無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的優(yōu)勢(shì)和場(chǎng)景應(yīng)用介紹

引 言

近幾年來(lái)，受到多方面因素的影響，火災(zāi)救援任務(wù)日益復(fù)雜，消防部隊(duì)承擔(dān)任務(wù)的同時(shí)，需要面臨的風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增加。 不僅如此，傳統(tǒng)消防救援設(shè)施的局限性也日益突出，必須要得到廣泛關(guān)注。 將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到消防救援工作中，對(duì)提高救援效率、救援安全性等方面而言具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得研究。

1、無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)運(yùn)行成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需要的機(jī)械零部件相對(duì)較少，無(wú)論是拆卸、更換還是維修都十分方便。 而且無(wú)人機(jī)的操作技術(shù)較為簡(jiǎn)單，訓(xùn)練周期較短，都可以快速熟悉掌握，不 同于大型飛行設(shè)備，不需要專用的跑道，起降要求較低。 最為主要的是，無(wú)人機(jī)具備垂直起降和懸停等功能， 對(duì)環(huán)境的接受程度高， 無(wú)論是惡劣天氣還是危險(xiǎn)區(qū)域， 均可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地獲得有價(jià)值的信息。 無(wú)人機(jī)具備雙重控制模式， 準(zhǔn)備時(shí)間短，應(yīng)用在一些緊急險(xiǎn)情時(shí)，能在第一時(shí)間發(fā)揮自身作用，在 偵查方面具有著無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)價(jià)值。 無(wú)人機(jī)本身具備的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)定位、攝影、測(cè)繪、通信等功能，通過(guò)這些功能模塊，可全面的反饋火災(zāi)災(zāi)情，從而在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)滅火救援工作。

2、無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用要點(diǎn)

由上可知，其他設(shè)備并不具備無(wú)人機(jī)的功能優(yōu)勢(shì)，尤其是在消防滅火救援中，其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)非常突出。 但想要無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中充分發(fā)揮出自身價(jià)值作用， 需要遵循相應(yīng)的應(yīng)用要點(diǎn)。

①可靠性。 在消防滅火救援工作中，必須要保證無(wú)人機(jī)的可靠性， 無(wú)人機(jī)操縱人員要保證機(jī)器在工作中始終處于安全穩(wěn)定狀態(tài)，從而為救援工作提供高質(zhì)量的空中輔助。 這就需要操縱人員熟悉不同的無(wú)人機(jī)型號(hào)、性能，結(jié)合實(shí)際情況，選擇 最合適的機(jī)型， 讓其投入到救援工作中， 以提高救援工作效率。 ②操控性。 無(wú)人機(jī)的控制流程并不是特別復(fù)雜，但需要操縱人員熟悉掌握具體的控制規(guī)程，否則會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。 操縱人員的專業(yè)性可以讓無(wú)人機(jī)的功能得到更大程度的發(fā)揮。 同時(shí)，技術(shù)人員也要對(duì)無(wú)人機(jī)的一些特定功能進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化， 根據(jù)操縱人員反饋回來(lái)的信息，不斷提高無(wú)人機(jī)的實(shí)用性。 ③ 穩(wěn)定性。 在消防滅火救援中，除了要保證無(wú)人機(jī)的可靠性和操控性，還要保證其在空中的穩(wěn)定性，避免機(jī)械設(shè)備受到高熱或者大風(fēng)等因素的影響。 只有保證無(wú)人機(jī)的安全，才能夠充分發(fā)揮出其實(shí)際價(jià)值。④兼容性。將無(wú)人機(jī)和其他救援設(shè)備結(jié)合在一起，可以充分發(fā)揮出真正的作用，這就需要熱無(wú)人機(jī)具備良好的兼容性，能實(shí)現(xiàn)有效的融合，提高自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以此 在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行火災(zāi)撲救。

