浅析无人机在消防灭火中的运用

 一、无人机概念及技术优势

1、无人机概念

无人机UAV(UnmannedAerialVehicle)是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备程序控制的不载人飞机，包括无人直升机、固定翼机、多旋翼飞行器、无人飞艇和无人伞翼机等。从结构组成上讲，一个完整的无人机系统主要包括机上部分和地面控制部分，如图1所示，其中机上部分主要包括无人机的自主飞行控制系统、姿态传感器系统和动力系统，地面控制部分主要包括遥控操纵系统和数据接收系统等。

2、无人机的技术优势

(1)执行高危险任务。无人机可以代替人类飞行员执行高危险任务，减少驾驶员培训成本，降低潜在的人员伤亡危险。

(2)执行人类生理特点限制任务。相比于人类飞行驾驶员，无人机作为机器，可以超越人类生理特性极限，执行长时间、高机动性的任务。

(3)执行低成本和多样性任务。由于无人机无需装备生命保障系统，因此可以代替其他造价昂贵的设备深入火场或救援现场一线进行多种任务。

(4)执行任务灵活，操作方便。对无人机进行操作的人员无需亲历现场和进行全面完善的作战培训，同时，无人机可以在各种平台进行起降，具有操作灵活的特点。

二、无人机在灭火救援领域的应用

1、现场侦查

（1）火情侦查

火场环境具有很多不确定性，对于开敞的大面积火场，仅凭观察和经验难以确定现场实际情况，因此，需要搭载各种侦查设备的无人机来进行火场的初步观测侦查，确定火点位置，有无被困人员，危险信息等。在侦查模块的工作模式下，无人机可以有效地对火灾损毁情况进行实时评估，可以获取部分重点部位的清晰图像，同时，对于高层建筑中的可疑部位和重点区域，地面人员还可以利用基站控制台操控无人机进行全方位侦查，第一时间获取火点位置，燃烧面积，火势蔓延情况等重要信息。

（2）地震、泥石流等灾情监测

在某些交通受阻的灾情如地震、泥石流中，通过现场测绘情况，可以初步评估灾害损失率，及时掌握灾情发展趋势，可以为快速疏散现场人员和作战服务保障提供关键信息，为灾后重建工作提供有力保障，此外，还可以结合无人机传回的资料，开发灾害数据库，为灾害预警提供依据和指导。

同样，得益于近年来遥感技术的飞速发展，我国已经建立了1：50000地形图的数字高程模型(DtalElevati0nM0de1)数据库，在地震、泥石流灾害中，可以由无人机搭载测绘仪器，建立现场的高程模型，形成地形地貌形变统计数据，快速确定地震损毁情况，寻找安全快速的救援路线，预测抢险救援力量到达时间等。

2、人员搜索

在山岳事故救援中，人员无法准确定位的一个重要原因是，受到山岳地区地形限制，无法在山区建立完善的手机基站网络，导致被困在山区的人员无法通过手机进行求救。此外，不同于其他开阔地带的救援情形，山区地带植被茂密，难以利用摄像机或红外设备搜索密林下的被困人员。据此提出一种利用无人机搭载伪基站进行人员搜救的方式。利用无人机搭载小型手机通信基站，该基站可以随时搜索手机信号，这样，被困人员无需时刻注意上空飞过的搜救无人机，也无需在短时间内发出救援信息，这样既可降低传统的人工搜索所需要的人力物力，也可以节省和缩短救援时间。

3、人员疏散

第一到场的消防力量需要迅速判断事故类型，判断现场危险源，根据现场实际情况确定是否需要开展人员疏散工作，如果需要进行人员疏散，则应根据过火面积、火势蔓延情况、现场风速风向等环境确定人员疏散半径和方向等，如果是夜间环境，还需为疏散人群提供基本的照明和语音引导，防止群众错误地向灯光明亮的事故现场聚集，产生更大的安全隐患。因此可以由无人机搭载照明指示灯和广播引导系统，直接引导高层建筑内的人员向正确的楼层疏散，如果是对地面的群众进行疏散，还可以由无人机搭载摄像系统，全面宏观地协调整个疏散工作。

