無人機在消防應急救援中的應用展望

近年來，隨著無人機在消防救援中的應用，特別是在爆炸事故、山體滑坡、森林火災、坍塌事故等滅火救援處置中，無人機在通信保障、監控預警、取樣洗消、三維建模、輔助決策等方面起到了重要作用，提高了滅火救援效率、減少了人員傷亡，同時也暴露了無人機在功能模塊單一，續航能力不足等短板。本文主要對如何更好利用無人機輔助滅火救援行動進行探討。

一、無人機的工作原理

無人機是一種通過無線遙控技術和自動控制裝置操作的無人飛行器，現行的消防用無人機多為多旋翼無人機，理論續航時間為38min，工作的半徑為8000m，載重能力根據型號的不同可載1kg 至5kg 不等，機載各類功能模塊設備，無人機由飛機機體、動力系統、飛控系統、數據連接系統等部分組成，其中飛控系統在整個無人機系統中屬于核心。

二、無人機的優勢

（一）機動靈活

無人機具有重量輕，大疆御2 僅重907g，大疆小型機M600 也只有9613g；起飛條件限制較小，只需要1m2 空地，甚至在車頂都可以起飛；易于操作，僅需要2人，甚至1 人就能進行飛行控制。能夠方便的帶入條件受限的災害事故現場，迅速起到輔助救援作用。

（二）視野全面

將數據鏈技術和寬帶技術融入無人機中，同時配備紅外和熱成像等功能攝像頭，極大地拓寬了無人機視野，能夠在不同的光線條件以及不同的角度來完成現場勘測，取得更好的勘測效果，輔助消防救援行動。另外，在應用無人機勘測的基礎上，可以取得更好整體拍攝及局部特寫畫面和視頻，在滅火救援工作開展過程中可提供更加全面信息支持，從而更有針對性地進行救援行動部署，使滅火救援效率大大提升。

（三）操作簡單

無人機操作通過遙控器來進行無人機的航拍圖像傳輸實現現場監測，客戶端接入公共網絡后，還可以采用多種載體實現對無人機的有效控制，例如平板電腦和手機等等，進一步發揮了無人機的功能。

（四）安全可靠

無人機使用對環境要求較低，能夠有效規避傳統偵查手段中的缺陷和不足，即使是高溫、高輻射、有毒和有害物質泄漏等復雜環境中也能正常應用，實時跟蹤拍攝現場情況。

三、無人機在滅火救援中的應用

（一）災情勘察

在滅火作戰行動中，無人機將承擔后方指揮中心、現場指揮部提供全景式高空偵察畫面，實時動態掌握火勢發展蔓延方向及現場滅火力量分布情況，同時利用無人機掛載紅外熱成像攝像頭對火場進行監測，鎖定明火目標，為現場指戰員精準消滅殘火提供有力依據；在火災后期戰評總結階段，繪制二維平面圖，回顧參戰力量兵力部署和進攻線路，為戰評提供重要依據參考。在搶險救援行動中，無人機可充分發揮其反應迅速，搜救效率高，受地理空間限制少的優勢。特別是在驢友被困、工地、山體垮塌等類似搶險救援處置中，無人機可與現有的動中通、靜中通、衛星便攜站、4G 圖傳等設備聯用設備向前方指揮部和后方指揮中心傳輸現場音視頻，全方位、多角度采集有用畫面，深入搜尋被困人員，確認被困人員狀況，成為提高救援效率的重要工具。

（二）災害現場數據采集

在災害事故現場往往伴隨著高溫、高輻射、有毒和有害物質泄漏等復雜惡劣環境，救援人員不一定能夠進入現場的核心區域。無人機可以自由靈活地進入受災區域甚至核心區域進行全方位偵察，利用無人機搭載各類偵檢模塊，對現場的泄漏物質進行檢測，分析出火災煙氣中的主要成分和濃度，實時測量地理數據、風速、溫度等信息，實現對災情現場全覆蓋無死角的監控，利用檢測數據制作二維、三維全景圖，為現場指揮部和后方指揮中心確制定合理的救援方案提供依據。