3、無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的具體應(yīng)用

3.1 火場(chǎng)偵查

從圖 1 無(wú)人機(jī)火情偵測(cè)系統(tǒng)方案圖中可以看出， 通過(guò)給無(wú)人機(jī)搭建多種不同的模塊，可以高效采集現(xiàn)場(chǎng)氣體、溫度、方向、圖像等信息，全面顯示災(zāi)情，快速提供相應(yīng)的信息，輔助滅火和應(yīng)急救援工作開(kāi)展。 無(wú)人機(jī)信息采集主要作用有兩點(diǎn)， 分別為火場(chǎng)偵查和森林防火檢測(cè)， 通過(guò)高清攝像、 紅外熱像儀、氣體分析儀，完成火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的信息采集。 在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，利用高清攝像儀可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程可視化指揮，紅外熱像儀可以實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量， 氣體分析儀則用來(lái)分析火災(zāi)中有毒有害氣體，綜合多方面信息，利用無(wú)人機(jī)中的 3D 建模系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)消安防重點(diǎn)的三維精確建模，為指揮工作提供及時(shí)可靠的信息，最大限度發(fā)揮消防無(wú)人機(jī)的信息收集作用。 除此之外，無(wú)人機(jī)在森林防火檢測(cè)上具有著一定的作用，利用無(wú)人機(jī)巡防，監(jiān)測(cè)森林的實(shí)際情況彌補(bǔ)技術(shù)缺失。

圖 1 無(wú)人機(jī)火情偵測(cè)系統(tǒng)方案

3.2 輔助救援

輔助救援中主要利用的無(wú)人機(jī)承載能力， 通過(guò)無(wú)人機(jī)攜帶應(yīng)急救援設(shè)備。 如，攜帶救援物資并完成拋投、攜帶揚(yáng)聲器、探照燈、通信中繼器等輔助消防滅火救援設(shè)備。

①物資拋投。無(wú)人機(jī)可以攜帶一定重量的應(yīng)急救援裝置，包括呼吸面罩、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，讓其可以支撐到救援人員到來(lái)。 尤其是在山區(qū)消防滅火救援中，現(xiàn)有的拋投設(shè)備存在極大的局限性，不僅拋投精度無(wú)法保證，實(shí)際效率也相對(duì)較低。 但是利用無(wú)人機(jī)可以將一些關(guān)鍵設(shè)備精確運(yùn)送到指定位置， 也能配合一線消防人員搭建救援通道，縮短救援時(shí)間。

②緊急廣播。 利用無(wú)人機(jī)的揚(yáng)聲器可以實(shí)現(xiàn)緊急廣播，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離定向廣播功能，及時(shí)完成疏散，減少恐慌，比消防人員先一步達(dá)到災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，盡快組織被困人員有秩序的進(jìn)行疏散，避免踩踏事故發(fā)生。 現(xiàn)階段，無(wú)人機(jī)應(yīng)急廣播功能可以實(shí)現(xiàn) 600 m 以內(nèi)實(shí)現(xiàn)聲音傳遞， 如果配合穩(wěn)定云臺(tái)可以實(shí)現(xiàn) 0°~180°的廣播方向。

③強(qiáng)光照明。利用消防無(wú)人機(jī)上的探照燈，不僅能為消防人員提供現(xiàn)場(chǎng)照明，也能夠提高照明的清晰度， 在一些光照條件有限的環(huán)境中或者夜間消防救援工作中應(yīng)用， 是確保救援工作穩(wěn)定開(kāi)展的關(guān)鍵。

④應(yīng)急通信。 當(dāng)通信受到火災(zāi)阻礙時(shí)，無(wú)人機(jī)本身配備的通信中繼模塊可以作為中級(jí)平臺(tái)，保證通信線路的正常應(yīng)用， 避免極端環(huán)境造成的干擾。

