無人機技術在消防滅火救援中的應用探析

崔建華

（消防救援局昆明訓練總隊，云南 昆明 650208）

0 引言

隨著信息通信技術、人工智能、大數據等新技術與傳統產業的深度融合，消防滅火救援在新技術、新產品、新業態和新模式等方面迎來了前所未有的機遇。我國每年因自然災害、事故和火災等突發公共事件造成的人員傷亡和經濟損失巨大。無人機在消防領域的應用逐漸改變了這一局面，相比傳統的消防滅火救援方式，無人機以其靈活性、簡便性的技術優勢迅速受到消防部門的青睞，無人機可以在滅火救援現場能夠快速深入災害現場，及時獲取災害現場影像數據，不但提高了救援效率，也降低了人員傷亡。隨著科技的不斷進步，無人機的技術水平日漸提升，性能較之前相比也不可同日而語，在消防領域，無人機已經能適應各種復雜的環境，通過掛載紅外熱成像、激光雷達和應急通信等載荷，在災害中可以實現緊急搜救、空投物資及空中通信中繼等，有效彌補了傳統滅火救援中存在的諸多問題，為消防救援隊伍科學部署滅火救援工作起到強有力的數據支撐，無人機技術已成為消防滅火救援工作中不可或缺的重要組成部分。

1 無人機技術的特點及分類

無人機是區別于載人飛機的飛行器，它是由無線電控制或計算機遠程操控，無人機在技術層面上主要利用了無人操控技術、遠距成像技術、遠距測量技術、GPS（北斗、格洛納斯，伽利略）定位技術、數據收發與傳輸技術等，能夠自主測繪現場詳情，獲取清晰圖像，在精準測繪上，無人機可以對災害發生地的地質地貌進行精確測繪并回傳遙感影像或數據，通過無人機傳輸回的數據，完成對勘察地數據處理，建模分析和應用解析等。

1.1 無人機的特點

無人機目前在我國應用過程中具有較多的優點，主要有以下3點：精準的監控性能、進價比較高、安全性能較高。無人機精準的監控性能主要體現在，目前我國的無人機都屬于低空飛行器，因此在實際航空測量過程中可以用于近景測量，甚至我國部分工程測量中無人機的測量精度可以達到厘米級別；無人機應用過程中的性價比較高，主要體現在無人機的制作成本較低，并且無人機在應用過程中受到外界的干擾較小，同時測量人員還可以在無人機上方安裝相應的攝影儀器，這樣就可以在控制無人機成本的過程中，提高無人機的自身性價比；無人機應用過程中的安全靈活性，主要體現在無人機對升降機場要求較低，同時無人機還可以根據現場運行的實際情況進行實時調節。此外無人機在操控過程中的操控流程較為簡單。

1.2 無人機的具體分類

這些年，無人機的技術不斷創新，其飛行控制器及自動飛機駕駛儀的不斷發展，無人機技術已經趨于成熟。通常，無人機根據其的外形可以分為固定翼飛機、單旋翼直升機、多旋翼直升機等。此外，無人機如果應用于消防滅火救援行動中還可以根據無人機的動力進行區分為油動和電動這兩種，通常油動無人機主要是通過依靠汽油或者是柴油作為動力來源；而電動無人機主要是通過鋰電池作為自身的驅動力。在實際的應用過程中，電動無人機對于油動無人機來說安全性較高；而油動無人機對于電路無人機相比續航能力較高。

2 無人機技術在消防滅火救援中的應用

無人機在災害救援領域的應用是從20世紀90年代開始的，首次試用是在科技相對發達的發達國家。而我國的無人機在消防滅火救援領域的發展相對滯后，直到2008年的汶川地震，中科院研究隊伍最先嘗試將遙感無人機應用于震中災情航拍，并取得了較好的效果，無人機技術在消防滅火救援中開始嶄露頭角。在隨后的青海玉樹地震、四川蘆山地震、天津濱海新區爆炸事故、雅魯藏布江山體滑坡、江蘇鹽城響水爆炸事故等災害事故的應急救援中，無人機以其成本低、易操縱、反應快的特點投入到滅火救援中，在合理分配救援力量、確定救災重點區域、選擇安全救援路線以及災后重建等工作中起著重要作用，發揮了無人機技術在滅火救援中的獨特優勢。

