無人機在消防應急通信保障中的應用和發(fā)展探討

黃雅蕾

鄭州市消防救援支隊，中國·河南 鄭州 450000

1 引言

現(xiàn)階段，隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，帶動了科學技術的不斷進步，在很大程度上完善了遙感技術及無人機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應用，這一技術及應用也被廣泛應用于消防應急通信保障領域。在消防應急通信保障領域，覆蓋范圍廣是傳統(tǒng)地面通信設施的優(yōu)勢，如果遇見自然災害或是發(fā)生火災，地面通信設施在使用的過程中就具有一定的局限性。但是無人機的應用就大大的彌補了消防應急通信保障中的許多局限性，無人機本身具備火災態(tài)勢實時回傳及空中實時巡查的功能，這能有效為消防救援人員節(jié)省救援時間、提供準確的火場信息并提供可靠的數(shù)據(jù)資料，以便消防救援人員及時制定有效救援策略。

2 消防應急通信要求

2.1 可靠性要求

在消防應急通信保障的過程中，消防救援人員日常處理的事物是十分繁雜的，且人員流動較大密集的場所、石油化工場及高層建筑等救援現(xiàn)場，大多具有相當?shù)奈ｋU性。另外，消防救援人員在任務執(zhí)行的過程中會受到諸多主客觀因素的制約，導致救援現(xiàn)場的通信設備運行狀態(tài)不佳，加大消防應急通信的難度。無人機具有性能優(yōu)、時效快、可靠性高、成本低的優(yōu)勢，不易受到現(xiàn)場環(huán)境制約且如果使用的無人機具備一定的承載能力[1]，能夠及時向事故現(xiàn)場輸送緊急救援物資，這在消防應急通信保障中能起到非常好的提升效果，一方面對消防救援人員的生命安全起到了保障，另一方面也強化了消防應急通信保障工作的效率及質(zhì)量。

2.2 實時性要求

消防應急通信保障工作會直接關系到應急救援現(xiàn)場的人民生命財產(chǎn)安全，其關鍵要求就是時效性，在最短的時間內(nèi)，以最快的速度將事故現(xiàn)場的情況、數(shù)據(jù)信息、聲音及畫面?zhèn)魉椭粮骷墰Q策及指揮機構。鑒于此，應急救援現(xiàn)場就必須快速建設由點到面的全方位的立體應急通信體系，為整個救援的環(huán)節(jié)提供有效保障，無人機應用就是現(xiàn)場立體通信體系中不可或缺的一環(huán)。

3 無人機在消防應急通信保障中的應用

3.1 多路音視頻通信

現(xiàn)階段，在消防應急通信保障中，大多數(shù)的消防隊伍已經(jīng)在消防指揮調(diào)度網(wǎng)中開始使用無人機，并在此基礎上配備了相關的通信模塊、音視頻圖傳設備，便于及時傳輸數(shù)據(jù)、聲音及畫面。無人機的應用，能夠全面的采集事故現(xiàn)場的圖像和聲音，再及時向指揮中心傳遞數(shù)據(jù)信息，并經(jīng)由指揮中心制定救援方案，這是消防應急通信保障中的重要組成部分。無人機視頻的終端能夠利用4G 及安全網(wǎng)閘等方式對接平臺，通過圖像綜合管理平臺，及時接到無人機采集的數(shù)據(jù)、畫面及聲音等，并發(fā)送給流媒體分發(fā)服務器。利用無人機技術能夠解節(jié)省人力、物力及財力，還在很大程度上提升了消防應急通信保障工作的質(zhì)量和效率，實現(xiàn)了實時同步傳輸圖像的消防應急通信保障要求[2]。

3.2 大區(qū)域遙感監(jiān)測

消防救援人員在執(zhí)行較大區(qū)域的救援任務時，如地震災害、水災等救援現(xiàn)場，需要提前對現(xiàn)場的實際情況進行檢測和了解，無人機采集和遙感測繪都能夠為此類救援提供大量有效數(shù)據(jù)信息。傳統(tǒng)的高分辨率衛(wèi)星遙感因為站得高、所以看得遠，得到的觀測信息更為宏觀綜合，并且可以長期連續(xù)觀測形成時序信息，但是存檔數(shù)據(jù)的時效性較差。而無人機因為近地面，分辨率更高，還可以拍攝視頻影像，而且時效性好，快速易得，作為衛(wèi)星遙感的補充手段，能為應急救援現(xiàn)場提供更為實用的數(shù)據(jù)資料。但是無人機的質(zhì)量輕、體積小且抗風能力不高且受到自重、荷載等因素的局限，也導致了無人機的飛行穩(wěn)定性不高，時常出現(xiàn)上下顛簸及左右搖擺的情況，并且無人機的發(fā)動機共振問題也會造成測量設備出現(xiàn)問題，影響后期校正效果。針對這一情況，大型救援現(xiàn)場可以使用數(shù)量較多的無人機，增加無人機終端的數(shù)量，實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)采集的多點化及實現(xiàn)自校正同步操作，在最大范圍內(nèi)彌補無人機在消防應急通信保障中應用中的弊端。與此同時，大數(shù)據(jù)技術的應用也在最大程度上提升了無人機采集數(shù)據(jù)的精準度，強化消防救援人員偵查結果的準確程度，更有效的節(jié)省人力、物力及財力。

