無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用

戴建林

【摘要】? ? 本文主要探討的是無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的各類(lèi)應(yīng)用情況，主要包括偵查、拋投、廣播、照明、滅火等，通過(guò)探討和分析，希望能為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 無(wú)人機(jī)? ? 消防? ? 滅火救援

近年來(lái)，高層建筑越來(lái)越多，大城市高層建筑所面臨的火災(zāi)安全問(wèn)題也日益嚴(yán)重，超高層建筑火災(zāi)的撲救已經(jīng)成為了一個(gè)世界性的難題。面對(duì)日益復(fù)雜的任務(wù)，擔(dān)負(fù)著滅火救援任務(wù)的消防部隊(duì)所面臨的危險(xiǎn)也越來(lái)越多。

在石化危險(xiǎn)化學(xué)品處置、地震災(zāi)害救援、防汛搶險(xiǎn)、山地救援、公路救援、大跨度大空間等任務(wù)中，傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)勘查方法的局限性日益突出。消防部隊(duì)官兵的安全問(wèn)題同樣引起了人們的廣泛關(guān)注。

無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用突破了此項(xiàng)工作的難度，使得火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的信息能夠更準(zhǔn)確的獲取，進(jìn)而實(shí)施有效的救援策略，大大提高了消防救援工作的效率;無(wú)人機(jī)在消防救援工作中具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2015年8月12日，天津港發(fā)生特大火災(zāi)爆炸事故，由于爆炸后遺留大量危險(xiǎn)化學(xué)品和有毒氣體，救援現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行傳統(tǒng)的災(zāi)害調(diào)查手段。公安部消防局緊急調(diào)動(dòng)北京、天津、河北、山西共7支無(wú)人機(jī)分隊(duì)和11架消防無(wú)人機(jī)通宵到達(dá)天津，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了80多次偵察飛行。它為指揮部提供了大量事故現(xiàn)場(chǎng)和災(zāi)害情況的第一手詳細(xì)動(dòng)態(tài)圖像，在現(xiàn)場(chǎng)決策指揮中發(fā)揮了重要作用。

2018年1月19日，兩名澳大利亞男孩被卷入海浪中，救援隊(duì)派出無(wú)人機(jī)對(duì)其進(jìn)行救援。隨后將兩艘充氣救生艇投放至兩名男孩身邊，使他們隨著海浪的沖擊安全的返回了岸邊，成功地完成了世界上第一個(gè)無(wú)人機(jī)水上救援任務(wù)。

一、無(wú)人機(jī)的基本特點(diǎn)

1.1安全性能好，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)成本低

無(wú)人機(jī)（UAV）具有運(yùn)行成本低、機(jī)械連接件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆卸、更換、維修方便、訓(xùn)練周期短、熟悉掌握快、體積小、起降要求低、無(wú)專用跑道等優(yōu)點(diǎn)?？梢源怪逼鸾岛蛻彝＃w到危險(xiǎn)區(qū)域或惡劣天氣下飛行并獲得精確和實(shí)時(shí)的目標(biāo)檢測(cè)信息。

1.2飛行高度低，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，執(zhí)行任務(wù)能力強(qiáng)

無(wú)人機(jī)可分為半自主控制模式和完全自主控制模式。它可以手動(dòng)設(shè)置和操縱的飛行高度和速度的無(wú)人機(jī)。它輕便靈活。

無(wú)人機(jī)從裝配到待機(jī)飛行只需要幾分鐘，大大縮短了設(shè)備準(zhǔn)備時(shí)間，滿足了消防工作的要求，能夠快速到達(dá)建筑物、隧道、洞穴等復(fù)雜環(huán)境執(zhí)行任務(wù)，對(duì)偵察任務(wù)具有重大意義。

