無人機在消防滅火救援實戰(zhàn)中的應用

羅捷

摘要：對無人機技術在消防滅火救援實戰(zhàn)中的應用展開了探討。首先結合無人機技術、圖像傳輸技術、通信技術以及擴音設備等，對無人機在消防滅火救援實戰(zhàn)中的現(xiàn)場火情監(jiān)控預警、火災偵察以及特殊火情位置確定等展開研究分析，發(fā)現(xiàn)無人機技術在消防滅火救援實戰(zhàn)過程中，能夠實現(xiàn)高空360°對火災現(xiàn)場進行偵察，并且通過無人機上搭載的不同滅火裝置與探測設備，還能夠使得無人機在火災現(xiàn)場起到輔助救援、監(jiān)控調度指揮、空氣監(jiān)測以及消防對話等作用，并將火災事故現(xiàn)場的情況實時傳送到消防指揮中心，為消防滅火救援作業(yè)提供極大便利。

關鍵詞：消防通信；滅火救援；圖像傳輸；消防無人機；救援實戰(zhàn)應用

火災是日常生活中比較常見的一種安全事故，一旦出現(xiàn)火災，若無法及時進行消防救援、撲滅火災源頭就會造成無法估量的后果。傳統(tǒng)的消防救援模式，現(xiàn)如今已經(jīng)難以充分滿足火災、山林救援以及抗洪搶險和化學藥品泄漏等事故的高質量救援任務需求。而無人機技術的不斷發(fā)展與完善，為消防滅火救援任務提供了新的解決方法，特別是無人機的航拍傳輸技術，在消防滅火救援任務中可以在消防救援隊伍未達到事故現(xiàn)場時就能夠將現(xiàn)場情況先傳輸?shù)较谰仍笓]中心，以此為消防滅火救援任務和方案設計提供信息支撐。以高層建筑為例，當高層建筑發(fā)生火災事故時，消防滅火救援隊伍很難快速深入現(xiàn)場內部，這時，無人機技術的應用能夠在消防救援隊伍達到火災現(xiàn)場前，將相關信息進行采集并傳輸?shù)街笓]中心，也可以通過無人機所搭載的通信模塊、擴音模塊以及高清攝像頭，將事故現(xiàn)場的具體情況實時傳輸?shù)街笓]中心[1]。由此可見，加強對無人機技術的研究非常有必要。

1 消防滅火救援實戰(zhàn)中無人機應用的關鍵技術分析

1.1? 通信技術

通信技術在無人機結構中的應用主要是通過將電池和視頻采集設備、無線圖像發(fā)射設備等固定在無人機底部位置，并將發(fā)射機與視頻源兩者進行連接，這樣一來就能夠構建一個完整的無線視頻發(fā)生系統(tǒng)，使得無人機在消防領域的探測、偵察、監(jiān)測、應急等方面，借助高分辨率圖像傳輸實現(xiàn)高空作業(yè)。

1.2? 監(jiān)測技術

監(jiān)測技術與無人機兩者的結合主要通過自身控制程序為主，實現(xiàn)無人機自動巡航監(jiān)測分析，從而可以獲取空氣中的污染情況并生成對應的分布圖。利用無人機還能夠實現(xiàn)對污染源展開全面監(jiān)控和分析，以此對污染源的具體情況進行評估，為后期精準治理工作提供相應的信息數(shù)據(jù)支撐。在火災、洪水等災害中，借助無人機監(jiān)測技術可以及時地獲取事故災害的具體情況以及特殊位置情況、事故發(fā)生點，并通過圖像傳輸功能將其傳輸至消防救援指揮中心，為消防救援決策與處理提供幫助[2]。

1.3? 圖像傳輸技術

1.3.1? 4G/5G圖像傳輸

進行消防滅火救援任務時，可以在4G/5G圖像傳輸當中利用5G設備實現(xiàn)4G圖像傳輸，圖像傳輸過程主要由5個部分組成：無人機、無人機的終端設備、4G/5G公網(wǎng)基站、火災事故地點和消防指揮中心。圖像傳輸流程為：由無人機對火災現(xiàn)場的情況進行拍攝，然后通過地面終端借助HDMI高清接口向公網(wǎng)基站發(fā)射信息，接著通過對通信指揮中心進行地址登錄，實現(xiàn)服務器連接，從而就可以獲得基站轉接的相關數(shù)據(jù)信息。