3.3 多任務模塊搭載

無人機搭載模塊的不斷發(fā)展，使得無人機在應急救援現(xiàn)場的應用場景越來越多，應用效果更具有針對性。在消防救援人員執(zhí)行高空及高溫的事故環(huán)境任務時，要想有效提升救援效率，就需要在消防救援隊員及被困人群間搭建有效的溝通渠道。無人機借助搭載擴音器、拾音器等裝置，并在此基礎上通過移動通信鏈路將其他通信鏈路與控制中心有效連接，及時獲取被困人群的實際情況和信息。另外，無人機還能有效向事故場所輸送所無救援物品，將救生衣、藥品、視頻、氧氣面罩等送至被困人群手中。在山域救援及水上救援時，傳統(tǒng)的拋投器在適用范圍及環(huán)境上都會受到不同程度的外力因素干擾，導致拋投效果差，但是使用無人機進行輔助拋投并采取小繩拉大繩的方式構建救援通道，能有效提升救援的質(zhì)量，保證人民財產(chǎn)生命健康安全。無人機還能夠在夜間有效照明，借助搭載照明設備及供電設備，對無人機進行合理的航程規(guī)劃或利用無人機懸停技術，有效拓展消防應急通信保障的范圍。

3.4 無人機室內(nèi)應用

現(xiàn)階段，由于事故現(xiàn)場環(huán)境復雜且各類通信設備的數(shù)據(jù)傳輸不及時，影響救援效率的事件頻繁發(fā)生，所以在消防應急通信保障中，強化復雜室內(nèi)環(huán)境下通信及偵查，一直存在較大的難度。這種情況下，也可以探索在室內(nèi)使用目標跟蹤技術，利用無人機來完成室內(nèi)通信和偵查任務。當前，中國的無人機目標跟蹤技術分為以下幾種[3]：

一是視覺跟蹤。將微型或小型的裝置及攝像頭安裝在前端人員、裝備上，并將之與無人機進行有效連接，強化無人機的視覺分析能力，在有效識別周圍環(huán)境障礙的基礎上，對現(xiàn)場進行360 度的環(huán)繞追蹤拍攝及環(huán)繞拍攝，在此過程中與移動目標間保持距離。

二是攜帶GPS 的遙感器。消防救援隊員在執(zhí)行內(nèi)部救援任務時，攜帶具備GPS 的遙感器進行救援工作，不僅能夠有效使消防救援隊員與無人機保持距離，還能夠?qū)o人機進行合理操作。利用無人機傳遞事故現(xiàn)場內(nèi)部的視頻及音頻，強化與指揮中心的聯(lián)系，便于開展下一步的救援工作。還可以在無人機中配置規(guī)避及室內(nèi)導航功能，用于將被困群眾迅速轉(zhuǎn)移出事故現(xiàn)場。

三是跟隨GPS 模塊。人們的生活中已經(jīng)逐漸普及帶有GPS 模塊的移動通信設備，所以消防救援隊員在執(zhí)行任務時可以隨身攜帶這些移動設備，與無人機進行有效連接，使無人機通過這些信號及時進行巡航搜救。

4 結語

綜上所述，無人機在消防應急通信保障中的應用和發(fā)展符合消防應急通信保障工作的實際需要，也符合時代發(fā)展的要求。隨著中國科學技術的不斷發(fā)展和前行，逐步完善了人工智能技術，無人機的應用也日趨多場景化、自組織化。借助深層次的相關技術學習，結合物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)級大數(shù)據(jù)，在無人機技術的基礎上構建室內(nèi)、高空、山域、地下、水域等多元化背景下的消防應急通信保障系統(tǒng)，更好地為消防救援隊員執(zhí)行任務提供精準、有效且快速的技術保障及理論支撐。