1.3平臺(tái)應(yīng)用廣泛，功能豐富，匹配效果好

無(wú)人機(jī)本身類(lèi)似于“Internet+”平臺(tái)，可以配備定位系統(tǒng)、攝影系統(tǒng)、測(cè)繪設(shè)備、通信平臺(tái)等，實(shí)現(xiàn)“UAV+”飛行平臺(tái)。

二、信息采集功能

通過(guò)給無(wú)人機(jī)搭載多功能模塊，可采集現(xiàn)場(chǎng)的氣體、溫度、方向和圖像信息，全面顯示災(zāi)情，快速提供輔助滅火和應(yīng)急救援，最大限度地發(fā)揮消防無(wú)人機(jī)的使用效能。

2.1高清攝像和夜視儀

圖像采集模塊可實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的高清視頻信息和夜視圖像信息的采集?？梢?jiàn)光和夜視圖像信息采用綜合可見(jiàn)光和夜視的高清晰度運(yùn)動(dòng)，可以更清晰地區(qū)分火災(zāi)信息。夜晚是火災(zāi)的高發(fā)期，利用夜視儀實(shí)現(xiàn)火災(zāi)信息的精確采集。該模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景圖像信息的實(shí)時(shí)縮放、拍攝、錄像、晝夜切換。除此之外決策者還可以根據(jù)無(wú)人機(jī)拍攝的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面進(jìn)行判斷，通過(guò)有線、無(wú)線、微波單兵、3G/4G圖像傳輸，衛(wèi)星鏈路等數(shù)傳系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳送到指揮中心，與現(xiàn)場(chǎng)決策人員共同商議，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化指揮，將其的信息共享水平提升，利于做出更好的滅火決策。

2.2紅外熱像儀

紅外熱像可用于無(wú)人機(jī)的不同場(chǎng)景。高性能的模擬圖像傳輸系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)傳輸紅外熱圖像，實(shí)時(shí)測(cè)量和繪制場(chǎng)景的溫度信息，為消防指揮員提供強(qiáng)有力的決策支持。

2.3氣體分析儀

氣體分析模塊可同時(shí)攜帶各種不同類(lèi)型的氣體傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)中有毒有害氣體，并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要隨時(shí)更換各種氣體傳感器，為個(gè)人防護(hù)提供預(yù)測(cè)性預(yù)警。對(duì)消防隊(duì)員進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將關(guān)鍵數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)庫(kù)中，為以后的科研和現(xiàn)場(chǎng)指揮提供信息支持。

2.4建模測(cè)繪

在轄區(qū)六熟悉中，通過(guò)火力無(wú)人機(jī)搭載的3D建模系統(tǒng)（傾斜攝像機(jī)），利用集成的高清晰度攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)快速有效地覆蓋不同方向的表面特征，并基于圖形單元GPU后處理3D建模技術(shù)，實(shí)現(xiàn)消防重點(diǎn)單位的三維精確建模。并且利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行更大范圍的災(zāi)害和事故現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)繪和目標(biāo)測(cè)繪，為指揮提供及時(shí)可靠的信息。

三、輔助救援功能

主要是利用了無(wú)人機(jī)的承載能力，通過(guò)無(wú)人機(jī)攜帶應(yīng)急救援設(shè)備，拋投救生物資，或裝配揚(yáng)聲器、探照燈、通信中繼等設(shè)備輔助滅火救援。

3.1物資拋投

無(wú)人機(jī)通過(guò)攜帶應(yīng)急救援裝置或投放呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、藥品等救援物資，提高被困人員的生存能力，確保被困人員在救援過(guò)程中的生命安全。在水上救援或山區(qū)救援中，現(xiàn)有的拋投器在使用環(huán)境和范圍上存在很大的局限性，且精度差，使用無(wú)人機(jī)輔助投擲繩索或運(yùn)載關(guān)鍵設(shè)備，采取小繩拉大繩的方式搭建救援通道。

