無線遙控無人機在消防滅火救援領域的應用研究

■ 邱奕鴻 陳鵬 中國消防救援學院

無人機不是傳統的有載人載物用途的飛機，無人機是由人或者電腦系統操作的飛行器。其操作便捷、環境適用性強，無論溫度多么極端氣候多么惡劣，只要有網絡就可以進行圖像傳輸。另外，無線遙控無人機的智能化、自動化控制特點在消防滅火救援領域中的應用表現為巡查路徑設計、智能數據分析、定點連續性監控、火情獲取，并在分析和監控后可以自動制定應急方案、快速響應機制、火情存檔和取證，以此有效發揮出先進科學技術的防控作用。

一、無線遙控無人機的功能和特點

無線遙控是一種自動控制技術、通信技術、計算機技術等綜合應用的技術，無線遙控可以縮短遙控距離、靈活輕巧、便于控制，但是無線遙控信號會受到距離和障礙物的影響，對于無人機無線遙控主要采用碼分制遙控方式，碼分制就是指令信號產生電路以不同的脈沖編碼代表不同的控制指令。無線遙控無人機采用了具備先進技術的飛行控制平臺和前后視頻監控傳輸系統、飛行和地勤保障系統，通過該系統和平臺，無人機可以對地面進行實時監控，以此有效解決傳統飛行控制技術無法實時監控和緊急救援的問題。其具體特點主要表現在以下幾個方面：第一，輕小靈活。無線遙控無人機是一種微型無人機，其重量低，憑借飛行控制器件就可以進行無線操控，有效完成各種操作任務，一般在道路不通、交通遇阻的情況下，人員可以直接將其帶入事故現場進行監測。且無線遙控無人機飛行條件簡單、環境適應性強、飛行速度和方向易于控制、轉彎半徑小、機動性能高，其機載攝像頭可以自動追蹤拍攝監測對象。并且無人機飛行路線阻礙較少，對飛行環境要求不高，不受道路交通影響，低空作業飛行對氣候條件沒有太多要求，無人機可以快速獲取影像，有效完成偵察任務。第二，視野開闊。無線遙控無人機可以利用寬度、數據鏈技術進行超視距控制，根據任務需要，在不同角度、不同距離直接可以進行工作，既可以在固定高空距離內進行全局拍攝，也可以自動調整距離和高度進行現場抓拍，為實際需要提供決策數據。無線遙控無人機利用遠程控制技術和攝像頭可以自動采集圖形數據，特別是在低空飛行中，可以對監測對象進行實時追蹤，其機載攝像頭可以獲取高分辨率圖形，并在熱視和夜視模式下，獲取更加完整的視頻資料。這種優勢特點可以用于對消防滅火救援現場進行監控，有效提高消防滅火救援能力[1]。

二、無線遙控無人機在消防滅火救援領域的應用優勢

（一）易燃易爆、化學火災事故中的偵察

無線遙控無人機可以在隨時可能爆破或者產生有毒氣體的環境中運行，為救援人員提供有利的信息，無線遙控無人機可以攜帶微型可燃氣體、有毒氣體檢測儀器對火災事故現場的有毒有害氣體濃度和擴散情況進行檢測，以此確定救援、防治路線，便于對現場火情變化情況進行監測，減少救援的盲目性、無效性。

（二）救援現場輔助監督和監控追蹤

無線遙控無人機可以通過航拍設備對高空或者高層建筑物進行監測，及時預測各種隱藏性火災隱患，也可以對消防滅火救援現場火情進行監控，并將消防檢查結果、現場火情圖像制作為空中監控視頻，和消防監控系統進行連接，以此實現大容量長時間圖像存儲、調用功能，且無線遙控無人機也可以通過智能終端進行遠程查看、遠程控制。另外，無線遙控無人機不僅可以對消防滅火救援現場進行災情偵察，也可以對不斷變化的火情火勢進行監控追蹤，為救援人員提供精準的災情信息。各級指揮人員可以及時了解火情變化情況，便于及時調整應急和救援方案，控制火災破壞范圍。

三、消防滅火救援領域應用無人機的技術需求

（一）增強可靠性

消防部門在火災事故現場開展救援工作時，會面臨各種復雜的環境，救援工作需要考慮風速、煙霧濃度、溫度、防水等因素，使用無人勘察機需要考慮現場的各種環境，具體如下：第一，抗風性，南方城市常年刮東南風和西北風，沿岸風力各不相同，無人機飛行過程中會受風力大小的影響，大風會為工作增添阻礙，為了保證安全首先抗風性需要提高。第二，無人機在滅火救援環境中要想正常工作，機身和內部運轉系統都需要有在高溫環境中正常運行的能力。一般無人機運轉排氣管可能會帶有火花，且會產生噪聲，對操作維護都有一定的要求，如果無人機飛行不穩掉落會產生起火和爆炸的問題，對此無人機飛行平臺需要具備耐高溫能力，才可以進入事故現場有效開展輔助救援工作。

（二）操作性

根據無人機巡航平均速度計算，其巡視范圍可達到2km，續航能力對單組電池也具有一定的時間限制，在航線巡查期間需要進行實時監控，巡查準備也需要預留一定的時間，且根據無人機飛行高度來看，無人機在火災事故現場飛行高度在200m 以下，因此需要考慮高層建筑最高高度，以滿足事故現場偵察需要。

