無人機(jī)在消防應(yīng)急救援中的應(yīng)用展望

唐志杰

摘要：在“全災(zāi)種、大應(yīng)急”救援體系下，面對日益復(fù)雜的滅火救援與社會救助任務(wù)，多旋翼無人機(jī)在消防救援中的應(yīng)用日益凸顯，在消防預(yù)警、現(xiàn)場偵測等方面起到了重要作用，有效避免或減少人員傷亡，提高了救援效率。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);消防救援;通信技術(shù);應(yīng)用分析

近年來，隨著無人機(jī)在消防救援中的應(yīng)用，特別是在爆炸事故、山體滑坡、森林火災(zāi)、坍塌事故等滅火救援處置中，無人機(jī)在通信保障、監(jiān)控預(yù)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(shí)也暴露了無人機(jī)在功能模塊單一，續(xù)航能力不足等短板。本文主要對如何更好利用無人機(jī)輔助滅火救援行動進(jìn)行探討。

一、無人機(jī)的工作原理

無人機(jī)是一種通過無線遙控技術(shù)和自動控制裝置操作的無人飛行器，現(xiàn)行的消防用無人機(jī)多為多旋翼無人機(jī)，理論續(xù)航時(shí)間為38min，工作的半徑為8000m，載重能力根據(jù)型號的不同可載1kg至5kg不等，機(jī)載各類功能模塊設(shè)備，無人機(jī)由飛機(jī)機(jī)體、動力系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)連接系統(tǒng)等部分組成，其中飛控系統(tǒng)在整個(gè)無人機(jī)系統(tǒng)中屬于核心。

二、無人機(jī)的優(yōu)勢

（一）機(jī)動靈活

無人機(jī)具有重量輕，大疆御2僅重907g，大疆小型機(jī)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(jìn)行飛行控制。能夠方便的帶入條件受限的災(zāi)害事故現(xiàn)場，迅速起到輔助救援作用。

（二）視野全面

將數(shù)據(jù)鏈技術(shù)和寬帶技術(shù)融入無人機(jī)中，同時(shí)配備紅外和熱成像等功能攝像頭，極大地拓寬了無人機(jī)視野，能夠在不同的光線條件以及不同的角度來完成現(xiàn)場勘測，取得更好的勘測效果，輔助消防救援行動。另外，在應(yīng)用無人機(jī)勘測的基礎(chǔ)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(jìn)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(jī)操作通過遙控器來進(jìn)行無人機(jī)的航拍圖像傳輸實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)測，客戶端接入公共網(wǎng)絡(luò)后，還可以采用多種載體實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)的有效控制，例如平板電腦和手機(jī)等等，進(jìn)一步發(fā)揮了無人機(jī)的功能。

（四）安全可靠

無人機(jī)使用對環(huán)境要求較低，能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)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(zhì)泄漏等復(fù)雜環(huán)境中也能正常應(yīng)用，實(shí)時(shí)跟蹤拍攝現(xiàn)場情況。

三、無人機(jī)在滅火救援中的應(yīng)用

（一）災(zāi)情勘察

在滅火作戰(zhàn)行動中，無人機(jī)將承擔(dān)后方指揮中心、現(xiàn)場指揮部提供全景式高空偵察畫面，實(shí)時(shí)動態(tài)掌握火勢發(fā)展蔓延方向及現(xiàn)場滅火力量分布情況，同時(shí)利用無人機(jī)掛載紅外熱成像攝像頭對火場進(jìn)行監(jiān)測，鎖定明火目標(biāo)，為現(xiàn)場指戰(zhàn)員精準(zhǔn)消滅殘火提供有力依據(jù);在火災(zāi)后期戰(zhàn)評總結(jié)階段，繪制二維平面圖，回顧參戰(zhàn)力量兵力部署和進(jìn)攻線路，為戰(zhàn)評提供重要依據(jù)參考。在搶險(xiǎn)救援行動中，無人機(jī)可充分發(fā)揮其反應(yīng)迅速，搜救效率高，受地理空間限制少的優(yōu)勢。特別是在驢友被困、工地、山體垮塌等類似搶險(xiǎn)救援處置中，無人機(jī)可與現(xiàn)有的動中通、靜中通、衛(wèi)星便攜站、4G圖傳等設(shè)備聯(lián)用設(shè)備向前方指揮部和后方指揮中心傳輸現(xiàn)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(rèn)被困人員狀況，成為提高救援效率的重要工具。

（二）災(zāi)害現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

在災(zāi)害事故現(xiàn)場往往伴隨著高溫、高輻射、有毒和有害物質(zhì)泄漏等復(fù)雜惡劣環(huán)境，救援人員不一定能夠進(jìn)入現(xiàn)場的核心區(qū)域。無人機(jī)可以自由靈活地進(jìn)入受災(zāi)區(qū)域甚至核心區(qū)域進(jìn)行全方位偵察，利用無人機(jī)搭載各類偵檢模塊，對現(xiàn)場的泄漏物質(zhì)進(jìn)行檢測，分析出火災(zāi)煙氣中的主要成分和濃度，實(shí)時(shí)測量地理數(shù)據(jù)、風(fēng)速、溫度等信息，實(shí)現(xiàn)對災(zāi)情現(xiàn)場全覆蓋無死角的監(jiān)控，利用檢測數(shù)據(jù)制作二維、三維全景圖，為現(xiàn)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(jù)。