3.2緊急廣播

安裝在無(wú)人機(jī)上的揚(yáng)聲器可以用作緊急廣播。它具有遠(yuǎn)距離定向廣播功能，可實(shí)現(xiàn)災(zāi)難場(chǎng)景中的疏散和應(yīng)急廣播，減少恐慌和擁擠的風(fēng)險(xiǎn)，防止踩踏事故的發(fā)生。應(yīng)急廣播模塊可以在600m內(nèi)實(shí)現(xiàn)聲音傳播，通過(guò)增加穩(wěn)定云臺(tái)實(shí)現(xiàn)0～180°的廣播方向。

3.3強(qiáng)光照明

安裝高強(qiáng)度照明設(shè)備在消防無(wú)人機(jī)上，并與拍攝方向同向。在有限的光照條件下，通過(guò)強(qiáng)光照明增強(qiáng)航空攝影的效果，為夜間消防人員提供現(xiàn)場(chǎng)照明，確保消防救援工作的順利進(jìn)行。

3.4應(yīng)急通信

當(dāng)通信被地震、山岳和洪水阻塞時(shí)，配備有通信中繼模塊的無(wú)人機(jī)（UAV）可用作中繼平臺(tái)，以確保救援部隊(duì)的通信鏈路在極端環(huán)境中不受干擾。

四、滅火功能

利用無(wú)人機(jī)直接開(kāi)展滅火工作，是消防無(wú)人機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)?？杉蓽缁饛?、滅火劑、聲波滅火等器材裝備，處置多種情況下的滅火救援工作。發(fā)生高層建筑火災(zāi)時(shí)，使用無(wú)人機(jī)攜帶水、泡沫、二氧化碳、干粉等滅火劑，針對(duì)高空、狹窄、易燃易爆有毒危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行初起火災(zāi)撲救，阻斷火勢(shì)發(fā)展蔓延。

4.1機(jī)載滅火彈

滅火無(wú)飛機(jī)可以攜帶幾十公斤的滅火彈和發(fā)射裝置飛行到火源附近，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控滅火彈向目標(biāo)射擊。該滅火彈可穿透數(shù)十毫米厚的鋼化玻璃幕墻，到達(dá)室內(nèi)噴灑滅火劑來(lái)滅火。一旦高層建筑發(fā)生火災(zāi)，滅火無(wú)人機(jī)可以準(zhǔn)確地向火源位置發(fā)送滅火彈，從而解決高層建筑火災(zāi)的撲救難題。

4.2滅火劑

在高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，搭載數(shù)十千克的干粉滅火和玻璃破拆槍的無(wú)人機(jī)直接飛到火災(zāi)樓層外面，作為空中懸停平臺(tái)，遙控對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，首先用玻璃破拆槍發(fā)射高速?zèng)_擊彈， 將高層建筑的玻璃窗砸碎，并向室內(nèi)噴灑干粉從而有效撲滅火焰。

4.3聲波滅火

研究人員發(fā)現(xiàn)，低頻聲波在30至60赫茲之間能產(chǎn)生最適合滅火的能量。聲波將可燃物質(zhì)與空氣隔離，從而消除了一些不太強(qiáng)烈的火災(zāi)。

這種聲波技術(shù)非常適合于處理空曠地區(qū)發(fā)生的草坪火災(zāi)，以及在建筑火災(zāi)中為消防員開(kāi)辟小型滅火通道。將聲波設(shè)備安裝在無(wú)人機(jī)底部時(shí)，可以釋放壓力波。當(dāng)壓力波在空氣中傳播時(shí)，能夠有效地使火焰與空氣隔離，從而實(shí)現(xiàn)滅火。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]呂明哲.多旋翼無(wú)人機(jī)在滅火救援中的應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015，（33）.

[2]葉杰.無(wú)線遙控?zé)o人機(jī)在消防滅火救援領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].通訊世界，2016，6.

[3]徐超.淺議無(wú)人機(jī)在消防滅火救援行動(dòng)中的應(yīng)用[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2016，4（8）.