無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用

周叢林

（上海市閔行區(qū)消防救援支隊，上海 201107）

0 引言

在我國無人機(jī)航拍技術(shù)快速發(fā)展的過程中，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)普遍運(yùn)用到日常生活生產(chǎn)的方方面面。不僅是一個簡單的飛機(jī)航拍技術(shù)玩具，在集成電路安全巡查、公共安全、環(huán)境檢測、數(shù)字現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以及影視全景航拍等許多領(lǐng)域都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。受我國社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展與消防救援工作職能變化的影響，消防救援機(jī)關(guān)在進(jìn)行滅火救援工作時，需要面臨更大的技術(shù)風(fēng)險和困難。因此，對無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用展開更深層次的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 無人機(jī)在消防滅火救援工作中應(yīng)用的主要問題

1.1 無人機(jī)續(xù)航與防爆能力較差

目前，無人機(jī)續(xù)航能力并不盡如人意，受到無人機(jī)儲電技術(shù)的影響，無人機(jī)若要增加續(xù)航時間、擴(kuò)大儲電總量，就必須增加電池數(shù)量，增加機(jī)身重量，這不僅會犧牲無人機(jī)部分功能，還會加大運(yùn)行功耗。在電池達(dá)到一定數(shù)量后，續(xù)航時間提升，邊際效益減小，不能獲得預(yù)期成效。此外，無人機(jī)防爆能力也較低，火災(zāi)事故現(xiàn)場爆炸震蕩波、煙塵以及溫度等因素都會對無人機(jī)設(shè)備造成不利影響。由于一些無人機(jī)并未具有智能躲避障礙技術(shù)，在對爆炸風(fēng)險場所展開偵查檢測時，會產(chǎn)生墜機(jī)風(fēng)險。

1.2 無人機(jī)兼容性差

在無人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，消防無人機(jī)在滅火救援工作中的運(yùn)用愈發(fā)普遍。一些區(qū)域的消防救援機(jī)構(gòu)已經(jīng)把無人機(jī)添加到消防滅火救援設(shè)施內(nèi)，同時組織救援人員展開了針對性訓(xùn)練。即使無人機(jī)設(shè)施在許多研究中都獲得了良好的成果，但是由于其研究、發(fā)展時間并不長，加之兼容性較差，無人機(jī)配備大量功能模塊，在運(yùn)行過程中各模塊極易因互相干擾而無法展現(xiàn)出其實(shí)際效用。

2 無人機(jī)系統(tǒng)的主要特性

2.1 輕便性

無人機(jī)系統(tǒng)具有簡單、小巧的特性，不僅攜帶便捷，且十分堅固，起飛與降落占用的空間并不大，具有良好的機(jī)動性。

2.2 操作安全性

無人機(jī)拍攝系統(tǒng)可以在原場地進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并且非基站能夠?qū)嵤┚唧w遙控操作，規(guī)范使用無人機(jī)系統(tǒng)，使其在各種災(zāi)害現(xiàn)場可以得到有效使用，以減少人員傷亡。此外，無人機(jī)拍攝系統(tǒng)同樣具備自動旋轉(zhuǎn)懸停以及自動起落、回收等一系列功能，操作簡單、安全。

2.3 技術(shù)實(shí)效性

無人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻拍攝功能，保存4k 高清現(xiàn)場視頻與1200W 像素分辨率的現(xiàn)場高清圖片。同時，無人機(jī)的驅(qū)動電池?zé)o論是攜帶，還是更換，都十分便捷，零件更換維修難度小且費(fèi)用低，技術(shù)人員通過初步培訓(xùn)就能夠迅速上手操作，使用難度較小[1]。

2.4 擴(kuò)大視野范圍

為了能夠滿足全方位無死角偵查的需求，現(xiàn)如今許多無人機(jī)都搭載廣角攝像機(jī)或是360°旋轉(zhuǎn)攝像頭，同時許多無人機(jī)能夠一起搭載多個攝像頭。由于無人機(jī)搭載攝像頭的分辨率相對較高，特別是在低空飛行的狀態(tài)下，能夠清楚地拍攝地面情況。因此，為了使其可以在各種條件下完成偵查工作，特別是惡劣條件下，比如洞穴、隧道、晚間以及坍塌的房屋等，對攝像頭安裝紅外裝置，開拓視野范圍。