（三）音視頻傳輸功能

通過無人機攝像機進行現場拍攝，地面終端接收無人機，從地面終端HDMI 接口輸出音視頻，通過與動中通、靜中通、衛星便攜站、4G 圖傳、微波等設備聯用將音視頻傳輸到后方指揮中心，實現音視頻實時傳輸。

（四）擴音喊話

在高層建筑區域、大型洪澇災害等消防救援行動中，現場聲音十分嘈雜，用地面擴音設備喊話效果不佳，采用無人機搭載喊話器，通過手臺實現高空、遠距離喊話，達到信息傳遞和安撫被困者的作用。

（五）輔助滅火救援行動

在復雜的災情現場，無人機還可以轉型為滅火救援裝備，用于滅火。特別是高層建筑、地震災害等事故救援中，在無人機上裝載各種形式滅火器、氧氣呼吸機、救援消防繩等滅火裝置、救援工具、食品藥品等工具投放到指定的位置，輔助滅火救援行動。

（六）輔助滅火救援預案制作

為適應“全災種、大應急”綜合性救援任務需要，各類滅火救援預案亟待完善更新。利用無人機拍攝重點單位、重點區域全景圖，特別是在森林火災頻發高地域、強降雨季節洪澇泥石流等地質災害高風險的地域，利用無人機航拍轄區山林水域全景圖，為森林火災和洪澇災害的防控、撲救提供空中俯瞰的全景“上帝視角”，拍攝全景圖，制作二維圖和三維圖，制定滅火救援預案，可起到有效的輔助決策作用。

（七）智能無人機集群技術

利用最新的智能無人機集群技術，提高無人機的任務執行能力和效率，充分利用單個無人機的功能，發揮集群的作用，能夠完成城市大型綜合體、大型災害現場等場景的協同偵察、滅火及救援任務。采用地面站計算機和無人機機載計算機協同工作機制，從以往一人一機的單任務控制模式轉變為一人控多機的復雜任務模式，在減少人力投入的同時，提升了無人機使用效能；采用了云化數據中心的設計理念。在重點考慮無人機集群控制技術的同時，對前端任務載荷及后端信息處理系統進行整體設計，結合當前人工智能、云計算、大數據等技術實現無人機集群應用閉環管理，為智慧消防指揮、救援提供數據支撐；在不改變現有無人機機體完整性的前提下，更換通信控制模塊、修改控制軟件就能夠完成集群系統的組網操作。

四、消防無人機的發展方向

（一）惡劣環境飛行的可靠性

消防救援現場環境惡劣復雜，消防無人機必須具有一定的抗風、防雨、耐高溫、防爆炸能力，同時還應具備紅外監控等功能，才能消防救援工作的需要。

（二）區別與民用機的操控性

為適應滅火救援現場實際需要，消防無人機一是應加強的續航能力，一次性飛行時間最好能夠達到60分鐘以上，工作的半徑拓寬至20公里以上；二是應對消防無人機放開適當的空域，如禁飛區域登錄客戶端后，在不影響民航空域情況下可正常起飛。

（三）飛控系統的穩定性

消防無人機對圖像功能的要求高，圖像傳輸力求清晰、連續可靠，具備抗干擾能力，具有較強的穩定性，確保傳輸速度和傳輸質量。

（四）集成拓展的兼容性

消防無人機還應具有一定的集成兼容性，在消防部門的應用中需要實現更多的擴展功能，除了可以拍攝畫面外，還應具有一定的其他輔助功能，如語音功能、距離判定、溫度測定、氣體探測、測量、測算、三維建模等功能。

五、結語

無人機已經在應急通信保障，輔助滅火救援行動中發揮了重要作用，無人機正由現行的被動化、單任務化向未來的自組化、多任務方向發展，隨著無人機技術的發展，無人機將在消防信息化建設，為防范化解重大安全風險，應對處置各類災害事故提供更多技術支撐。