消防無人機在高層建筑火災救援中的應用研究

■ 陳波 山東省消防救援總隊泰安支隊應急通信與車輛勤務站

現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展迅速，高層建筑越來越多。而目前消防救援水平的發(fā)展還跟不上高層建筑的發(fā)展速度，高層建筑的救援任務越來越復雜和艱巨。在此背景下，如何充分利用當前先進技術提高消防救援能力已成為當前消防工作急需解決的問題。消防無人機以獨特優(yōu)勢在高層建筑救援中發(fā)揮著重要作用，它具備高清攝像儀、紅外熱像儀、氣體分析儀等先進設備，可以實時傳輸火場內部的關鍵信息和被困人員的位置信息，有利于發(fā)生火災時對被困人員進行救援。因此，利用無人機提升高層建筑消防救援水平，已成為提升現(xiàn)代消防保障的重要落腳點和突破口。

一、高層建筑火災救援對消防無人機的需求

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，高層建筑越來越多，但是在當前高層建筑快速發(fā)展的背景下，其配套的消防設備卻遠遠無法匹配發(fā)展速度，在實際的應用需求中，消防云梯車、消防高噴車等設備的作用與效果并無法滿足火災現(xiàn)場的需求。例如，消防云梯車作為高空救援的主要設備，雖然其高度最多可達100 米，但是由于現(xiàn)場環(huán)境及風力因素的影響，在實際的救援行動的應用中的效果會大打折扣，僅可以達到二分之一的應用距離。同時受限于高層建筑的自身高度，其穩(wěn)定性無法得到有效的保障，加之現(xiàn)場環(huán)境的急速惡劣變化，為救援行動的開展帶來了一系列的挑戰(zhàn)。根據(jù)調查研究，在一些已發(fā)生的案例中，上述種種條件制約了救援行動，造成人員傷亡慘重，對人們生命安全造成了巨大的威脅。

高層建筑均超過50 米，消防設備無法得到有效應用，需要針對火災現(xiàn)場進行內部攻克。這時關于現(xiàn)場環(huán)境信息的有效采集至關重要。消防無人機一般采用新型碳纖維材料，主要配備信息采集模塊、輔助救援裝置模塊和滅火救援裝置模塊，滿足耐候性、實時性、夜視性、靈敏度、安全性、多用途等要求。通過在消防無人機中搭載高科技產(chǎn)品，如紅外熱像儀、氣體分析儀等先進設備，有效收集高層建筑火災現(xiàn)場的信息，對于人員的營救行動極為重要。同時，在發(fā)生的火災案例中，多數(shù)人員的傷亡是由于吸收到有害氣體導致的，而消防無人機可以為人員投放防毒面具設備，極大地提高了人員的存活率。

二、消防無人機在高層建筑火災救援中的優(yōu)勢

（一）技術優(yōu)勢

1. 操作智能化

隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，無人機的發(fā)展也在朝著更加智能化的方向發(fā)展。可以說，智能化是無人機發(fā)展的方向，很多智能化技術已經(jīng)應用到無人機上。智能操作系統(tǒng)使操作人員無需時刻關注無人機的飛行狀態(tài)，自動駕駛技術可以有效躲避障礙物，實現(xiàn)無人駕駛。通過預先編寫好的程序，可以避免人工操作可能出現(xiàn)的錯誤，大大簡化了無人機的操作難度，為高層建筑消防救援工作提供了更可靠的支持。

2. 指點飛行

消防無人機的指點飛行是基于智能化技術實現(xiàn)的，通過為消防無人機進行目標定位，就可以讓無人機直接到達該位置，完成消防救援任務。在高層建筑火災救援工作開展過程中，火點的火情非常重要。使用消防無人機可以快速找到救援目標和火點。通過無人機傳來的信息消防人員可以快速確定起火位置，然后指揮無人機直接飛到火場上方，幫助消防員了解火災情況。在無人機飛向火點的過程中，智能系統(tǒng)會自動判斷障礙物并自動導航，采集數(shù)據(jù)后自動返航。