（三）穩定性

無線遙控無人機圖像傳輸能力強，具有連續性，因此對圖像無線收發技術有著較高的要求。但是一般在無線傳輸的過程中，信號會受到隔絕干擾，因此無人機需要具有一定的抗干擾能力，才可以確保圖像傳輸過程中不出現信號中斷問題。

（四）集成兼容性

無人機在消防滅火救援過程中需要具備一定的擴展性能力，除此之外還需要有集成性和兼容性，所以無人機的操作也需要不斷練習，才可以順利進入事故現場周圍，對現場機動情況進行部署。特殊條件下，無人機也可以攜帶一些小型構件，配套系統攜帶重量一般有著嚴格的要求。進行視頻傳輸的同時，還需要提升系統之間相互協調工作的程度即兼容性，從而提高傳輸速度，以便于更好地服務消防滅火救援。

四、無線遙控無人機在消防滅火救援領域的具體應用

（一）明確無人機的三級配備模式

在消防滅火救援時需要考慮其配備模式，對此明確以下標準：第一，大隊級配備標準。根據各城市消防站建設等級或者消防中隊執行標準配備無人機，特勤大隊可以配備單兵背負式無人機。主要進行固定范圍內的偵察和短途巡航，便于在突遇事故時可以隨著搶險車隊第一時間出動，對于一些滅火救援任務較為特殊的需要根據具體情況選擇配備。第二，支隊級配備標準。支隊級別配備主要以自動控制飛行平臺為主，其可以進行短途巡航，以偵察、輔助救援為主，可以在應急響應時隨著支隊出動，進行火災救援。第三，總隊級配備標準。總隊級無人機配備主要以燃油機為主，其可以長途巡航，既可以進行日常偵察和輔助滅火救援，也可以進行監控，可以跟隨總隊出動，在全省內執行火災救援任務。

（二）科學應用無人機進行災情偵察

當火災事故發生時，無人機一般可以在以下幾方面開展偵察工作：第一，不需要考慮現場地形和環境條件，靈活開展偵察工作，對一些隱蔽性、突遇緊急情況的火災發生地，可以利用無人機代替消防人員進行現場偵察，提高偵察效率。第二，利用無人機增強偵察效率。利用無人機可以及時了解火災發生的原因、火災類型、火災破壞程度，針對性地制定救援對策，提高救援效率。第三，利用無人機可以減少人員傷亡。在一些空間狹小或者空氣稀薄的環境中，可以采用無人機代替消防救援人員進行火場偵察，有效偵察現場火災情況。第四，利用集成勘檢模塊進行監測。對于火災現場的一些有毒氣體、可燃氣體可以利用探測儀進行監測，以此獲取危險源關鍵信息，也可以攜帶一些測溫、測風速設備，精確了解火災現場的情況。

（三）輔助救援

利用無人機集成可以攜帶一些小型設備和儀器，可以在多種情況下靈活應用，其具體救援表現在以下幾個方面：第一，集成語音、擴音模塊信息傳遞。可以利用無人機在高空中傳遞指令，便于指揮消防人員有序進行救援，尤其是高空、高層建筑物火災事故現場，利用無人機可以有效解決救援指令問題；第二，為救援工作提供多個路徑，比如在山岳上救援時，信號網絡較差時可以使用無人機通信模塊作為臨時信息轉換臺，確保在特殊條件下也可以進行無線通信；第三，利用無人機進行應急測繪。使用無人機可以開展集成航拍緊急測繪工作，在獲取火災事故現場的信息數據后，可以及時給救援人員提供信息，以此對現場地形、救援工作進行規劃，便于救援工作有序開展。

（四）有效滅火

利用無線遙控無人機進行消防滅火救援是無人機在消防領域應用的未來發展優勢，無人機可以集成滅火彈、滅火劑、聲波滅火裝備，便于在復雜情況下有效進行滅火。對于高層建筑物的滅火救援工作，可以采用無人機攜帶水、泡沫、干粉等滅火劑，對高層建筑物內一些狹窄空間、易燃易爆物進行撲救，以控制火勢，降低其蔓延速度。無人機可以攜帶多個滅火彈和發射裝置，接近火源附近，通過遠程遙控功能向目標物射擊滅火彈，滅火彈進入室內可以轉變為噴射式的滅火劑，以此有效解決高層滅火難題。無人機也可以攜帶干粉滅火劑和玻璃破拆槍飛行在火場周圍，通過懸停平臺無線遙控系統對準目標，采用玻璃破拆槍發射高速沖擊彈，射穿玻璃，玻璃破碎后才能對室內有火的地方實施有效滅火。另外，無人機除了攜帶傳統的滅火設備以外，還有更先進的滅火設備——聲波滅火器。聲波滅火是采用聲波將火源周圍的氧氣驅散，讓火源缺少氧氣助燃而自動熄滅，能夠快速撲滅一些火勢較弱的火災。聲波滅火技術可以處理視野空曠地發生的火災和建筑小型火災，為消防員們提供有效的滅火方法，便于實施滅火撲救。

五、結語

總之，隨著無人機技術的成熟，其在消防領域中的應用優勢越來越顯著，應用功能也越來越強大，有效解決了傳統消防滅火救援只能人工勘察、監測的問題。各級消防部門需要科學利用無線遙控無人機，根據現場實際情況有效發揮無人機技術優勢，以此高效率完成滅火救援和搶險救援工作。