無人機在消防滅火救援中的應用

戴建林

【摘要】? ? 本文主要探討的是無人機在消防滅火救援中的各類應用情況，主要包括偵查、拋投、廣播、照明、滅火等，通過探討和分析，希望能為相關領域的研究提供參考。

【關鍵詞】? ? 無人機? ? 消防? ? 滅火救援

近年來，高層建筑越來越多，大城市高層建筑所面臨的火災安全問題也日益嚴重，超高層建筑火災的撲救已經成為了一個世界性的難題。面對日益復雜的任務，擔負著滅火救援任務的消防部隊所面臨的危險也越來越多。

在石化危險化學品處置、地震災害救援、防汛搶險、山地救援、公路救援、大跨度大空間等任務中，傳統現場勘查方法的局限性日益突出。消防部隊官兵的安全問題同樣引起了人們的廣泛關注。

無人機技術的應用突破了此項工作的難度，使得火災現場的信息能夠更準確的獲取，進而實施有效的救援策略，大大提高了消防救援工作的效率;無人機在消防救援工作中具有十分重要的現實意義。

2015年8月12日，天津港發生特大火災爆炸事故，由于爆炸后遺留大量危險化學品和有毒氣體，救援現場無法進行傳統的災害調查手段。公安部消防局緊急調動北京、天津、河北、山西共7支無人機分隊和11架消防無人機通宵到達天津，現場進行了80多次偵察飛行。它為指揮部提供了大量事故現場和災害情況的第一手詳細動態圖像，在現場決策指揮中發揮了重要作用。

2018年1月19日，兩名澳大利亞男孩被卷入海浪中，救援隊派出無人機對其進行救援。隨后將兩艘充氣救生艇投放至兩名男孩身邊，使他們隨著海浪的沖擊安全的返回了岸邊，成功地完成了世界上第一個無人機水上救援任務。

一、無人機的基本特點

1.1安全性能好，操作簡單，運行維護成本低

無人機（UAV）具有運行成本低、機械連接件少、結構簡單、拆卸、更換、維修方便、訓練周期短、熟悉掌握快、體積小、起降要求低、無專用跑道等優點。可以垂直起降和懸停，飛到危險區域或惡劣天氣下飛行并獲得精確和實時的目標檢測信息。

1.2飛行高度低，機動性強，執行任務能力強

無人機可分為半自主控制模式和完全自主控制模式。它可以手動設置和操縱的飛行高度和速度的無人機。它輕便靈活。

無人機從裝配到待機飛行只需要幾分鐘，大大縮短了設備準備時間，滿足了消防工作的要求，能夠快速到達建筑物、隧道、洞穴等復雜環境執行任務，對偵察任務具有重大意義。

1.3平臺應用廣泛，功能豐富，匹配效果好

無人機本身類似于“Internet+”平臺，可以配備定位系統、攝影系統、測繪設備、通信平臺等，實現“UAV+”飛行平臺。

二、信息采集功能

通過給無人機搭載多功能模塊，可采集現場的氣體、溫度、方向和圖像信息，全面顯示災情，快速提供輔助滅火和應急救援，最大限度地發揮消防無人機的使用效能。

2.1高清攝像和夜視儀

圖像采集模塊可實現對災害現場的高清視頻信息和夜視圖像信息的采集。可見光和夜視圖像信息采用綜合可見光和夜視的高清晰度運動，可以更清晰地區分火災信息。夜晚是火災的高發期，利用夜視儀實現火災信息的精確采集。該模塊實現對場景圖像信息的實時縮放、拍攝、錄像、晝夜切換。除此之外決策者還可以根據無人機拍攝的火災現場畫面進行判斷，通過有線、無線、微波單兵、3G/4G圖像傳輸，衛星鏈路等數傳系統實時傳送到指揮中心，與現場決策人員共同商議，實現遠程可視化指揮，將其的信息共享水平提升，利于做出更好的滅火決策。