3.視覺追蹤

消防無人機利用智能化技術可以實現(xiàn)動態(tài)場景的追蹤。消防無人機通常會搭配圖像識別系統(tǒng)，可以有效利用系統(tǒng)進行畫面捕捉，對拍攝的動態(tài)圖像進行追蹤，以便消防人員了解現(xiàn)場信息。同時，消防無人機還支持空中連續(xù)拍攝，跟隨火災的發(fā)展方向有效拍攝可參考的信息，讓消防人員了解火勢蔓延方向，幫助救援工作更高效的開展。此外，通過消防無人機收集的圖形信息，消防救援中心利用這些信息進行特定位置的鎖定，觀察一些重要區(qū)域，分析現(xiàn)場的危險等級。

4.感知避障

消防無人機利用智能化技術，不需要人工進行操作，就可以有效感知與避讓障礙物。在高層建筑火災救援中，消防無人機要穿越重重障礙，這時其搭載的傳感器系統(tǒng)就會有效捕捉障礙物信息，通過智能分析有效計算出火災大小與位置，從而做到無人指揮就可飛行自如。在復雜的高層建筑火災救援中，這項優(yōu)勢更為突出，極大地避免了消防救援失誤。

（二）應用優(yōu)勢

1.靈活性高

消防無人機通常體積較小，其整體重量在100kg 左右，響應效率高，靈活性較強，獨自一人就可以完成無人機的操作工作。尤其在一些復雜的環(huán)境中，消防無人機可以憑借智能化技術確保其飛行狀態(tài)，可以結合周邊環(huán)境自由調整飛行角度，確保了在任何嚴峻的環(huán)境中都能正常地進行工作。

2.視野開闊

消防無人機搭載的廣角攝像頭有效保障了其視野的開闊性，甚至可以搭配多個攝像頭進行全景拍攝，有效保障了消防無人機畫面捕捉的準確性。尤其是消防無人機在空中進行攝像時，攝像頭分辨率較強，其視野會大大提升，能夠承擔起各種艱巨任務。此外，還可以搭載紅外夜視儀在夜間進行拍攝，全方位保障與支持救援行動。

3.可靠性強

消防救援工作在一些惡劣的條件下會無法有效開展，例如在面對石油、化工等易爆危險品時，在建筑物極易坍塌的情況下，救援工作往往難以開展，且容易造成人員傷亡，救援成功概率也較低。通過消防無人機就可以避免這些因素，為救援行動提供可靠的信息，提升救援行動的成功率。

三、消防無人機在高層建筑火災救援中的應用

（一）災情偵查

高層建筑如果出現(xiàn)了火災，往往現(xiàn)場情況會因地形與環(huán)境的限制比較復雜，這也給消防救援工作的開展帶來了障礙。通過消防無人機的飛行優(yōu)勢與內含的攝像攝影功能，可以在空中形成有效的偵查，快速讓消防人員了解高層建筑的火災情況，分析火災中的危險區(qū)域，有效幫助救援人員避開危險區(qū)域，減少消防救援人員的傷亡。特別是在火災救援人員無法進入火場現(xiàn)場的情況下，通過消防無人機偵察功能對高層建筑進行全面排查，及時發(fā)現(xiàn)被困人員以及易燃、易爆的危險品，為消防救援人員提供有效信息。此外，高層建筑火災救援的另一個重點是火勢的控制。利用消防無人機拍攝現(xiàn)場情況，進而幫助消防人員了解火災現(xiàn)場的地理條件、氣候條件等要素，讓消防人員更準確地預測火勢方向，最大限度控制火勢蔓延。

（二）人員疏散

在高層建筑發(fā)生火災無法有效確定被困人員位置時，消防無人機就可以有效進行人員定位工作，幫助進行人員疏散。消防無人機上搭載的紅外熱像儀可以確定火場中被困人員的位置，同時根據(jù)無人機傳輸?shù)幕馂那闆r，消防指揮人員可以為被困人員制定最優(yōu)逃生路線，大大提升人員的獲救率。通過無人機還可以發(fā)現(xiàn)被困人員的實際情況，若是出現(xiàn)受傷或行動不便的傷員，消防人員就可以有目的地進行救人。此外，無人機還可以配備照明指示燈和廣播引導系統(tǒng)，直接引導高層建筑中的人員疏散到正確的樓層。在無人機上攜帶喊話器也是非常有必要的。一旦發(fā)生火災，被困人員將在身心上受到創(chuàng)傷，喊話器可以用來安撫被困人員的情緒，有助于他們冷靜地逃離事故現(xiàn)場。

