無人機通信技術在火場監測與救援中的應用

摘要：無人機憑借高空視角與靈活性，有效彌補了傳統救援手段的不足，能夠提供實時數據傳輸與環境監測，為指揮中心提供精準決策支持。在火災救援中，無人機不僅助力實時火場監控，還能執行物資投送、人員搜救及滅火輔助等任務。通過先進的通信技術，無人機突破了火場中的通信難題，促進了各類救援力量的高效協同。通過探討無人機通信技術在火場中的多維應用，充分展示了其在提升救援效率、確保人員安全等方面的巨大潛力。

關鍵詞：無人機通信技術；火場監測；火災救援

中圖分類號：D631.6" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）12-0037-03

無人機技術不僅能夠突破傳統救援手段的局限，還能在復雜環境下提供關鍵的監測與救援支持。無人機的靈活性和高效的數據傳輸能力，使其在火場監測與救援中扮演著越來越重要的角色。本文旨在深入探索無人機通信技術在火場監測與救援中的廣泛應用，剖析其技術內核、發展脈絡及實戰應用。

1 無人機通信技術概述

1.1" 無人機技術基礎

無人機是一種集成了飛行平臺、傳感器系統、控制系統與動力系統的精密飛行器。飛行平臺與動力系統為無人機提供穩健的飛行支撐與持久的動力源泉。傳感器系統則如同無人機的“感官”，通過熱成像、高清攝像頭等，實時捕捉火場的每一個細節?？刂葡到y則是無人機的“大腦”，不僅負責導航與定位，還能在火場這一復雜環境中，根據任務需求靈活調整飛行狀態，確保無人機能夠安全、高效地完成任務。而在這其中，無人機通信技術的角色尤為關鍵。它如同一條無形的紐帶，將火場的實時信息源源不斷地傳輸至指揮中心。指揮人員能夠迅速掌握火場動態，精準判斷火勢，為救援部署提供有力的數據支撐。

1.2" 無人機通信技術在消防領域的應用前景

無人機能夠迅速進入火災現場，提供高效的實時數據反饋，為指揮決策提供有力支持?；饒鐾h境復雜、信息傳遞困難，傳統的通信手段難以滿足需求。無人機憑借其靈活性與高效的數據傳輸能力，能夠在災難發生初期，迅速獲取現場圖像、氣體濃度、溫度等重要信息，為現場指揮中心提供決策依據。

未來，隨著通信技術的不斷發展，無人機將能夠通過更為高效的網絡，如5G網絡乃至未來的6G網絡，與地面指揮中心實現零延遲通信，大幅提升火場救援的協調效率，確保人員和物資的快速部署。無人機通信系統的智能化也將增強其自主判斷和決策的能力，能夠在火災發生時自動執行預設任務，從而提高整個救援系統的響應速度和效果。

2 無人機通信技術在火場監測中的應用

2.1" 火場實時監測

2.1.1" 高空視角與廣域覆蓋

火場往往是一個充滿復雜變數的環境，傳統的地面監測手段在許多情況下受到極大限制。無人機借助其空中視角，能夠以較高的飛行高度迅速覆蓋火場的廣闊范圍，捕捉地面救援人員難以觸及的信息。通過搭載高清攝像頭、紅外熱成像儀等傳感器，無人機不僅可以實時呈現火場的全貌，還能幫助識別火源的具體位置和火勢的發展。特別是在火災初期，無人機憑借其快速響應能力，能夠及時提供現場影像，有效彌補人工偵查的滯后性。高空視角的優勢，使得無人機能夠在瞬息萬變的火場中，及時發現火災蔓延的趨勢，為指揮中心提供準確的決策依據。

2.1.2" 實時數據傳輸與處理

無人機不僅是火場的“眼睛”，也是信息的高速傳遞者。通過先進的通信技術，無人機能夠將現場采集的數據迅速傳回指揮中心，確保決策者可以實時掌握火場的動態。這些數據包括火場的溫度、氣體濃度、風速等重要信息，能夠為火災撲救提供全方位的支持。傳統的通信手段在火場中往往受環境的影響，導致信號不穩定或中斷，而無人機通過自有的通信系統，如4G/5G網絡或衛星通信技術，能夠在火場中建立一個穩定的數據傳輸通道，不僅提高了信息傳輸的效率，也降低了由于信息滯后帶來的風險。

