防工作中多旋翼無人機的應用探討

唐曉慶

（安徽省合肥市消防救援支隊，安徽 合肥230000）

當前，我國經濟和城市建設快速發展，火災形勢面臨復雜多變，如何準確、快速、及時、高效地獲取現場信息，對消防部隊提出新要求，而隨著無人機技術逐漸成熟，無人機逐漸被應用于各行各業，多旋翼無人機以其操作簡單、機動靈活、可靠性強等特點被用于消防滅火救援工作中。

1 多旋翼無人機簡介

根據無人機型號的大小和其飛行的高度等，國內將無人機劃分為十一種類型，多旋翼無人機屬于其中的一類。多旋翼無人機由三個及三個以上的旋翼軸組成的一種較為特別的直升飛機。在每一個軸上都安裝有電動機，有這些電動機轉動產生力量使飛機正常行駛。和普通的直升飛機不一樣，這種多旋翼無人機的旋翼的總距離是固定不變的。在飛機運行的時候，通過改變無人機上不同旋翼之間的轉速進而使每一個軸的推力發生改變，最終轉變無人機行駛的方向。多旋翼無人機可以實現軌跡跟蹤、多機編隊等功能，飛行速度穩定并且速度較快，還可以實現精準的定位。

多旋翼無人機采用多個動力系統，從旋翼的數量上來看有三個的、四個的、六個的、八個的，甚至更多。從旋翼的形狀上來看，有X 型、Y 型等等。針對多旋翼無人機工作的優缺點，可以分為以下幾點：

1.1 結構簡單，便于操作

多旋翼無人機一個通用的特點就是結構簡單，操作容易。在實際的工作中只需要將無人機的旋槳和發電機連起來，就可以是旋翼生產向上的升力，然后通過不同方向的轉動來對抗飛行器的扭力實現多個方向的轉動。

1.2 穩定性較強

多旋翼無人機經常采用高級定制的、質量驕傲的無刷電機進行調速，電池方面采用的是功率較高的鋰聚合物電池，可以為無人機飛行提供較大的動力，穩定性較好，一般不會出現高空墜落的情況。

1.3 機動靈活

多旋翼無人機對起降場地的要求不高，在五分鐘左右就可以做好前期準備工作并起飛，多旋翼無人機可以垂直進行起飛和降落的特點保證了飛行器可以在較為艱難的地區直接起飛和回收，不需要提前對地形進行檢測。

1.4 視野廣闊，功能全面

多旋翼無人機不僅可以實現對高空目標物的全面的拍攝，還可以根據抓拍現場的實際情況對一些關鍵性和特殊性的因素進行記錄。多旋翼無人機一般還配置紅外線燈夜視視察功能，使無人機采集信息的性能更加具有針對性和全面性，有效提升多旋翼無人機的偵查能力。

2 多旋翼無人機在消防工作中的應用

2.1 應用于偵察火情

火災現場是十分危險的。由于多旋翼無人機具有起飛降落靈活、操作簡易等特點，可以在復雜的火災現場起飛，并在現場上空對火災現場的情況進行全面偵查，將現場的圖像視頻進行及時的傳輸，為火災指揮中心的工作人員提供相應的信息依據，以便工作人員做出科學的、及時的決策。尤其是針對一些特殊性火災，例如化工火災等，也可以直接利用多旋翼無人機開展飛速測量、測位移等工作，為消防人員提供一手的資料[2]。

2.2 便于開展追蹤定位

在火災現場往往是瞬息萬變的，很難對火災現場的情況進行合理的預測，多旋翼無人機可以對火災現場中的危險地區進行持續的監控，實時監測危險物品的狀態，例如可燃氣體、有毒氣體等，一旦出現危險問題的時候可以及時向消防人員傳遞信息，避免更大事故的發生[3]。

2.3 開展指揮調度工作

消防滅火救援工作是一項較為重大的公共事件，涉及的范圍十分廣泛，在工作中需要對救援工作開展靈活的調度。多旋翼無人機機動靈活、攜帶方便，能夠較好地實現消防滅火救援指揮調度的輔助工作。一般來說，在救援過程中，及時傳輸音頻、錄像等資料對于消防指揮調度工作具有十分重要的作用[4]。工作人員可以就其想要查看的地區指揮無人機去開展勘察工作，將現場情況傳輸到指揮總部，供各級人員開展決策，保證了決策的科學性的同時，也大大縮短了決策時間。

2.4 用于消防輔助工作

無人機除了可以開展追蹤定位、傳輸圖像信息等工作，其本身還具有一定的輔助工作能力。一是利用多旋翼無人機運載滅火劑，在變壓器、高壓線路聚集十分危險的地區，遙控指揮無人機在制定地點噴灑滅火劑，從而在保證消防人員人身安全的同時達到滅火的目的。二是在無人機上面吊掛一些簡單的防護設備，例如，防毒面具、救援繩等，幫助消防員開展被困人員的疏散、解救工作。三是在旋翼無人機上安裝擴音設備實現被困人員和搜救人員的直接對話，為被困人員提供有效的自救指導，對火災現場開展疏散工作，更好地幫助火災現場的被困人員開展逃生工作[6]。四是在多旋翼無人機前端一般還設置了照明裝置，當現場處于昏暗的狀態時，無人機可以提升空中拍攝的下效果，同時為火災現場消防人員的救援工作提供照明需求，幫助消防人員快遞確定火源及被困人員。

2.5 記錄滅火救援現場

無人機的錄像和拍照功能可以將整個滅火救災工作的過程記錄下來，一方面，在滅火救災公工作完畢之后，可以組織消防人員進行觀看，總結出本次救災工作中的不足和可取之處，以便進行改進，提高救援工作的效率。另一方面，還可以開展宣傳工作，讓人們認識到火災對人們的生命和財產都造成了巨大的威脅，提高人們的防火意識。

3 多旋翼無人機在消防工作中的改進方向

3.1 圖像傳輸功能需完善

圖像傳輸功能采用適當的視頻壓縮技術、信號處理技術等將現場無人機上安裝的攝像設備以無線的方式傳輸到客戶端。這項功能就像是無人機的眼睛，在消防工作中具有十分重要的作用。因此，在日后的工作中應該進一步提高圖像傳輸的質量，提高分辨率，當前已經支持4K 的分辨率，可以將其應用在其中。

3.2 滅火救援現場適應性能需加強

火災現場是十分危險的，情況十分惡劣，爆炸等情況時有發生，甚至還可能出現刮風、地震等情況，這就要求多旋翼無人機具有較強的適應性能，能夠抗風、防水、防火，因此在材質選擇上要十分注意。在制作多旋翼無人機時，一般要求選擇耐高溫、機械強度大、耐腐蝕的材質[7]。

3.3 輔助數字化預案編制能力需提高

在救援現場，對災害環境的三維環境掌握至關重要，無人機也可發揮重大作用。針對環境和結構復雜的消防安全重點單位，應用專用軟件對無人機的航線進行規劃和設置，通過無人機對目標進行傾斜攝影，基于傾斜攝影照片進行實景三維建模。該方法可實現對消防安全重點單位的三維立體全方位展現，使得消防救援在可視化、立體化、數字化和網絡化上更加便利，更低的成本和難度地實現數字化預案的編制。

4 結論

隨著無人機技術的不斷發展和進步，無人機對消防滅火救援的災情偵查、參與救援指揮、輔助救援等工作將得到更大的應用空間，因而要全面強化無人機在消防救援工作中的科學運用。要加強無人機操作人員的培訓，并對無人機在續航問題以及承重問題等方面進行優化研究，全面提升無人機的使用性能和拓展應用范圍。