3.3 輔助滅火

無(wú)人機(jī)除了具備上述兩個(gè)方面的功能之外， 隨著未來(lái)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其滅火功能也會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展，這也是該設(shè)備未來(lái)主要的應(yīng)用價(jià)值之一。 從目前來(lái)看，滅火彈、滅火劑、聲波滅火器等裝備都可以和無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)完美的兼容。 尤其是在復(fù)雜情況下開(kāi)展的滅火救援工作， 無(wú)人機(jī)的輔助滅火功能會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。 比如，利用無(wú)人機(jī)攜帶水、泡沫、干粉、二氧化碳等滅火劑，進(jìn)入到高空、狹窄或者其他危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)完成初期階段的滅火任務(wù)，在阻礙火勢(shì)蔓延發(fā)展的同時(shí)，能在一定程度上降低消防人員需要承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。 從目前實(shí)際情況來(lái)看， 專用的滅火無(wú)人機(jī)已經(jīng)在一些地區(qū)投入使用，此類型無(wú)人機(jī)以此可以攜帶幾十公斤的滅火彈，在飛行到指定位置后，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控的方式，將滅火彈發(fā)動(dòng)到目標(biāo)區(qū)域。 以某高層建筑消防救援工作為例，利用滅火無(wú)人機(jī)攜帶的機(jī)載滅火器，在穿透鋼化玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)機(jī)后，立即噴灑滅火劑，達(dá)到滅火作用，避 免火勢(shì)蔓延，讓消防人員可以快速完成救援工作。 由此可知，高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，傳統(tǒng)的處理設(shè)備無(wú)法快速有效地輔助人員展開(kāi)救援工作，但是無(wú)人機(jī)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成撲救。 除了滅火彈之外，滅火劑也可以通過(guò)無(wú)人機(jī)攜帶的方式，以此可以攜帶的近 10 kg 的干粉滅火劑， 配合玻璃破拆槍在短時(shí)間內(nèi)將滅火劑送入到室內(nèi)，快速撲滅火焰。 無(wú)人機(jī)本身所具備的懸停功能，可以輔助其快速完成這一工作。 除此之外，在利用無(wú)人機(jī)展開(kāi)滅火救援過(guò)程中，還可以利用聲波技術(shù)進(jìn)行滅火，將低頻聲波控制在 30~60 Hz 之間，可以將可燃物質(zhì)和空氣進(jìn)行隔離，消除一些小型火災(zāi)，尤其是在空曠地區(qū)，利用這一技術(shù)，能夠?yàn)橄?防員開(kāi)辟小型滅火通道。 比如，將聲波設(shè)備安裝在無(wú)人機(jī)底部， 再控制適當(dāng)壓力波，有效隔離火焰和空氣，實(shí)現(xiàn)滅火。

3.4 實(shí)際案例

如今，單機(jī)作戰(zhàn)體系已經(jīng)較為成熟，更多的是利用無(wú)人機(jī)機(jī)群開(kāi)展的滅火救援工作，通過(guò)自主協(xié)同決策機(jī)制，快速高效

地完成滅火救援任務(wù)。 以某次無(wú)人機(jī)參與的森林消防火災(zāi)救援工作為例，在接到消防救援命令后，該消防站攜帶了 3 架無(wú)人機(jī)按照指定路徑和規(guī)劃放飛后，立即尋獲現(xiàn)場(chǎng)的圖景信息， 對(duì)火勢(shì)中心進(jìn)行了精確定位。 將所得到的信息傳遞給地面站， 地面站的有關(guān)工作人員立即展開(kāi)相應(yīng)的救援工作， 攜帶消防彈的無(wú)人機(jī)可以根據(jù)火勢(shì)進(jìn)行區(qū)域投彈， 同時(shí)偵查無(wú)人機(jī)繼續(xù)和地面站進(jìn)行組網(wǎng)通信，直到火災(zāi)救援工作完成。 火災(zāi)救援工作全部完成后，還要對(duì)火場(chǎng)周圍進(jìn)行全面的檢測(cè)和評(píng)估，避免火災(zāi)二次發(fā)生。 總的來(lái)看，無(wú)人機(jī)集群可以及時(shí)掌握災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，自主性和智能性都相對(duì)較高，在滅火過(guò)程中擁有著深遠(yuǎn)的意義，但目前的應(yīng)用效果，還可以得到進(jìn)一步提高。 消防單位和研發(fā)機(jī)構(gòu)應(yīng)該投入更多的精力和資金， 讓無(wú)人機(jī)的綜合效益得到最大限度的發(fā)揮。

4、總 結(jié)

綜上所述，消防滅火救援過(guò)程中，無(wú)人機(jī)的迅速準(zhǔn)確技術(shù)應(yīng)用，可以切實(shí)提高救援效果，降低其他干擾因素的影響。 在實(shí)際消防滅火救援中， 無(wú)人機(jī)還可以輔助現(xiàn)場(chǎng)指揮科學(xué)制定救援計(jì)劃，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求，提供相應(yīng)幫助。 但目前無(wú)人機(jī)救援操作技術(shù)還需要得到進(jìn)一步發(fā)展完善， 以此發(fā)揮出更大的綜合效益。

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