（三）運送物資

在高層建筑火災的情況下，運送物資是一項較為艱難的工作，投擲設備具有一定的局限性，高層建筑一般超過投擲設備的投擲距離，無法滿足現(xiàn)場需求。如果物資不能準確放置或及時送達，這時無法及時逃生的高樓層人員以及沖向高層的消防救援人員將面臨資源不足的問題，嚴重的情況下還會面臨生命危險。在這種情況下，消防無人機就可以代替投擲設備完成物資運送任務。例如，為被困人員運送防毒面具、藥品、逃生降落傘等應急物資，為火場中的消防人員運送空氣呼吸器等物品，這樣就可大大延長了消防人員的救援時間和被困人員的逃生時間，有效保障了人員的生命安全。

（四）監(jiān)控指揮

消防無人機在高層建筑火災救援中不僅局限于上述幾項作用，它在指揮、指導救援等方面也發(fā)揮著不可代替的作用。消防無人機不僅具有較快飛行速度，且飛行高度還可以達到數(shù)百米，配備攝像功能，巡航半徑可達數(shù)公里，有效捕捉高層建筑火災位置以及周圍的溫度、環(huán)境、燃燒物質、水源等，這些功能優(yōu)勢為火災救援行動有效指揮提供了極大的幫助。在火災救援的過程中，多臺消防無人機同時出動，可以有效地獲取高層建筑火災的全面情況，通過將這些信息統(tǒng)一傳輸?shù)较谰仍行模行椭乐笓]人員進行工作，極大地提升了救援工作的效率與被困人員的獲救率。此外，在實際高層建筑火災救援指揮過程中，災害現(xiàn)場往往瞬息萬變，這時消防指揮人員可以通過消防無人機進行指揮工作，快速定位火災位置與火源，及時快速地消滅火災，防止火勢進一步蔓延。

（五）輔助救援

在高層建筑火災救援過程中，消防無人機也可以起到輔助救援的作用。高層建筑出現(xiàn)火災時其周圍環(huán)境是復雜多變的，消防人員進行救援行動隨時會面臨各種各樣、不可控制的危險，這時候消防無人機輔助救援的功能就顯得尤為重要了，消防無人機所具備的優(yōu)勢可以確保救援工作順利進行。例如，消防無人機可以搭配語音模塊，實現(xiàn)遠距離的指揮工作，從而保障救援工作有針對性開展，提升救援效率；消防無人機還可以實現(xiàn)救災物資的補給工作，為消防工作提供保障，在高層建筑中發(fā)現(xiàn)人員被困的情況時，無法進行向下人員疏散工作，這時消防無人機就可以搭載安全繩進行救援，提升逃生的成功率；消防無人機還可以配備滅火劑，對火災指定區(qū)域進行噴灑，精確撲滅人員難以到達區(qū)域的火勢。

（六）信息收集

在高層建筑火災救援工作開展時，首先就是需要確定火災現(xiàn)場的具體情況，通過消防無人機內含的設備，可以有效進行信息收集的工作。消防無人機在救援行動中，可以與無線、有線線路進行連接，通過配合使用將信息進行最大化共享，幫助救援人員獲取實時信息。同時，消防無人機還可以與救援指揮中心、其他設備等進行配合使用，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)谝粫r間分享視頻信息，大大提高救援的及時性，有利于提高救援工作的成功率。此外，消防無人機拍攝的圖片、視頻的信息還可以有效整合，形成地形信息圖，為災情評估工作提供重要幫助。

四、結語

總之，在現(xiàn)代高層建筑物越來越多的背景下，消防無人機以其獨特優(yōu)勢被廣泛應用于高層建筑火災救援中，有利于救援行動的順利開展，極大地提升了救援行動的成功率，確保人員的生命安全，對消防事業(yè)發(fā)展起到非常重要的推動作用。