多旋翼無(wú)人機(jī)在滅火救援中的應(yīng)用探析

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和消防部隊(duì)職能的拓展，無(wú)人機(jī)越來(lái)越多的用于滅火救援現(xiàn)場(chǎng)。文章針對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)功能和特點(diǎn)，分析了多旋翼無(wú)人機(jī)在滅火救援現(xiàn)場(chǎng)中可以開展現(xiàn)場(chǎng)空中偵察、空中喊話、空中無(wú)線中繼等應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)的載重、抗風(fēng)、防（雨）水性能、防腐蝕、圖傳性能等技術(shù)需求進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：多旋翼無(wú)人機(jī)；滅火；救援

無(wú)人駕駛飛機(jī)簡(jiǎn)稱“無(wú)人機(jī)”，是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)。無(wú)人機(jī)廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等，后來(lái)無(wú)人機(jī)因其特有的優(yōu)勢(shì)逐漸應(yīng)用于民用領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)無(wú)人機(jī)主要由飛機(jī)機(jī)體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)等部分構(gòu)成。多旋翼無(wú)人機(jī)無(wú)需跑道、減速繩和回收網(wǎng)，不受場(chǎng)地限制，可以原地起飛降落并可實(shí)現(xiàn)懸停，操作較為簡(jiǎn)單。消防部隊(duì)在滅火救援中多使用多旋翼無(wú)人機(jī)。

1 多旋翼無(wú)人機(jī)主要功能和特點(diǎn)

1.1 成本低，危險(xiǎn)小

多旋翼無(wú)人機(jī)運(yùn)行成本比較低，保養(yǎng)和維修也比較簡(jiǎn)便，對(duì)操作員的培訓(xùn)周期相對(duì)較短；其體型小，不用租賃起飛和停放的專用場(chǎng)地；其可以飛行到危險(xiǎn)地域，或在不良?xì)夂驐l件下執(zhí)行緊急飛行任務(wù)，避免偵察人員的傷亡。

1.2 易操縱，響應(yīng)快

現(xiàn)在的無(wú)人機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)遙控飛行、半自主飛行和按預(yù)編航線全自動(dòng)飛行等功能。多旋翼無(wú)人機(jī)具備機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)，一旦任務(wù)需要其可快速到達(dá)指定目標(biāo)區(qū)域，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求低。運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、控制靈活、飛行穩(wěn)定、噪音小、特別適合于超低空應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)非常明顯。此外，專業(yè)的電氣一體化設(shè)計(jì)，大大縮短了設(shè)備的準(zhǔn)備時(shí)間，從零件狀態(tài)組裝到待命飛行狀態(tài)僅需幾分鐘的時(shí)間，讓操作人員在有緊急任務(wù)的情況下可以快速組裝，立刻飛往事故現(xiàn)場(chǎng)上空進(jìn)行航拍偵察，這也讓它成為滅火救援現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的最佳選擇。

1.3 功能多，運(yùn)用廣

當(dāng)突發(fā)性災(zāi)害發(fā)生時(shí)，多旋翼無(wú)人機(jī)快速飛抵災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，通過無(wú)線傳輸方式，將音視頻傳輸?shù)降孛娴慕邮諜C(jī)。如果配置高清晰度的數(shù)碼攝像機(jī)，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行高質(zhì)量的視頻采集以及音頻的實(shí)時(shí)采集，及時(shí)傳送到指揮中心的現(xiàn)場(chǎng)視、音頻設(shè)備上，供指揮者進(jìn)行判斷和決策，使滅火救援現(xiàn)場(chǎng)工作組的調(diào)查能力大大增強(qiáng)，提高信息獲取的安全性和可靠性。搭載擴(kuò)音設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行喊話，向現(xiàn)場(chǎng)群眾及時(shí)傳遞有關(guān)信息，搭載生命探測(cè)儀幫助搜尋生命跡象，使救援隊(duì)伍更迅速、安全地采取救援行動(dòng)。特別是當(dāng)人力和車輛無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，多旋翼無(wú)人機(jī)的作用更是不可替代。