2.2紅外熱像儀

紅外熱像可用于無人機的不同場景。高性能的模擬圖像傳輸系統可以實時傳輸紅外熱圖像，實時測量和繪制場景的溫度信息，為消防指揮員提供強有力的決策支持。

2.3氣體分析儀

氣體分析模塊可同時攜帶各種不同類型的氣體傳感器，實時監測火災中有毒有害氣體，并可根據現場需要隨時更換各種氣體傳感器，為個人防護提供預測性預警。對消防隊員進行數據采集，并將關鍵數據收集到數據庫中，為以后的科研和現場指揮提供信息支持。

2.4建模測繪

在轄區六熟悉中，通過火力無人機搭載的3D建模系統（傾斜攝像機），利用集成的高清晰度攝像機，實現快速有效地覆蓋不同方向的表面特征，并基于圖形單元GPU后處理3D建模技術，實現消防重點單位的三維精確建模。并且利用無人機進行更大范圍的災害和事故現場的測繪和目標測繪，為指揮提供及時可靠的信息。

三、輔助救援功能

主要是利用了無人機的承載能力，通過無人機攜帶應急救援設備，拋投救生物資，或裝配揚聲器、探照燈、通信中繼等設備輔助滅火救援。

3.1物資拋投

無人機通過攜帶應急救援裝置或投放呼吸面罩、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，確保被困人員在救援過程中的生命安全。在水上救援或山區救援中，現有的拋投器在使用環境和范圍上存在很大的局限性，且精度差，使用無人機輔助投擲繩索或運載關鍵設備，采取小繩拉大繩的方式搭建救援通道。

3.2緊急廣播

安裝在無人機上的揚聲器可以用作緊急廣播。它具有遠距離定向廣播功能，可實現災難場景中的疏散和應急廣播，減少恐慌和擁擠的風險，防止踩踏事故的發生。應急廣播模塊可以在600m內實現聲音傳播，通過增加穩定云臺實現0～180°的廣播方向。

3.3強光照明

安裝高強度照明設備在消防無人機上，并與拍攝方向同向。在有限的光照條件下，通過強光照明增強航空攝影的效果，為夜間消防人員提供現場照明，確保消防救援工作的順利進行。

3.4應急通信

當通信被地震、山岳和洪水阻塞時，配備有通信中繼模塊的無人機（UAV）可用作中繼平臺，以確保救援部隊的通信鏈路在極端環境中不受干擾。

四、滅火功能

利用無人機直接開展滅火工作，是消防無人機的發展趨勢。可集成滅火彈、滅火劑、聲波滅火等器材裝備，處置多種情況下的滅火救援工作。發生高層建筑火災時，使用無人機攜帶水、泡沫、二氧化碳、干粉等滅火劑，針對高空、狹窄、易燃易爆有毒危險區域內進行初起火災撲救，阻斷火勢發展蔓延。

4.1機載滅火彈

滅火無飛機可以攜帶幾十公斤的滅火彈和發射裝置飛行到火源附近，通過遠程遙控滅火彈向目標射擊。該滅火彈可穿透數十毫米厚的鋼化玻璃幕墻，到達室內噴灑滅火劑來滅火。一旦高層建筑發生火災，滅火無人機可以準確地向火源位置發送滅火彈，從而解決高層建筑火災的撲救難題。

4.2滅火劑

在高層建筑發生火災時，搭載數十千克的干粉滅火和玻璃破拆槍的無人機直接飛到火災樓層外面，作為空中懸停平臺，遙控對準目標，首先用玻璃破拆槍發射高速沖擊彈， 將高層建筑的玻璃窗砸碎，并向室內噴灑干粉從而有效撲滅火焰。

4.3聲波滅火

研究人員發現，低頻聲波在30至60赫茲之間能產生最適合滅火的能量。聲波將可燃物質與空氣隔離，從而消除了一些不太強烈的火災。

這種聲波技術非常適合于處理空曠地區發生的草坪火災，以及在建筑火災中為消防員開辟小型滅火通道。將聲波設備安裝在無人機底部時，可以釋放壓力波。當壓力波在空氣中傳播時，能夠有效地使火焰與空氣隔離，從而實現滅火。

參? 考? 文? 獻

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[2]葉杰.無線遙控無人機在消防滅火救援領域的應用研究[J].通訊世界，2016，6.

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