4、应急通信

多数火灾现场需要深入内部进行人员的搜索救援工作，而对于一些结构复杂的高层建筑和大面积救援环境，现场的通信往往无法得到有效的保障，这就为救援工作埋下了严重的安全隐患。无人机因其灵活的操作控制性能，可以通过搭载相关的通信中继仪器，在最短的时间内在现场建立起通信链路，自动或者无线遥控调节频率、传输报警器报警信息甚至是进入火场的救援人员的空呼压力信息，通过多台无人机设备定位火场人员位置并共享位置信息，或者配备现场指挥人员专用无人机，由指挥员通过无人机进行力量调度，协调整个现场的力量部署。

5、人员物资转运

在灭火救援领域，无人机的人员物资转运功能同样值得考虑。例如，在某些农村偏远地区，受道路交通条件限制，第一出动力量往往无法快速到达现场，因此可以采取一个作战分队配备一架运输无人机的战斗编成模式，火灾发生后，由后方迅速调派运输无人机携带相关轻便器材飞赴现场，进行有效的先期控火和抢险救援，阻止火势进一步蔓延，迅速抢救被困人员生命。

无人机还可以在急难险重危险地区代替救生抛投器的作用，在灾害现场携带引导绳往返于被困者和施救者之间，建立坚固稳定的救援系统。另外，在一些急难险重的洪涝灾害事故救援中，无人机还可以携带救生设备，代替救援人员进行定点抛投，快速营救遇险群众。

三、无人机的改进和功能拓展

1、针对专业测绘、侦检、探测、通信仪器的改进

为了配备与不同种类的元人机和适应不同的任务需求，无人机所携带的相关仪器应当进行进一步改进，主要包括以下几方面：

(1)进一步减小尺寸和重量，以提高无人机的器材装备数量，增加无人机的续航时间。

(2)统一各类软硬件接口，方便不同种类的器材能够驳接不同种类的无人机设备，同时加强数据传输、软件参数设置的统一。

(3)增加各类器材装备的集成度，例如需要同时使用到的音视频和红外探测仪可以进行集成，探测环境的温度、高度、压力等传感器可以进行集成等。

2、防火防爆及操控性能化改善

近日，在全球最大的石油展上，由中航鹰航科技有限公司展示的一款多功能防爆无人机——赤鸢，吸引了大量的参展者。该款无人机采取了先进的电器隔离技术和新型防爆电池和电机，避免在工作过程中产生电火花，在设计消防用无人机时，可以借鉴相关的设计制造技术，进一步增强无人机的防火防爆性能，以适应恶劣环境和危险场所的需求。

3、载量和续航的改进

现在投入使用的无人机多为锂电池供电，存在的一个不足是续航时间较短，载重较轻。圣彼得堡消防队大学研制了一种能够垂直起飞，并用电缆系留的消防无人机，理论上，该款无人机可以实现全天候不间断续航，得益于系留式电缆，该款无人机可以实现多达600kg的载重量，但是受到电缆长度和重量的限制，该无人机只能在小范围内使用，主要用于现场环境监控和通信保障。

4、与通信指挥组网、地理信息系统的联动

得益于我国消防部队的信息化建设，基层消防部队装备了多类消防指挥系统，配备了实用的灭火救援指挥箱，GIS(GeographicInformationSystem)系统在基层指挥中心的应用也对一线灭火救援工作起到了重要的保障作用，而消防无人机要投入实际的使用，必须加强与此类软件平台和系统的联动，可以做到直接在平台界面操作无人机，共享无人机采集的数据信息，利用无人机进行通信组网和力量调度，以加强无人机的适用性和可移植性。

5、与其他消防力量的联动

消防无人机还应加强与其他消防力量的联动，以消除潜在的安全隐患，加强其他器材装备的使用效能，例如为举高类车辆的准确定位提供依据，在大型破拆现场进行建筑结构评估，当建筑结构发生较大位移改变时提供进行报警等。同时，在危险搜索救援现场，无人机还可以与搜救犬配合工作，发布指令，传递信息等，进一步保障救援人员自身的生命安全。（于求 小明）