2 多旋翼無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用

由于無(wú)人機(jī)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，很多功能尚處于探索階段，目前也只有個(gè)別省份的消防部隊(duì)購(gòu)置了多旋翼無(wú)人機(jī)，在滅火救援應(yīng)用方面尚處于摸索階段，還不能形成戰(zhàn)斗力。2015年8月12日23時(shí)許，天津港瑞海公司所屬危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)發(fā)生爆炸，事故發(fā)生后，公安部消防局調(diào)派多架無(wú)人機(jī)趕赴現(xiàn)場(chǎng)。作者認(rèn)為，多旋翼無(wú)人機(jī)在消防領(lǐng)域的應(yīng)用必將變革災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)偵察模式，豐富消防部隊(duì)實(shí)施火場(chǎng)偵察的手段，其應(yīng)用前景十分廣闊。

2.1 易燃易爆、化學(xué)災(zāi)害事故偵檢

在處置易燃易爆、化學(xué)災(zāi)害事故時(shí)，偵檢是首要環(huán)節(jié)，多旋翼無(wú)人機(jī)可以攜帶可燃?xì)怏w和有毒氣體探測(cè)儀檢測(cè)出事故現(xiàn)場(chǎng)的泄漏物質(zhì)、氣體濃度和擴(kuò)散范圍，來(lái)確定攻防路線及陣地，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這樣避免了消防官兵盲目進(jìn)入而付出不必要的代價(jià)。

2.2 滅火救援現(xiàn)場(chǎng)偵察和監(jiān)控

在地形和環(huán)境較復(fù)雜或?yàn)?zāi)害面積較大的滅火救援現(xiàn)場(chǎng)，多旋翼無(wú)人機(jī)可以及時(shí)的開展偵察工作，并將實(shí)時(shí)圖像通過無(wú)線傳輸至各級(jí)指揮部，便于各級(jí)指揮部及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)的滅火救援情況，從而做出快速、準(zhǔn)備的對(duì)策，最大程度的減少災(zāi)害損失。多旋翼無(wú)人機(jī)還可以搭載熱成像儀，較大范圍高效的找出起火點(diǎn)和被困人員。

2.3 空中喊話

在公共突發(fā)事件的處置中，因人員聚集過多，可以通過多旋翼無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中喊話；在高空救援中，可以通過多旋翼無(wú)人機(jī)有效的傳達(dá)指揮部的指令。

2.4 運(yùn)送救援裝備

在水域、山岳救援中，因救生拋投器的精準(zhǔn)度和環(huán)境所帶來(lái)的局限性，可以通過多旋翼無(wú)人機(jī)攜帶手臺(tái)、救生衣、救援繩等救援裝備直接送到被救人員的手中，大大減少了救援時(shí)間。

2.5 尋找天然水源

在滅火救援現(xiàn)場(chǎng)中，多旋翼無(wú)人機(jī)可以在空中尋找附近的天然水源，其尋找的范圍和效率遠(yuǎn)高于消防官兵人工尋找。

2.6 空中無(wú)線中繼

在滅火救援現(xiàn)場(chǎng)中，因無(wú)線電覆蓋面需求廣或在山腳洼處，多旋翼無(wú)人機(jī)可以充當(dāng)空中轉(zhuǎn)信臺(tái)，從而在極端環(huán)境下建立有效的無(wú)線通信鏈路。

2.7 執(zhí)勤中隊(duì)六熟悉

現(xiàn)如今，執(zhí)勤中隊(duì)的轄區(qū)廣，城市的建設(shè)速度快，執(zhí)勤中隊(duì)在日常的六熟悉中可以通過多旋翼無(wú)人機(jī)結(jié)合轄區(qū)電子地圖，全面的了解轄區(qū)消防通道、建筑高度等信息，制作出空中俯拍的轄區(qū)平面圖。

