無人機在消防滅火救援工作中的運用

王思迪

（廣州市公安消防局 廣東廣州 510000）

無人機在消防滅火救援工作中的運用

王思迪

（廣州市公安消防局 廣東廣州 510000）

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和消防部隊職能的拓展，公安消防部隊滅火救援工作面臨著巨大風(fēng)險與挑戰(zhàn)。特別是地形復(fù)雜的地震救援、情況多變的大型火災(zāi)現(xiàn)場、高層建筑規(guī)模的不斷擴大、消防車輛器材配備的局限和各種潛在危險性，對于我們?nèi)绾卧跍缁鹁仍袆又袦?zhǔn)確、及時地獲取火場信息，快速高效實施決策部署，成為消防滅火救援工作中的一大難題。即便是一個普通的火災(zāi)，對受災(zāi)者、火災(zāi)周圍群眾和消防員來說，都存在著大量的潛在危險，火災(zāi)引起的有毒氣體和濃煙對周圍的道路交通也會造成巨大危害。我國無人機應(yīng)用技術(shù)及系統(tǒng)解決方案的成熟運用，使得無人偵察機平臺結(jié)合視頻、紅外等監(jiān)控及傳送設(shè)備，通過空中對復(fù)雜地形和大型結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行火災(zāi)隱患巡查、現(xiàn)場救援指揮、火情偵測及防控。無人機的出現(xiàn)，可以有效地解決一些局限性問題，為消防滅火救援工作提供新手段。

1 無人機的簡介

無人機是無人駕駛飛機的簡稱，最初主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中。由于自身的體積小、使用方便和對環(huán)境要求低等優(yōu)勢，被逐漸運用于民用領(lǐng)域。近年來，自然災(zāi)害的頻發(fā)，無人機得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并運用于消防領(lǐng)域。它是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置的非載人飛機，包括無人直升機、固定翼機、多旋翼飛行器等。從某種角度來看，無人機可以在無人駕駛的條件下完成復(fù)雜空中飛行任務(wù)和各種負(fù)載任務(wù)，也稱為“空中機器人”。

由于采用了技術(shù)先進(jìn)的飛控平臺及前后臺視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，配合完善的飛行及地勤保障系統(tǒng)，無人機可對地面實施完備的長時間空中監(jiān)控，從而實現(xiàn)較低的綜合成本對傳統(tǒng)手段無法涉足的區(qū)域進(jìn)行實時監(jiān)控和輔助救援，其智能化和先進(jìn)性突出體現(xiàn)在巡查路徑規(guī)劃、智能分析地域情況、定點環(huán)境持續(xù)監(jiān)控、火情報警等，并且在制定應(yīng)急預(yù)案、建立快速響應(yīng)機制、現(xiàn)場火情存檔與取證等方面充分發(fā)揮技術(shù)防范手段的重要作用。

2 無人機的特點

無人機的特點是成本低，易操縱，具有高度靈活性，高度適應(yīng)性和安全穩(wěn)定性。能夠攜帶一些重要的設(shè)備從空中完成特殊任務(wù)，比如空中偵察、空中監(jiān)視、緊急救援等。在處理自然災(zāi)害、事故災(zāi)難以及社會安全事件等方面能發(fā)揮出重要作用。

（1）便于攜帶、靈活機動。一般的無人機只有100kg以下的重量，只需要1～2人就可以完成制定的操作任務(wù)。在道路不暢，交通中斷的情況下，徒步就可以攜帶至災(zāi)害事故現(xiàn)場，對地形要求低，所以具有很強的靈活性。此外，無人機的飛行速度易于控制，轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性好，受氣候和環(huán)境條件限制非常小，獲取影像的速度非常快，可在5km范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠發(fā)揮偵查作用。在我們滅火救援的過程中，便于攜帶到現(xiàn)場，減少官兵的負(fù)重量，兩個人就可以通過無人機完成大量的信息采集。

（2）偵查有效、視野開闊。無人機可以通過寬帶、數(shù)據(jù)鏈技術(shù)實現(xiàn)超視距控制，從而具有很全面的視野，依據(jù)現(xiàn)場需求，可以從不同角度、不同的距離在不同的光線條件下進(jìn)行作業(yè)。既可以實現(xiàn)在高空對目標(biāo)進(jìn)行全局性拍攝，也可以調(diào)整距離和角度，按需抓拍對現(xiàn)場決策有重要幫助的照片。如果在我們消防領(lǐng)域，給無人機配備熱視或紅外等夜視功能，可以使它收錄的視頻更加全面。這樣的方式為實現(xiàn)災(zāi)害事故現(xiàn)場實時空中監(jiān)控提供了有力保證，能有效提升消防部隊滅火救援的偵查能力?？梢詫崟r監(jiān)控事故地點的環(huán)境、氣象等特殊情況，便于我們消防隊員快速地了解當(dāng)?shù)厍闆r，少走彎路，合理有效地提前對災(zāi)害情況進(jìn)行分析和決策。

