滅火無人機應用研究

李芳榮

摘 要 近年來，無人機技術發(fā)展速度驚人，這不僅是科技發(fā)展的結果，也給其應用前景提供了廣闊的空間，通過自身十多年基層滅火救援經(jīng)驗，同時對目前在處理高層火災、大跨度廠房、臨垮塌建筑及其他大型火災時傳統(tǒng)滅火戰(zhàn)斗所面臨的各種問題進行梳理和研究，引發(fā)了設計和研發(fā)一款高效實用的滅火無人機，并將其更深層次應用于滅火救援領域的深入思考。

關鍵詞 滅火無人機;戰(zhàn)術;滅后救援

1目前無人機應用現(xiàn)狀

1.1 功能單一

目前，各個消防隊也都相繼配備了一定數(shù)量和型號的無人機，但這類無人機功能性單一，僅局限于拍攝及存儲功能，在滅火救援現(xiàn)場僅具備偵查的作用。甚至傳輸功能還需要借助4G圖傳系統(tǒng)才能實現(xiàn)。

1.2 控制距離短

九龍坡支隊現(xiàn)有無人機采用wifi信號進行控制，這也是當下民用無人機最為普遍的鏈接傳輸方法，理論控制距離最遠4公里，但實際情況下遠遠達不到這個數(shù)據(jù)，這嚴重限制了無人機的實踐性應用，必須使用載具將無人機運送到現(xiàn)場再進行現(xiàn)場操控，既節(jié)約不了時間，攜帶又不方便[1]。

2滅火無人機功能實現(xiàn)的技術性條件

2.1 無人機操控技術日趨成熟，精準操控進一步強化

隨著無人機近幾年的迅猛發(fā)展，無論從軟件功能和硬件質量上講，都得到了進一步的提升，功能完善性和可操控性也更加趨于成熟。

2.2 移動網(wǎng)絡和微波傳輸，可實現(xiàn)遠程控制、監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳送功能

無人機應用主要有移動網(wǎng)絡、無線網(wǎng)絡、微波、衛(wèi)星控制等傳控方式，于民用而言，4G、微波是實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)闹饕侄危秉c是傳輸可能會由于區(qū)域信號或硬件設備等問題相對延遲（有一定影響，但是不大）。隨著國家5G戰(zhàn)略的實施，wifi無線、4G和微波等傳輸方式必將會被5G網(wǎng)絡傳輸取代，使民用無人機遠程無延遲控制功能成為現(xiàn)實。

2.3 VR全景技術接入，實現(xiàn)超視距全景控制，沉浸駕駛，虛擬現(xiàn)場，身臨其境

3滅火無人機在戰(zhàn)斗中的明顯優(yōu)勢

3.1 機動靈活

①由于不受交通路線限制，可實現(xiàn)直線距離飛行，時速可達120-180KM/H，10分鐘轄區(qū)全覆蓋飛行，高速到達火場;②目前比較好的無人機可以達到4個小時續(xù)航，完全足夠一個較大型火災的需求。③可以及時補充滅火彈藥、傳遞救援物資，還可以通過機身自帶（可選）的各種高科技探測設備為指揮提供可靠資料。④遠程操控，無需將無人機車載至現(xiàn)場，對無人機進行操作的人員也無須親歷現(xiàn)場甚至無須進行全面完善的作戰(zhàn)培訓，同時，無人機可以在各種平臺進行起降，靈活迅速。

3.2 高效滅火

①快速定位火點。利用無人機機載的紅外和可見光攝像機監(jiān)測實時火災情況，經(jīng)數(shù)控遙測電路實時傳輸?shù)降孛婵刂普荆瑢⒒瘘c、熱點顯示在地面站的數(shù)字地圖上，并進行精確的火點定位，為指揮站提供精確火情信息;②根據(jù)火災種類掛載高效滅火彈，第一時間壓制火勢。一顆滅火彈的控制范圍約為6～20平方米;③操作多樣。可高空投放，全面覆蓋，可定點射擊，精準滅火，也可VR虛擬現(xiàn)場，臨危不懼。