3 消防部隊(duì)對(duì)無(wú)人機(jī)的技術(shù)需求

3.1 載重范圍

據(jù)了解，目前普通的多旋翼無(wú)人機(jī)的載重在3kg左右，配置較高的無(wú)人機(jī)可以載重30kg。無(wú)人機(jī)的載重直接限制了無(wú)人機(jī)上所搭載的消防滅火救援所需要的設(shè)備質(zhì)量和數(shù)量。

3.2 續(xù)航能力

普通的多旋翼無(wú)人機(jī)續(xù)航能力均在一小時(shí)以內(nèi)，消防部隊(duì)在配置時(shí)，需要增配多塊大容量鋰聚合物電池。

3.3 抗風(fēng)防雨性能

消防部隊(duì)在滅火救援現(xiàn)場(chǎng)，不可能因?yàn)橄掠昊虼箫L(fēng)而停止滅火救援戰(zhàn)斗。這對(duì)無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)和防雨性能要求就要提高，普通多旋翼無(wú)人機(jī)可以在6級(jí)風(fēng)以下飛行，并可以在5000m高海拔下正常飛行，但部分多旋翼無(wú)人機(jī)雨天無(wú)法進(jìn)行飛行。

3.4 耐溫耐腐蝕性

普通多旋翼無(wú)人機(jī)可在-35℃至55℃下使用，在火場(chǎng)溫度較高的地方無(wú)法使用。作者查閱國(guó)內(nèi)多家多旋翼無(wú)人機(jī)的參數(shù)，均未看見關(guān)于耐腐蝕性的測(cè)試報(bào)告，這對(duì)無(wú)人機(jī)在部分化學(xué)品泄漏的事故救援現(xiàn)場(chǎng)的正常運(yùn)行存在安全隱患。

3.5 圖傳效果

空管相關(guān)文件指出民用領(lǐng)空低于500m的飛行器無(wú)需申請(qǐng)航線。對(duì)于消防部隊(duì)滅火救援中的應(yīng)用，500m的高度已經(jīng)足夠，大部分的多旋翼無(wú)人機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)。部分多旋翼無(wú)人機(jī)的遙控操作范圍可以達(dá)到2km，再遠(yuǎn)的距離可以通過與GPS與地面站的控制實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃、自動(dòng)巡航和自動(dòng)返航，消防部隊(duì)使用的多旋翼無(wú)人機(jī)需要實(shí)時(shí)圖像的無(wú)線傳輸，這需要圖像清晰的回傳距離能夠確保在10km以內(nèi)。這不僅需要配置Gopro運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)、10倍變焦鏡頭，還需對(duì)1080i/1080P全高清數(shù)字圖傳系統(tǒng)有著較高要求。

3.6 防爆性能

作者查閱國(guó)內(nèi)多家多旋翼無(wú)人機(jī)的參數(shù)，均無(wú)見關(guān)于防爆性能的描述。這對(duì)多旋翼無(wú)人機(jī)在易燃易爆氣體泄漏的現(xiàn)場(chǎng)使用無(wú)人機(jī)，存在著安全隱患，因此對(duì)在危險(xiǎn)化學(xué)品等有防爆要求的場(chǎng)所，多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)具有相應(yīng)的防爆要求。

隨著無(wú)人機(jī)的技術(shù)日趨成熟，消防部隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)多旋翼無(wú)人機(jī)在滅火救援中的重要作用，與廠家共同研究相應(yīng)的模塊，逐步裝備并積極發(fā)揮其作用，更好地完成各類滅火救援和搶險(xiǎn)救災(zāi)的任務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：呂明哲（1982-），男，山東龍口，湖北省荊州市消防支隊(duì)，助理工程師，主要從事應(yīng)急救援和信息化與通信工作。