2.5 可靠性

若遇到帶有劇毒氣體、易坍塌設(shè)施以及易燃易爆物品等一系列危險性較強(qiáng)的現(xiàn)場，以及泥石流、暴雨、高溫以及暴雪等惡劣氣候條件時，搜救效率會受到嚴(yán)重影響。但是，無人機(jī)不會受到環(huán)境因素的影響，借助技術(shù)人員操作，無人機(jī)拍攝系統(tǒng)可以全天候?qū)λ丫痊F(xiàn)場展開嚴(yán)格的監(jiān)控，不但能夠?qū)ΜF(xiàn)場展開準(zhǔn)確的勘察與分析，還能夠確保搜救人員的人身安全不受威脅。

2.6 操作智能化

首先，環(huán)境感知和避障借助安裝障礙物感知系統(tǒng)傳感器和計算視覺技術(shù)，促使無人機(jī)具有感應(yīng)附近物體與智能避障的能力，使無人機(jī)在沒有GPS 信號環(huán)境下同樣可以準(zhǔn)確懸停與持續(xù)飛行[2]。其次，利用感應(yīng)追蹤確認(rèn)畫面，隨時對追蹤目標(biāo)進(jìn)行拆析。最后，無須借助專業(yè)飛行技術(shù)同樣能夠?qū)崿F(xiàn)飛行，僅需利用計算機(jī)技術(shù)，結(jié)合點(diǎn)擊屏幕的方法，無人機(jī)便能夠按照計算機(jī)預(yù)設(shè)線路實(shí)現(xiàn)自主飛行，同時自動避障。借助系統(tǒng)平臺與返航鍵，還可以在避障的同時，順利回到起點(diǎn)，確保無人機(jī)可以安全地回到操作人員手中。

3 無人機(jī)在消防滅火救援工作中的作用

3.1 有助于火場偵查

借助無人機(jī)對火災(zāi)現(xiàn)場展開實(shí)時偵查搜救工作，能夠精準(zhǔn)獲取火災(zāi)現(xiàn)場總體損毀的高清實(shí)況圖像，有助于救援人員對火災(zāi)現(xiàn)場的損毀情況進(jìn)行準(zhǔn)確評估。而指揮人員同樣能夠借助打開遙控火場指令設(shè)施的方式對無人機(jī)遙控航線與其高度予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以取得火苗位置的高清圖像，并立即借助無線將圖像與相關(guān)信息反饋給火災(zāi)現(xiàn)場指揮部，幫助指揮人員及時掌握火災(zāi)現(xiàn)場火勢的發(fā)展情況，主要涉及當(dāng)前煙霧活動范圍、火災(zāi)周圍面積以及地理坐標(biāo)等一系列數(shù)據(jù)信息。借助無人機(jī)設(shè)置紅外溫度探測遙控裝置，對火災(zāi)附近地區(qū)進(jìn)行全方位的紅外溫度探測，促使紅外溫度探測遙控設(shè)備不需要進(jìn)入火場就能夠掌握當(dāng)前的地表溫度，了解當(dāng)前火勢蔓延區(qū)域的火災(zāi)現(xiàn)場分布情況，使指揮人員能夠及時掌握火災(zāi)救援進(jìn)度，在對滅火救援方案進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上，安排其他救援人員對火災(zāi)現(xiàn)場展開應(yīng)急撲救工作。