1.3.2? 微波圖像傳輸

該圖像傳輸設計主要是消防通信人員通過將無人機所拍攝到相關視頻數(shù)據(jù)借助便攜式發(fā)射終端，以微波的方式將圖像信息傳輸?shù)浆F(xiàn)場通信指揮車中的車載接收機中，然后由現(xiàn)場通信指揮車的車載發(fā)射機將其發(fā)送到消防救援指揮中心，幫助指揮人員實時了解火災現(xiàn)場的具體情況，還能夠實現(xiàn)指揮中心和現(xiàn)場的同步觀看。

同時，消防滅火救援工作中的無人機技術的應用，還能夠進一步促進消防應急通信和應急滅火質量的提高。因此，應用無人機在消防滅火救援任務中既能夠減少相關操作人員，還能夠增加點位，以此實現(xiàn)火災現(xiàn)場的同步圖像傳輸，從而使得消防滅火救援應急通信效率得到提升。此外，消防無人機管控平臺想要實現(xiàn)應急通信，還需要國標GB/T28181《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術要求》的協(xié)議的支持，才能夠實現(xiàn)無人機中音視頻圖像資源的集中[3]。

1.3.3? 通信與圖綜平臺對接

消防圖綜平臺與通信協(xié)議兩者之間的對接能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。這樣一來，只需要在指揮視頻系統(tǒng)當中通過實時調度的方式，就能夠對無人機的視音頻、飛控情況以及具體地理信息位置等信息進行顯示，也為消防滅火應急救援實戰(zhàn)指揮中心提供相應的數(shù)據(jù)信息支撐，并借助地圖打點功能，實現(xiàn)調度指揮效率的提高。然后，將無人機采集得到的影響數(shù)據(jù)生成二維地圖或者三維地圖，將火災現(xiàn)場的真實情況實時呈現(xiàn)出來。

2 無人機在消防滅火救援實戰(zhàn)中的應用研究分析

2.1? 火情偵察

受火災不可控因素的影響，消防滅火救援時火災現(xiàn)場充滿了不確定性。因此，針對火災現(xiàn)場燃燒面積較大、荷載較高以及現(xiàn)場地形相對特殊的地方，僅憑借消防救援人員通過肉眼的方式對火災現(xiàn)場的具體情況進行判斷很難實現(xiàn)。所以，可以在無人機上裝載可見光攝像機、紅外線成像設備等，根據(jù)預設的程序以及指令，實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的各種情況進行偵察，這樣一來利用無人機可以快速、高效、精準地獲得火災火點位置、火災現(xiàn)場燃燒的面積、火災蔓延的具體情況、現(xiàn)場是否存在被困人員以及是否存在其他危險物品等信息[4]。然后，將無人機所采集到的信息，借助圖像傳輸技術實時上傳至指揮中心，并將其信息進行記錄和保存。同時，為進一步提高火災現(xiàn)場情況信息的可靠性，還可以在無人機上裝配先進的GPS定位系統(tǒng)，利用衛(wèi)星通信的方式，實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的監(jiān)測精度提升。

此外，無人機操縱人員還可以通過對無人機配置，利用空中實時掃描的方式進行偵察，從全方面、多個角度對高層建筑中的火災發(fā)展情況進行監(jiān)測，然后將所監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)接入消防監(jiān)控系統(tǒng)與防護系統(tǒng)當中，最后利用無人機系統(tǒng)中的存儲設備中所保存的火災情況視頻文件和地面消防指揮控制系統(tǒng)進行連接，以此實現(xiàn)快速對相關視頻、圖片和文件進行查閱。

2.2? 信息采集與3D建模

結合消防滅火救援不同任務，可以選擇在無人機當中增添風速儀設備、視音頻設備、紅外線傳感器以及擴音模塊、應急滅火劑等模塊，利用4G/5G圖像傳輸方式、無線通信方式等，將無人機所拍攝到的火災現(xiàn)場具體情況實時傳輸?shù)较谰仍笓]中心，以此可以為消防滅火救援工作的決策方案設計提供相對可靠的數(shù)據(jù)信息支撐。同時，在消防滅火救援實戰(zhàn)過程中，還可以借助數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)無人機和衛(wèi)星通信指揮車、消防救援指揮中心等方面進行有效連接。而針對火災現(xiàn)場的火勢蔓延情況，無人機操縱人員可以利用無人機上搭載的3D建模系統(tǒng)，對無人機所拍攝出來的火災現(xiàn)場畫面進行精準測繪操作，從而將火災現(xiàn)場的每個角度以及方向進行立體還原。這樣一來，就能夠為火災現(xiàn)場的評估與目標測繪分析提供盡可能的精準信息[5]。