（3）實時監(jiān)控、操作簡單。無人機的遠(yuǎn)程視頻傳輸與控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)和接口接入地面站，通過運營商光纖接入公網(wǎng)，只需通過遙控攝像機及其輔助設(shè)備，就能直接觀看無人機的攝像頭實時視頻。當(dāng)接入公網(wǎng)后，可以通過電腦、手機等多種形式的載體實現(xiàn)對無人機的控制。它的實際操作也并不復(fù)雜，只要掌握好飛行、音視頻控制和其他操作，便能有效地發(fā)揮效能。只要學(xué)好最基本的操作程序，就能通過無人機實時對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，既節(jié)省了人力物力，又能防止不必要的人員傷亡，特別是處于自然災(zāi)害多發(fā)的地段。

（4）性能穩(wěn)定、安全可靠。無論面對暴雨、高溫、臺風(fēng)、泥石流等惡劣的天氣環(huán)境；或者易燃易爆、塌陷、有毒等嚴(yán)重事故災(zāi)害現(xiàn)場；抑或山岳、峽谷、溝壑等極端地理環(huán)境，無人機技術(shù)能有效避免滅火救援行動中存在的局限性。既確保消防官兵的自身安全。又能通過對現(xiàn)場情況的跟拍、追蹤，為事故處置的指揮決策提供安全可靠的依據(jù)，能夠最大限度地控制災(zāi)情發(fā)展，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。一旦災(zāi)害事故發(fā)生，即使調(diào)派大量的人員和物質(zhì)進(jìn)入災(zāi)害地區(qū)，都可能隨時增加危險性，無人性的穩(wěn)定性工作，能夠減少我們很多麻煩。機器沒了，我們可以去研究和創(chuàng)造，但是生命只有一次，利用好手中的有限資源，可以幫助我們解決更多的難題。

當(dāng)突發(fā)性自然災(zāi)害發(fā)生時，無人機可以快速飛抵災(zāi)區(qū)現(xiàn)場，能夠?qū)ΜF(xiàn)場進(jìn)行高質(zhì)量的視頻以及音頻的實時采集，及時傳送到指揮中心，供指揮者進(jìn)行判斷和決策，使救災(zāi)現(xiàn)場工作組的調(diào)查能力大大增強，提高信息獲取的安全性和可靠性。搭載擴音設(shè)備對現(xiàn)場進(jìn)行喊話，向現(xiàn)場群眾及時傳遞有關(guān)信息，搭載生命探測儀幫助搜尋生命跡象，使救援隊伍更迅速、安全地采取救援行動，可將小量急需的救援物資直接空投到救援人員和車輛暫時無法到達(dá)的地方。

3 無人機在消防部隊?wèi)?yīng)用的技術(shù)需求

針對消防部隊面對的災(zāi)害事故現(xiàn)場實際情況，無人機在消防部隊的運用還應(yīng)達(dá)到一定的技術(shù)要求。

（1）可靠性。消防部隊面對的各種災(zāi)害現(xiàn)場，特別是火災(zāi)現(xiàn)場，應(yīng)用環(huán)境更為復(fù)雜，需考慮風(fēng)速、煙霧、溫度以及防水等各種環(huán)境因素，因此，無人偵察機首先要能滿足現(xiàn)場的惡劣環(huán)境使用條件：①抗風(fēng)能力方面。在高層建筑附近飛行時，瞬時風(fēng)力可能接近6～8級，因此，其抗風(fēng)能力要達(dá)到6級以上；②防煙霧能力。由于火災(zāi)現(xiàn)場存在大量水霧和煙霧，要求無人偵察機有較強的抗水和抗煙霧能力；③耐高溫和防爆能力。由于無人機使用汽油發(fā)動機，排氣管帶有火花，同時噪音大、操作維護(hù)專業(yè)化程度高、運行成本較高，且一旦飛機失控墜落，也會帶來潛在的起火、爆炸等隱患，因此要求飛機平臺應(yīng)當(dāng)具有一定的耐高溫能力；④夜視和防水能力。由于災(zāi)害發(fā)生的時間、環(huán)境不可預(yù)知，因此應(yīng)當(dāng)配備具有紅外夜視功能的攝像頭，并建議配備輔助光源。

（2）操控性。以18km/h無人機巡航平均速度計算，其可巡視范圍在2km工作半徑內(nèi)，續(xù)航能力要求達(dá)到單組電池平均30min以上，航線巡查要求能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷監(jiān)控，兩次巡查準(zhǔn)備間隙少于15min；另外，災(zāi)害事故現(xiàn)場多數(shù)飛行高度在200m以下，考慮到高層建筑最高高度，達(dá)到0到300m飛行高度應(yīng)可滿足日常現(xiàn)場偵查需要。

（3）穩(wěn)定性。無人機的圖像傳輸應(yīng)當(dāng)力求清晰、連續(xù)，因而對圖像的無線收發(fā)均有較高的要求；通過無線傳輸易出現(xiàn)干擾，因而要求無人機必須有一定的抗干擾能力，從而達(dá)到在使用過程中圖像能夠不間斷。