3.3 安全可靠

低空編程或導航飛行，有效規(guī)避行車交通等傳統(tǒng)滅火救援行動中存在的風險，安全系數(shù)高，同時在滅火現(xiàn)場可代替人力進入危險區(qū)域，避免滅火救援處置中的人員傷亡。

3.4 節(jié)省資源

現(xiàn)在如遇大型火災，一般運用的是“殺雞用牛刀”人海車海戰(zhàn)術，缺水區(qū)域還面臨水源不足需要長距離運水，不僅有人力物力成本，還有時間成本;如遇油品等類型火災，泡沫的成本也很高昂。而一顆普通干粉滅火彈成本只需要50元以內。

4滅火無人機應用功能性研究

滅火無人機是實現(xiàn)智能化、機械化替代傳統(tǒng)滅火方式的有效途徑之一，只有將無人機通用技術同傳統(tǒng)火場應用有機結合，在現(xiàn)有無人機的基礎上進行全面的功能性改裝，實現(xiàn)滅火救援功能，才是無人機應用的最終目的。

4.1 拋投功能

基本功能，對于大面積開放性火場，如大跨度、鋼結構廠房等有絕對的壓制性效果。以80kg掛載重量的功能性無人機為例，可攜帶約15～20枚4kg干粉滅火彈，垂直高空投放，產生的滅火壓制效果遠強于水槍水炮。

4.2 射擊功能

通過紅外等瞄準手段，向某一相對狹小空間進行精確射擊。適用于封閉性廠房、臨垮塌建筑廠房、高層建筑等火場。目前，在相對穩(wěn)定的氣象條件下，射擊精確度保守能夠達到2×2m的范圍，射程可達100m。

4.3 同步監(jiān)視功能

滅火無人機終端分為操控終端和監(jiān)控終端，無人機駕駛員操作操控端，指揮部分設一個或多個監(jiān)控端，隨時掌握無人機操作和火災現(xiàn)場動態(tài)。

4.4 其他功能

①自動定位導航功能。輸入位置，一鍵到達指定位置上空。②警報功能。作用同消防車警報。③功放功能。可兼?zhèn)鋵崿F(xiàn)疏散、撤離等信號的發(fā)送功能。④夜視功能。便于夜間開展滅火救援行動。⑤雷達碰撞預警。防止操控不當產生碰撞危險。

5火場實用性設想

（1）以轄區(qū)某廠房火災為例。支隊調派滅火無人機，攜帶足夠滅火彈至垂直高空適當高度和適當位置，連續(xù)拋投滅火彈直至火勢被壓制。內攻人員在水槍和水炮的掩護下深入內部進行余火清理。

（2）以轄區(qū)某倉庫火災為例。該倉庫為多層混凝土建筑，內部存儲大量紙品及日用品堆垛，火災負荷大，內部煙大溫高，倉庫正面入口少，直接內攻難度很大。同時由于該倉庫為坡面結構，建筑背后地面位于坡底，與著火樓層高差大，且無入口，難以形成有效的夾攻。第一處置力量到達現(xiàn)場后，立即于倉庫正面入口處設置水槍陣地，依托該建筑窗口多的特點，多布置水槍進行多點控火防止火勢擴大蔓延，支隊及時調派滅火無人機至建筑背后，通過窗口進行精確射擊投彈，實現(xiàn)夾擊滅火的效果。火勢控制后，調整正面力量進行內攻清理余火。

6遠期規(guī)劃

隨著科技的不斷進步，機械化智能化將會進一步應用于社會各個領域，也將進一步取代人力實現(xiàn)各項功能。在火災撲救過程中，可以思考進行一系列功能型無人機研發(fā)，并整合到一輛無人機指揮車中，各種無人機各司其職，高效配合，開辟消防無人機應用新局面。

參考文獻

[1] 羅崇文.無人機在消防滅火救援中的應用淺析[J].山東工業(yè)技術，2019（3）：247.