2.3? 調度指揮

無人機在消防滅火救援作業(yè)中，不僅起到了偵察的作用，還擁有監(jiān)控和指揮的能力。但想要充分發(fā)揮消防滅火救援調度指揮作用，需要借助無人機實時傳輸火災現(xiàn)場的視頻與圖像，然后根據(jù)火災情況進行指揮調度。如果遇到部分環(huán)境復雜的火災區(qū)域時，借助4G/5G圖像傳輸系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設備等，通過無人機可以向消防救援指揮中心實時傳輸火災重點區(qū)域現(xiàn)場的圖像，以此為消防滅火救援任務的調度指揮提供合理的輔助決策。此外，RTK差分定位技術在無人機中的應用能夠實現(xiàn)厘米級定位，利用該技術消防救援隊伍可通過無人機對火災現(xiàn)場拍攝的畫面，結合地圖制作出火災現(xiàn)場的高精度三維模型與二維正射圖，然后結合VR全景相機實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的高空全景進行實時圖像傳輸，以此促進指揮調度精準度的提升，并借助無人機信息的實時傳輸，為消防救援隊伍現(xiàn)場救援爭取更多的時間[6]。

2.4? 輔助搶險救援

無人機在消防滅火救援實戰(zhàn)中發(fā)揮了巨大的作用，不管是火災現(xiàn)場還是其他災難現(xiàn)場中，當常規(guī)的消防救援裝置難以充分滿足實際現(xiàn)場救援的需要，且救援人員也無法第一時間獲得事故現(xiàn)場的情況時，無人機的應用發(fā)揮著重要作用。

2.4.1? 拋投功能模塊

在無人機上裝載此功能模塊，可以幫助消防滅火救援隊伍快速精準地將應急救援應用水、食物以及救援安全繩或防毒面具等應急救援物資懸掛在無人機上，借助空投的方式，將對應的應急救援物資及時提供給災區(qū)被困人員，幫助被困人員迅速脫險。

2.4.2? 應急通信模塊

由于火災現(xiàn)場的情況復雜多變，單一的設備無法實現(xiàn)對事故現(xiàn)場的具體情況進行查看，因此為了可以及時構建火災現(xiàn)場與消防救援中心兩者之間的聯(lián)系，這時就可以通過無人機上裝載應急通信系統(tǒng)，將無人機作為無線中繼平臺，以此實現(xiàn)通信鏈路聯(lián)通，從而為消防滅火救援工作提供暢通服務[7]。

2.4.3? 應急照明功能模塊

通過在無人機上裝配照明裝置，將拍攝方向與照明方向兩者保持一致，這樣一來不僅可以提高無人機航空拍攝的效果，還能夠為消防滅火救援隊伍夜間救援工作提供照明服務和支持，從而有效保障消防人員與被困人員的安全。利用照明模塊還能夠引導被困人員進行逃生和疏散。

2.4.4? 滅火裝置搭載

針對高層建筑突發(fā)的火災事故，消防救援人員可以通過地面遙控無人機，利用滅火彈投放進行滅火，從而在火源中心實現(xiàn)對火災情況的控制。

2.4.5? 聲光對講機

借助擴音器設備和對講機，通過無人機可以實現(xiàn)對火災現(xiàn)場喊話，將相關信息及時傳遞給災區(qū)的被困人員，這樣既可以起到安撫被困人員情緒的作用，還能夠幫助被困人員進行逃生。而擴音器與揚聲器的搭載，其聲音傳播的距離一般在800m以內，其廣播角度在0°～180°之間，因此通過無人機遠程應急廣播播報可將向被困人員或者消防滅火救援隊提供相關信息傳遞，保障消防滅火救援任務的順利開展。