（4）集成兼容性。無人機在消防部隊的應(yīng)用中要實現(xiàn)很多擴展功能，必須擁有良好的集成和兼容性。因此，在滿載重量方面，考慮日常訓(xùn)練及使用配備的機動要求，無人偵查機需能便攜或車載到達(dá)現(xiàn)場附近，單兵進(jìn)入現(xiàn)場機動部署，緊急情況下拓展攜帶器材，因此要求整套系統(tǒng)攜帶重量不超過50kg；此外，在實現(xiàn)視頻傳輸外，要實現(xiàn)其他輔助功能的集成和傳輸。

（5）嚴(yán)謹(jǐn)性。若配備無人機，必然需要對操作人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，因此必須形成一套訓(xùn)練考核機制，形成無人機日常管理和使用機制，操作員必需定崗定位，確定使用場地和人員。必須形成一套完善的售后維護(hù)保養(yǎng)機制，確保無人機保持良好的使用常態(tài)。

4 無人機在消防滅火救援工作中的應(yīng)用

由于無人機在消防領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，很多功能尚處于摸索階段，相關(guān)的條件設(shè)置還不夠完善，在滅火救援應(yīng)用方面還不能形成戰(zhàn)斗力。就目前而言，北京和上?？傟犚呀?jīng)開始無人機在消防滅火救援中的應(yīng)用探索，這需要花費好大的精力和時間，去探究無人機是否符合我們消防在實際工作的需求，是否能完成初步的火場偵查、勘測，是否真正可以運用到我們消防領(lǐng)域中。

我覺得無人機在消防領(lǐng)域的應(yīng)用推廣后，必將豐富消防部隊實施火場偵查的手段和滅火救援方式，其應(yīng)用前景十分廣闊。它在消防滅火救援中的作用主要體現(xiàn)在：

（1）提升及時準(zhǔn)確偵查火情的能力。在特殊的災(zāi)害環(huán)境和地理條件下，消防隊員無法到達(dá)偵查地點時，可以借助無人機快速飛抵災(zāi)害現(xiàn)場，獲取災(zāi)情信息，為指揮決策提供重要依據(jù)；

（2）提高掌握整體災(zāi)情的能力。利用無人機拍攝結(jié)果進(jìn)行對比分析，可以初步評估災(zāi)害損失程度，及時把握災(zāi)害現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；

（3）提供災(zāi)情的信息。在災(zāi)害現(xiàn)場，消防無人機可以全方位的進(jìn)行監(jiān)控，為消防部隊滅火救援工作的統(tǒng)籌計劃、快速撤離和戰(zhàn)勤保障提供關(guān)鍵信息；

（4）提供后勤保障。在事故現(xiàn)場，救援人員很難進(jìn)入災(zāi)區(qū)實施搜救，可以空投補給物質(zhì)，維持基本的生活所需，也可以對深入內(nèi)部的救援人員提供一定得保障需求。

將無人機運用于消防營救指揮的話，不僅可以避免交通堵塞而迅速趕到現(xiàn)場，現(xiàn)場實時監(jiān)視火情和蔓延方向，還可以勘察人員逃生路線，確定疏散范圍，指揮滅火和搜救。

據(jù)統(tǒng)計，我國受災(zāi)害影響的人口約2億人，其中因災(zāi)死亡數(shù)千人，需轉(zhuǎn)移安置300多萬人，農(nóng)作物受災(zāi)面積4000多萬公頃，成災(zāi)2000多萬公頃，倒塌房屋300萬間左右。從災(zāi)害地區(qū)劃分看，全國有74%的省會城市以及62%的地級以上城市位于地震烈度VII度以上危險地區(qū)，70%以上的大城市、半數(shù)以上的人口、75%以上的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，分布在氣象、海洋、洪水、地震等災(zāi)害嚴(yán)重的地區(qū)。每年因自然災(zāi)害、事故災(zāi)害和社會安全事件等突發(fā)公共事件造成的人員傷亡逾百萬，經(jīng)濟損失高達(dá)數(shù)千億。

無人機因其自身的特點和優(yōu)勢，在消防領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用前景，是提高消防實戰(zhàn)能力的需要。雖然目前我們還處于起步階段，一些技術(shù)還需創(chuàng)新發(fā)展，但是需要我們共同努力，使無人機融入到我們消防工作中，就能使它發(fā)揮最大的效益。如果我們還是按照傳統(tǒng)救援方式來應(yīng)對災(zāi)害事故的發(fā)生，那么必然帶來諸多風(fēng)險，解決不了實際存在的經(jīng)濟損失和人員傷亡。四川、玉樹地震災(zāi)害發(fā)生后，我們可以看到日本、俄羅斯等發(fā)達(dá)國家的救援力量已經(jīng)開始使用無人機進(jìn)行救援，無人機已陸續(xù)在世界各地?fù)?dān)負(fù)起生命財產(chǎn)救援的任務(wù)。如果在事故現(xiàn)場，無人機的出現(xiàn)能夠更及時，或許我們身邊許許多多消防員身上的悲劇就不會發(fā)生。

D631.6

A

1004-7344（2016）13-0328-02

2016-4-12

王思迪（1983-），女，本科，主要從事消防滅火救援工作。