3.2 有助于提高工作效率

首先，消防救援機(jī)構(gòu)借助大型無人機(jī)獲得的航拍結(jié)果能夠展開宏觀對比跟蹤研究，準(zhǔn)確評估火災(zāi)損失情況，快速了解火場現(xiàn)狀及未來火勢。對于重大災(zāi)害現(xiàn)場而言，救援人員借助無人機(jī)航拍能夠擴(kuò)大視野范圍，為迅速規(guī)劃方案、迅速組織撤離以及戰(zhàn)勤安全保障工作的順利開展提供信息支持。不僅有助于災(zāi)后恢復(fù)重建工作的正常進(jìn)行，還能使群眾合理抗災(zāi)、救災(zāi)，加強(qiáng)抗災(zāi)、救災(zāi)的質(zhì)量。并且借助無人機(jī)航拍結(jié)果獲取的相關(guān)信息，建設(shè)對應(yīng)的預(yù)警信息數(shù)據(jù)庫，以保證抗災(zāi)信息的有效性[3]。其次，由于火災(zāi)現(xiàn)場情況瞬息萬變，對火災(zāi)現(xiàn)場的具體情況實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控與追蹤，為消防滅火救援工作的快速進(jìn)行提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。借助智能無人機(jī)能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場實(shí)況進(jìn)行實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控與追蹤，同時借助無線信息反饋傳遞更多的數(shù)據(jù)信息，使指揮人員能夠及時了解火災(zāi)現(xiàn)場的內(nèi)部情況，并對滅火救援方案做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確?；馂?zāi)救援工作的及時性與有效性。

3.3 有助于救援人員的人身安全

在火災(zāi)現(xiàn)場，合理應(yīng)用無人機(jī)，救援人員能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場予以準(zhǔn)確判斷，了解現(xiàn)場的具體情況，同時編制行之有效的救援方案。救援人員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場后，借助無人機(jī)拍攝能夠?qū)崟r掌握火災(zāi)現(xiàn)場變化情況，不僅能夠避免出現(xiàn)二次災(zāi)害，還能進(jìn)行準(zhǔn)確指揮。與傳統(tǒng)機(jī)器人等一系列滅火救援設(shè)施相比，無人機(jī)在危險系數(shù)更高的救援環(huán)境下更具有安全性，能夠確保救援人員的人身安全，降低防護(hù)服穿戴頻率。借助大型無人機(jī)能夠?qū)馂?zāi)情況進(jìn)行快速偵查，在此期間還可以實(shí)現(xiàn)全方位無死角偵查，促使偵查效率得到有效提高，并取得更好的偵查結(jié)果，而指揮人員可以根據(jù)現(xiàn)場具體情況安排現(xiàn)場救援的應(yīng)急工作。此外，無人機(jī)在進(jìn)行快速偵查時，還能防止偵查人員受到二次傷害，第一批救援人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場后，對現(xiàn)場實(shí)際情況的掌握并不全面，尤其是?；肥鹿尸F(xiàn)場，極易出現(xiàn)爆炸或中毒等一系列危險事件，而無人機(jī)偵查可以對火災(zāi)情況予以實(shí)時監(jiān)控，無需救援人員直接進(jìn)入更深區(qū)域進(jìn)行偵查[4]。

3.4 輔助救援

無人機(jī)的飛行操作呈現(xiàn)一定的靈活性，在搭載與使用其他設(shè)備時同樣表現(xiàn)出一定的靈活性。無人機(jī)能夠搭載的設(shè)備類型有很多，較為常見的有攝像頭、語言通話以及擴(kuò)音設(shè)備等，無人機(jī)還能輔助建設(shè)水上索道或是進(jìn)行高山搜索等相關(guān)活動。為了不受可視性差的影響，需要搭載紅外溫度傳感器等；甚至可以搭載泡沫彈、救生衣以及救生圈等一系列能夠空投的緊急救援物資，確保受困人員的人身安全不受威脅。此外，無人機(jī)將火災(zāi)現(xiàn)場收集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給指揮人員時，指揮人員能夠?qū)⒔邮盏降男畔?shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，為救援人員找到一條最佳救援路線。同時，指揮相關(guān)人員根據(jù)路線進(jìn)行逃離，保證救援人員與受困人員的人身安全。

3.5 有利于減小偵查成本

與大型飛機(jī)及消防車等傳統(tǒng)滅火救援設(shè)施相比，無人機(jī)具有質(zhì)量小、體積小的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)模化制造，制造成本與采購租賃成本都不高。每種無人機(jī)支持的掛接接口不能位移，具有良好的功能性與實(shí)用性。此外，無人機(jī)設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡單的特性，若是在偵查期間發(fā)生故障，技術(shù)人員能夠在火災(zāi)現(xiàn)場借助換件的空隙直接進(jìn)行維修，并且零件更換維修費(fèi)用較低，可以很好地節(jié)省無人機(jī)偵查成本[5]。