2.5? 自動巡查系統(tǒng)設計

通過將無人機與自動巡查系統(tǒng)兩者之間建立起通信機制，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)方面的同步交換，并且在線進行任務管理時，可以針對無人機的作業(yè)過程進行實時的管理。因此，在消防滅火救援實戰(zhàn)中，構建火災事故現(xiàn)場和消防救援指揮中心的通信，幫助指揮中心對消防滅火救援任務進行全面實時監(jiān)管。并且，借助此系統(tǒng)還能夠對無人機的飛行數(shù)據(jù)進行收集，可以幫助對無人機的飛行進行調整。利用5G通信技術可以將無人機所拍攝的高清圖像實時傳輸?shù)窖膊橄到y(tǒng)上，幫助指揮中心及時全面地把控火災現(xiàn)場的動態(tài)，并為消防滅火救援決策提供合理科學的支持。

2.6? 空氣質量檢測與火情定位

首先，在無人機上搭載空氣監(jiān)測裝置能夠實現(xiàn)從高空對火災現(xiàn)場的空氣質量進行動態(tài)監(jiān)測，以此判斷大氣污染狀況，還可以在無人機上裝置相關智能傳感器設備和高清攝像頭，利用通信系統(tǒng)將所采集得到的數(shù)據(jù)及時反饋到地面大氣監(jiān)測系統(tǒng)上，由地面工作人員通過對無人機所監(jiān)測到的大氣數(shù)據(jù)進行處理分析，對火災事故現(xiàn)場的具體情況進行深入偵查。其次，在無人機上裝置毒氣體探測裝置或可燃氣體裝置，可以實現(xiàn)對火災現(xiàn)場中是否存在危險物品進行精準判斷，從而保障救援隊伍的行動安全。最后，受火災現(xiàn)場情況不可控的影響，消防救援隊伍在進入火災現(xiàn)場進行滅火時，難以對火災的后期走向進行判斷，這時就可以借助無人機設備，通過高空監(jiān)測與分析，幫助消防隊伍實時掌握火災動態(tài)情況，還能夠通過對氣體條件、風向等進行測量，根據(jù)其測量結果利用系統(tǒng)對火災火點進行定位與火情情況預測分析。這樣一來能夠及時發(fā)現(xiàn)可能會發(fā)生火災隱患的地方，從而引導消防救援隊伍對存在危險的火點進行滅火處理[8]。

3 結語

綜上所述，將無人機應用在消防滅火救援實戰(zhàn)中，可以搭載網(wǎng)絡通信模塊、高清攝像功能以及擴音模塊，如高清攝像功能，可以借助無人機對火災現(xiàn)場的實際情況進行偵察并將當時的具體情況通過圖像傳輸?shù)较乐笓]中心，以此幫助指揮中心對火災現(xiàn)場的情況進行全面掌控，并為消防滅火救援方案制定提供相應的依據(jù)和支撐。這樣不僅可以充分保證消防滅火救援實戰(zhàn)操作的準確性，還能夠促進消防救援任務的效率得到進一步提高。而通信模塊的搭載，同樣為消防滅火救援實戰(zhàn)提供了支撐。同時，將飛控設備、通信技術以及人工智能技術等先進技術融入消防無人機中，可實現(xiàn)對火災災情的偵察、圖像傳輸以及擴音等功能改進，從而推動了“智慧消防”建設的健康發(fā)展。

參考文獻：

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（31）：281-282.

Application of drone in fire fighting and rescue

Luo Jie

（Kunming Municipal Fire and Rescue Brigade， Yunnan Kunming 650000）

Abstract： The application of drone technology in fire fighting and rescue is discussed. Firstly， combined with drone technology， image transmission technology， communication technology and sound amplification equipment， etc.， the on-site fire monitoring and early warning， fire reconnaissance and special fire location determination of drone in fire fighting and rescue are researched and analyzed. It is found that drone technology can realize 360 ° high-altitude reconnaissance of the fire scene in the actual combat process of fire fighting and rescue. And through the different fire devices and detection equipment carried on the drone， the drone can also play the role of auxiliary rescue， monitoring and dispatching command， air monitoring and fire dialogue at the fire scene. The situation of the fire accident scene is transmitted to the fire command center in real time， which provides great convenience for fire fighting and rescue operations.

Keywords： fire communication; fire fighting and rescue; image transmission; fire drone; rescue practical application