無人機在消防應急通信保障中的應用和發展探討

段治良

[摘 要]無人機應用在消防救援中具有機動快速、成本低廉、維護簡單、載荷多樣等眾多優勢，能夠實現對火情全天候監控、遠距離中繼通信以及輔助應急救援等。文章分析總結了消防應急通信的特點，并針對無人機在消防應急通信保障中的應用和發展前景進行探討。

[關鍵詞]無人機;消防應急通信保障;發展前景

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.14.098

[中圖分類號]P231[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2020）14-0-02

0? ? ?引 言

近年來，隨著無人機系統的數據應用、遙感等技術不斷完善，無人機作為一種新型技術裝備開始應用在消防領域。傳統的地面通信設施雖然具有覆蓋面廣等優勢，但是如果在火場或自然災害中，地面通信將無法有效發揮作用。而衛星通信雖然對環境的要求較低，但是衛星通信需要使用專業的通信設備，無法深入普及。而利用無人機自身具有的空中巡邏偵查、火場態勢實時回傳等功能，可以為消防救援人員提供全面、準確且及時的火場信息，為做出正確決策提供可靠的數據保障。

1? ? ?消防應急通信的特點

1.1? ?實時性

消防通信保障的任務與人民的生命財產具有直接關系，因此，應急通信保障的實時性對消防救援工作十分關鍵，必須將災害現場的畫面、聲音以及數據信息等在第一時間回傳至各級決策和指揮機構。基于此，相關機構應建立由點到面的網狀應急通信體系，保障整個救援及時進行，并順利完成救援。圖1為無人機應急移動通信系統示意圖。

1.2? ?可靠性

消防救援人員每天承擔的任務非常多，其救援工作現場多為高層建筑、人員密集的場所、地下建筑以及石油化工工廠等，具有一定的危險性，而消防救援人員在執行任務的過程中，會受當地的道路、通行設施等局限，救援現場的通信易受設備架設不便、噪聲干擾、火場高溫、水下作業等眾多復雜因素影響，導致消防應急通信存在較大難度，如在泥石流、臺風、高溫、暴雨等特殊環境下。彌補傳統救援短板是無人機的優勢，能夠保障救援官兵的人身安全。如果使用具備一定承載能力的無人機，可以向事故現場快速運送緊急救援物資，如牽引繩索等，提升現場的救援能力。

2? ? ?無人機在消防應急通信保障中的應用與發展前景

2.1? ?多路音視頻通信

目前，許多消防救援隊伍開始在消防指揮調度網中接入無人機并搭載相應的音視頻圖傳設備、通信模塊，以實現圖像與聲音方面的實時傳輸。利用無人機能夠采集救援現場的全景圖像與聲音，然后將數據信息傳遞到指揮中心，并由指揮中心做出決策，是消防應急通信保障的重要組成部分。無人機視頻終端可以利用安全網閘和4G等與平臺對接，而圖像綜合管理平臺網的服務器則會從4G接入平臺得到無人機采集到的視頻、圖像等資料，并將其傳遞給流媒體分發服務器。除此之外，利用無人機技術，大大提高了消防通信的質量，且無人機技術不僅可以減少操作人員，增加點位，還可以實時同步傳輸圖像，有效提高整個應急通信系統的效率。圖2為無人機應急通信系統與地面移動通信網互連示意圖。

2.2? ?大區遙感監測與應急照明應用

消防救援人員在執行大區域的救援任務時，必須對現場的實際情況進行偵查。而傳統的遙感測繪以及無人機圖像采集均可以為大區域救援提供有效的支撐作用。與衛星遙感相比，無人機遙感搭載平臺存在較大的局限性，無法為消防救援人員提供更好的圖像精度;再加上無人機體積小、質量輕，抗風性能較差;另外，由于載荷、自重等方面的制約，導致無人機的慣性大、飛行穩定性存在較大局限，存在擺動、顛簸以及傾斜等情況，加之發動機的共振，導致測量設備出現持續震動情況，不利于后期校正工作。但是，通過采用較多數量的無人機，增加無人機終端的數量，降低人工操作成本，可以使遙感數據實現采集多點化，且可以實現自校正同步操作，最大限度地改善無人機應用在消防應急通信中的載荷不足、震動導致的數據誤差等問題。同時，大數據技術的應用，提高了無人機采集數據的精確度，使救援人員獲得更加精準的偵查結果。除此之外，無人機還具有夜間大區域照明的作用，通過搭載照明設備與供電設備，對無人機進行有效的航程規劃或利用無人機懸停技術，能夠拓寬救援可視范圍。

2.3? ?高空送物、高空喊話

在執行高溫、高空以及混亂環境下的任務時，如果可以在被困人群和消防救援人員之間搭建聯系平臺，那么救援任務將更有針對性。而無人機通過搭載擴音器、拾音器等裝置，并通過移動通信鏈路將其他通信鏈路與控制中心建立聯系，獲得被困人員的相應信息。另外，無人機還具有送物功能，通過無人機可以將呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、藥品等救援物資送到被困人手中，提高被困人員的生存能力，保障人民群眾的生命安全。在水上救援或山域救援中，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，而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，與被困人員之間建立溝通交流平臺。

2.4? ?室內利用通信設施引導人員疏散

近年來，消防救援人員不斷出現傷亡事件，而通過分析可以得知，消防救援人員的傷亡情況與室內火災或災難性事故救援等具有密切關聯。因此，對于消防應急通信，必須保障室內偵查和室內通信，但這兩項工作難度很大，需要全面應用無人機技術。目前，我國主要有以下幾種無人機目標跟蹤技術。

2.4.1? ?視覺跟蹤

在硬件端安裝一個微型攝像頭以及小型裝置，并將該設備與無人機進行連接，使無人機具有視覺分析能力，可以識別周圍環境中的障礙，實現避障目標。同時，對物體進行360度的環繞拍攝和追蹤拍攝，與移動目標之間保持一定的距離。

2.4.2? ?帶GPS的遙控器

消防救援人員在執行任務的過程中，攜帶具有GPS模塊的遙控器開展救援工作，除了可以使無人機與自己保持距離外，還可以對無人機執行相關操作。救援人員可以控制無人機跟隨自己開展救援，并利用無人機實現音頻、視頻的信號傳遞，與指揮中心加強聯系。除此之外，還能夠預先設置無人機，加入避障以及室內導航等功能，疏散被困群眾。

2.4.3? ?跟隨GPS模塊

隨著具有GPS模塊的手機、手表或其他可穿戴設備的開發普及，消防救援人員可以攜帶這些設備，使無人機通過這些設備巡航搜救。

2.5? ?擴展通信區域

在消防通信中應用無人機的實質是擴展通信區域。而利用無人機能夠與自組網技術相結合，擴展通信范圍。通過在無人機中設置匯聚機，使無人機充當指揮官的角色，并由指揮人員操作路由機以及終端機，由消防救援人員操作，實現通信區域擴展。

3? ? ?結 語

本文主要對消防應急通信保障的特點進行了分析，歸納了無人機應用在消防應急通信保障中的作用并展望了應用前景。隨著人工智能技術的不斷發展，相信未來無人機應用將由當前的被動化、單任務化向自組織、多任務方向發展。通過運用深度學習技術，以物聯網數據和大數據為基礎，在無人機技術的支持下可以建立高空、地下、室內以及水域等多個環境下的應急通信保障體系，為消防救援人員執行急難險重任務提供技術保障。

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