2.2" 災情評估與預警

2.2.1" 火災蔓延趨勢分析

無人機在火場監測中的重要應用是對火災蔓延趨勢進行實時評估。通過搭載高精度的傳感器與高分辨率的影像設備，無人機能夠細致地捕捉到火場的火勢發展和蔓延路徑。火災蔓延不僅與火源位置有關，還受風向、地形以及可燃物分布等多種因素的影響。無人機能夠快速識別這些因素，結合實時監測數據，預測火災未來幾小時內可能蔓延的方向和速度。通過精確的火災蔓延趨勢分析，指揮中心能夠在火勢尚未達到關鍵區域時，及時部署人員和資源，避免火災進一步擴展，減小火災造成的損失[1]。

2.2.2" 危險區域劃定與預警

火場中存在難以察覺的危險區域，這些區域往往因溫度過高或有毒氣體濃度升高而增加救援難度。火災蔓延迅速且現場環境復雜，傳統的地面監測手段難以在短時間內全面識別這些危險區域。無人機的高效掃描能力可以快速對火場環境進行評估，通過搭載熱成像儀和氣體傳感器，實時捕捉火場的溫度變化和氣體泄漏情況。這些技術不僅能發現火場中的高溫積聚區域，還能識別有毒氣體泄漏的風險。無人機所獲取的實時數據和圖像會被快速傳送至指揮中心，指揮員能根據這些信息及時調整救援策略，確保人員安全和資源的合理配置。

2.3" 指揮調度輔助

2.3.1" 實時現場反饋

火場的復雜性要求指揮中心具備快速準確的現場反饋機制，才能在最短時間內作出有效的決策。無人機作為空中偵查平臺，能夠提供動態的現場反饋，無論是火勢變化、氣象變化，還是人員部署情況，都可以通過無人機的實時傳輸系統，第一時間傳送至指揮中心。通過無人機的實時視頻和數據傳輸，指揮人員可以清晰了解火場的全貌，迅速判斷火災危險性，并根據火場的實際情況，及時調整滅火和救援方案。

2.3.2" 調度決策支持

在復雜的火場環境中，及時準確的指揮決策至關重要。無人機可以通過多種傳感器和成像技術，為指揮人員提供決策支持。當火場情況發生變化時，指揮員能夠迅速判斷火勢的變化與擴展趨勢，準確定位火源以及可能的蔓延路徑。這種實時反饋大幅縮短了信息傳遞的時間，使得指揮調度能夠更為迅速和精準。指揮中心依據無人機提供的地理信息、火場溫度分布以及危險區域劃定，迅速調整救援資源的配置，并根據火場實際情況制定最佳的救援方案。

3 無人機通信技術在火場救援中的應用

3.1" 救援物資投送

火場的復雜地形和危險環境使得傳統的地面運輸方式無法迅速完成救援物資的投送。無人機的精準定位技術使得其在火場物資投送中具有不可替代的優勢。借助先進的定位系統，如GPS和實時地理信息系統（GIS），無人機能夠實時更新火場動態，精準確定物資投送的位置。無論是滅火器材、急救包還是水源，傳感器提供的數據能夠幫助無人機飛行平臺進行精確導航，使得投放的物資能夠直接送達所需地點。高空飛行視角不僅能夠避開火場的阻礙，還能在動態環境下調整投放路線，確保物資投放的時效性和準確性，最大程度減少對現場救援力量的依賴[2]。

3.2" 被困人員搜救

3.2.1" 生命探測與定位

被困人員的搜救極具挑戰性，尤其是在火場中，煙霧、火勢以及復雜的地形都大大增加了搜救難度。無人機搭載的生命探測技術能夠幫助快速定位被困人員的具體位置。現代無人機配備了熱成像儀、生命探測器等先進傳感器，這些設備可以通過感知被困者體溫的微小變化，迅速識別出人員所在的位置。即使在煙霧彌漫或火光四射的環境下，熱成像技術也能穿透障礙，精確定位被困人員的生命體征[3]。