4 無人機(jī)在消防滅火救援工作中的實(shí)踐應(yīng)用

4.1 在輔助救援中的應(yīng)用

在進(jìn)行消防滅火救援行動時，因?yàn)闊o人機(jī)具有體積小、飛行靈活的優(yōu)勢，能夠搭載部分救援設(shè)備，可以替代救援人員進(jìn)入危險區(qū)域開展滅火救援工作。受消防救援類型多的影響，無人機(jī)型號也十分復(fù)雜，按照現(xiàn)場火災(zāi)的實(shí)際情況選擇不同類型的無人機(jī)。例如，在開展滅火行動時，可以選取承重較大的無人機(jī)，使其能夠搭載救生繩索、滅火設(shè)備與通信設(shè)備等，可以代替救援人員直接進(jìn)行滅火救援活動。同樣能夠運(yùn)用多功能型號無人機(jī)聯(lián)合展開火災(zāi)救援行動，借助多架大載重?zé)o人機(jī)建設(shè)逃生通道，確保被困人員及時脫困；在開展救援活動時，火情大小與火災(zāi)現(xiàn)場情況不同，搭載的滅火設(shè)施同樣有所差異。無人機(jī)能夠?qū)ξ醇皶r進(jìn)行救援的受困人員提供緊急救生物資，確保受困人員的生命安全。面對較大火場時，受困人員通常不能正確找到逃生方向，借助無人機(jī)喊話功能，可以帶領(lǐng)受困人員逃離危險地帶，進(jìn)一步提升救援質(zhì)量與效率[6]。

4.2 在災(zāi)情監(jiān)控中的應(yīng)用

借助無人機(jī)的合理使用，救援人員能夠?qū)Σ荒苓M(jìn)入的區(qū)域采取遠(yuǎn)程救援，因?yàn)榛饎莅l(fā)展變幻莫測，無人機(jī)實(shí)時偵查能夠把火勢發(fā)展?fàn)顟B(tài)反饋給后方救援人員，實(shí)時監(jiān)控火情，利用實(shí)時傳送的火災(zāi)現(xiàn)場畫面，編制一套行之有效的滅火救援方案，采取適宜的救援方法，減小火災(zāi)損失。

4.3 在災(zāi)情偵察中的應(yīng)用

在出現(xiàn)火災(zāi)后，受建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響，現(xiàn)場突發(fā)因素較多，往往不能及時進(jìn)行救援，但是借助無人機(jī)偵查技術(shù)，能夠幫助進(jìn)入火場的救援人員準(zhǔn)確找到安全位置，減少救援人員的傷亡。無人機(jī)可以停留在火場上空進(jìn)行實(shí)時偵查，而后方救援人員可以對火災(zāi)實(shí)況進(jìn)行實(shí)時分析與總結(jié)，快速判斷火場中有無易燃易爆危險品，及時對火場救援人員做出躲避提醒[7]；借助搭載的風(fēng)向測定設(shè)備，能夠?qū)︼L(fēng)向與風(fēng)力進(jìn)行測算。同時，在后方構(gòu)建相應(yīng)的火勢發(fā)展預(yù)測模型，為救援行動的快速開展?fàn)幦「鄷r間。借助搭載的喊話系統(tǒng)，可以對附近居民做出預(yù)警通知，防止火災(zāi)誤傷，提高火災(zāi)偵查工作的效果。

5 結(jié)語

無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用成果有目共睹，可以在實(shí)時偵查火災(zāi)現(xiàn)場的同時，對火災(zāi)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，為救援方案編制、救援路線設(shè)計以及救援位置的選擇提供支持，保證救援工作的順利開展。然而，根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況來看，無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用依舊存在許多不足，對消防救援滅火工作效率與質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，在進(jìn)行消防滅火救援時，必須對無人機(jī)的合理使用予以足夠重視，加強(qiáng)消防救援能力，在保證救援人員生命安全的基礎(chǔ)上，減小火災(zāi)傷亡與損失。