（三）音視頻傳輸功能

通過無人機(jī)攝像機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場拍攝，地面終端接收無人機(jī)，從地面終端HDMI接口輸出音視頻，通過與動中通、靜中通、衛(wèi)星便攜站、4G圖傳、微波等設(shè)備聯(lián)用將音視頻傳輸?shù)胶蠓街笓]中心，實(shí)現(xiàn)音視頻實(shí)時(shí)傳輸。

（四）擴(kuò)音喊話

在高層建筑區(qū)域、大型洪澇災(zāi)害等消防救援行動中，現(xiàn)場聲音十分嘈雜，用地面擴(kuò)音設(shè)備喊話效果不佳，采用無人機(jī)搭載喊話器，通過手臺實(shí)現(xiàn)高空、遠(yuǎn)距離喊話，達(dá)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(fù)雜的災(zāi)情現(xiàn)場，無人機(jī)還可以轉(zhuǎn)型為滅火救援裝備，用于滅火。特別是高層建筑、地震災(zāi)害等事故救援中，在無人機(jī)上裝載各種形式滅火器、氧氣呼吸機(jī)、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(yù)案制作

為適應(yīng)“全災(zāi)種、大應(yīng)急”綜合性救援任務(wù)需要，各類滅火救援預(yù)案亟待完善更新。利用無人機(jī)拍攝重點(diǎn)單位、重點(diǎn)區(qū)域全景圖，特別是在森林火災(zāi)頻發(fā)高地域、強(qiáng)降雨季節(jié)洪澇泥石流等地質(zhì)災(zāi)害高風(fēng)險(xiǎn)的地域，利用無人機(jī)航拍轄區(qū)山林水域全景圖，為森林火災(zāi)和洪澇災(zāi)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(yù)案，可起到有效的輔助決策作用。

（七）智能無人機(jī)集群技術(shù)

利用最新的智能無人機(jī)集群技術(shù)，提高無人機(jī)的任務(wù)執(zhí)行能力和效率，充分利用單個(gè)無人機(jī)的功能，發(fā)揮集群的作用，能夠完成城市大型綜合體、大型災(zāi)害現(xiàn)場等場景的協(xié)同偵察、滅火及救援任務(wù)。采用地面站計(jì)算機(jī)和無人機(jī)機(jī)載計(jì)算機(jī)協(xié)同工作機(jī)制，從以往一人一機(jī)的單任務(wù)控制模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐蝗丝囟鄼C(jī)的復(fù)雜任務(wù)模式，在減少人力投入的同時(shí)，提升了無人機(jī)使用效能;采用了云化數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)理念。在重點(diǎn)考慮無人機(jī)集群控制技術(shù)的同時(shí)，對前端任務(wù)載荷及后端信息處理系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，結(jié)合當(dāng)前人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)集群應(yīng)用閉環(huán)管理，為智慧消防指揮、救援提供數(shù)據(jù)支撐;在不改變現(xiàn)有無人機(jī)機(jī)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(tǒng)的組網(wǎng)操作。

四、消防無人機(jī)的發(fā)展方向

（一）惡劣環(huán)境飛行的可靠性

消防救援現(xiàn)場環(huán)境惡劣復(fù)雜，消防無人機(jī)必須具有一定的抗風(fēng)、防雨、耐高溫、防爆炸能力，同時(shí)還應(yīng)具備紅外監(jiān)控等功能，才能消防救援工作的需要。

（二）區(qū)別與民用機(jī)的操控性

為適應(yīng)滅火救援現(xiàn)場實(shí)際需要，消防無人機(jī)一是應(yīng)加強(qiáng)的續(xù)航能力，一次性飛行時(shí)間最好能夠達(dá)到60分鐘以上，工作的半徑拓寬至20公里以上;二是應(yīng)對消防無人機(jī)放開適當(dāng)?shù)目沼颍缃w區(qū)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(tǒng)的穩(wěn)定性

消防無人機(jī)對圖像功能的要求高，圖像傳輸力求清晰、連續(xù)可靠，具備抗干擾能力，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，確保傳輸速度和傳輸質(zhì)量。

（四）集成拓展的兼容性

消防無人機(jī)還應(yīng)具有一定的集成兼容性，在消防部門的應(yīng)用中需要實(shí)現(xiàn)更多的擴(kuò)展功能，除了可以拍攝畫面外，還應(yīng)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(jié)語

無人機(jī)已經(jīng)在應(yīng)急通信保障，輔助滅火救援行動中發(fā)揮了重要作用，無人機(jī)正由現(xiàn)行的被動化、單任務(wù)化向未來的自組化、多任務(wù)方向發(fā)展，隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)將在消防信息化建設(shè)，為防范化解重大安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)對處置各類災(zāi)害事故提供更多技術(shù)支撐。

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