3.2.2" 搜救路徑規劃與實施

火災現場的復雜地形和不斷變化的火勢讓傳統的搜救方式受限，而無人機通過實時的地面掃描和高精度的地圖繪制，可以為救援人員規劃出安全、有效的路徑。無人機能夠結合環境數據，判斷哪些區域尚可通行，哪些地方潛藏危險，從而避免無謂的風險。通過其搭載的智能算法，能夠對火場區域進行智能劃分，確定最佳搜救路線。救援人員根據無人機提供的路徑指引，可以避免進入火勢猛烈的區域，減小被困人員救援的難度，同時提升救援效率。

3.3" 滅火作業輔助

3.3.1" 滅火劑精準投放

火災撲滅過程中，滅火劑的及時、精準投放是決定撲滅效果的關鍵。無人機通過其精確的定位系統和動態調整能力，能夠將滅火劑精準地投放到火源的核心區域。在火場的復雜環境中，地面隊員無法靠近火源，尤其是在火勢迅速蔓延的情況下，傳統滅火方法往往受限。無人機通過搭載不同類型的滅火設備（如水霧、泡沫滅火器等），可以快速空投滅火劑，直接對火源進行打擊，減少撲滅過程中的延誤時間。在快速反應的同時，無人機的多重傳感器還能實時反饋火場變化，使滅火方案隨時得到調整，確保滅火效果的最大化。

3.3.2" 協同滅火作業策略

火災撲救不僅需要單一的滅火手段，還需要多種滅火設備的協同作業。在這種情況下，無人機的應用能夠充分發揮其協同作用。借助無人機的實時通信能力，可以實現不同滅火平臺之間的信息共享與作業協同。無人機在火場中能夠快速感知火源的變化情況，將信息實時傳遞給其他滅火設備（如地面消防車、滅火機器人等），進而協調不同設備的作業行動。無人機不僅能夠作為滅火前線的先鋒，提前偵查火場情況，還能在滅火過程中提供空中視角，實時監控滅火效果，指導地面力量的進一步行動[4]。

3.4" 通信中繼與信息共享

3.4.1" 通信中繼功能實現

在火災救援現場，通信的順暢是確保行動高效與安全的關鍵。然而在火場內部，由于煙霧、火焰和建筑物結構的阻隔，傳統的通信手段極易受到影響，信號中斷或延遲不僅會導致信息傳遞的滯后，嚴重時還會威脅救援行動的整體效率。無人機技術作為移動的通信中繼站，能夠在火場內外建立穩定的通信通道。當地面通信設備無法正常工作時，無人機的空中中繼功能能夠有效穿透煙霧與火焰的阻隔，將火場內的信息實時傳輸給指揮中心。不僅確保指揮員與現場救援隊員之間的實時溝通，還能為其他救援設備提供通信支持，實現多方協同作戰，提高救援效率。

3.4.2" 救援信息共享平臺

無人機搭載的高效通信系統，如空中的信息橋梁，將火場的實時數據與圖像不斷傳送至指揮中心。這些寶貴的信息在共享平臺上得以匯聚、處理，并直觀呈現出來。決策者借此得以全面掌握火場動態，迅速做出應對決策。各救援隊伍間依托這一平臺實現了信息的無縫共享，不僅能了解彼此的作業進展，還能協同作戰，有效規避了重復與無效行動。這一平臺以統一的通信架構打破了信息壁壘，實現救援力量的緊密協作，極大地提升了救援響應的速度與執行力。

4 結束語

無人機通信技術的應用為火場救援帶來了革命性的改變，尤其在實時數據傳輸和動態指揮調度方面，提供了前所未有的優勢。盡管仍面臨環境復雜、技術標準化等挑戰，但隨著技術的進一步發展和優化，無人機在火災應急響應中扮演越來越重要的角色。未來，智能化和自主化無人機的引入將進一步提升救援效率，減少人員傷亡，并推動火場應急管理的現代化進程。

參考文獻

[1]陳澤.無人機應用于消防滅火救援工作中的對策探析[J].今日消防，2020，5（2）：18+20.

[2]張森涵，周旭.大數據時代高新技術在滅火救援工作中的應用研究[J].國際援助，2023（3）：10-12.

[3]鄭鈺.消防戰訓中無人機應用與戰術優化研究[J].消防界（電子版），2024，10（12）：34-36.

[4]蔡志勇，張念慈.小型無人機在森林防火中的應用探討[J].森林防火，2023，41（1）：78-80.