2.1 無人機災情偵查

在傳統的消防滅火救援工作當中，很大程度上會受到地形地物及環境方面的限制，并伴隨著各種危險，嚴重威脅消防救援人員的生命安全。在災害發生的過程中，以高清攝像機配合無人機，可以偵查災害詳情，可以利用其機動靈活的特點，不受復雜地形和環境的影響。少許危險性極高的災害現場，消防員不能親身進入開展偵探或者救援行動，不能及時而有效的開展應急措施，利用無人機進行災情偵查，能夠降低救援人員的傷亡率，還能利用無人機執行高危險任務，進入救災人員無法進入的有毒、易爆、易燃的惡劣環境中，無人機偵查對于指揮救災救援行動的指揮員來說，能夠幫助其詳細而全面的掌控全局，從而作出正確決策。

2.2 無人機實時監控

火災、地震、泥石流等災害環境復雜多變，無人機的監控可以全面細致的反映現場詳情，在展開有效行動時，利用無人機實時監控現場，能夠快速傳輸災害現場數據。各級指揮部通過無人機所傳送出的監控數據，隨時把握災害的動態詳情，作出更加符合現場的救援戰略部署，對一些突發狀況也可以個更加及時有效的措施，以便最大程度的減少救援過程中的人員傷亡，降低滅火救災的損失。同時多功能無人機還可以在滅火救援中，通過相關的儀器來對火災現場的安全隱患進行排除，這樣就可以給消防人員的安全帶來保障。

2.3 無人機輔助救援

無人機配合使用其他關鍵器材和裝備，可以輔助多種災害的救援。無人機的運用主要體現在三個方面：第一種是以無人機作為機械載體，在無人機上裝載語音系統和擴音裝置，可以利用無人機下達指令，特別適合高空、高層等災害事故救援。第二種是以無人機作為物質載體，利用無人機投放救災物資和設備，主要是在救災人員無法直接進入的災害現場，可以迅速解決災害事故現場對物資的迫切需求。災害的突然性勢必會產生人員傷亡，對傷亡人員的救治工作就顯得特別迫切。這時候無人機就不需要有人機那樣長時間的準備，直接可以運送救治相關的設備或者藥品即時放飛，為受傷人員爭取救治時間，挽回生命，提高救援的質量和效率。三是利用無人機進行應急測繪，通過無人機掛載傾斜攝相機，從垂直和傾斜角度進行全方位拍攝，能輕松感知復雜場景，有效彌補正射相機在獲取航測影像時角度不足的問題，更加全面、具象地反映地形地物的實際情況及多方位信息，再通過高性能GPU將采集到的圖像進行3D建模，生成三維模型圖并傳至現場指揮部，為滅火救援的決策部署提供有力的數據支撐。

2.4 無人機應急通信

我國幅員遼闊，由于地理環境和氣候的多樣性，洪水、龍卷風、地震、泥石流等自然災害時有發生，很大可能會造成災害事故現場中心區域內的公共通信網絡全面中斷，一旦中斷難以快速恢復。以往應急救援中使用的衛星通信系統，因救援現場的單位和人員通信負荷過重，后方指揮中心不能即時獲得災害發生地的實際情況，指揮部的行動指令不能第一時間下達，必將嚴重影響滅火救援工作的展開。

無人機技術的出現為應急通信提供了一種新的解決方案。目前消防救援隊伍使用的無人機大多數為電動無人機，其飛行時間僅為30分鐘至1小時，使無人機在應急通信中的應用具有一定的局限性，但隨著微小型多旋翼無人機日漸成熟，直流無刷電機、多旋翼協同控制等關鍵技術的突破，基于系留式無人機的便攜式通信基站將成為空中應急通信基站搭建的一種有效手段。在大型災害事故救援中可以通過系留型無人機系統來實現地面電源供電，并由系留線纜輸送至無人機升空平臺，實現連續不間斷飛行，天線高度可隨無人機飛行高度升高，覆蓋角度可以利用無人機旋轉方向來進行調整，從而實現大面積信號覆蓋，保障一定區域內的連續通信，搭建大型災害現場的應急通信無線鏈路。

3 結束語

經過國內外多年的實踐，無人機在消防滅火救援中發揮的作用得到了消防滅火救援領域的廣泛認可，政府和社會組織對于無人機的重視程度也逐步提升。更高端的通信技術為通信領域的發展帶來了更大的變革，更加及時的信息傳達和更加寬廣的信號范圍，也為無人機提供了更加可靠的數據鏈接和更加便捷的運用模式。依賴于5G通信技術，無人機在救災救援領域，將會以無人機中繼通信的運用模式出現，穩定的指揮系統和數據系統是支撐無人機順利運轉和調控的基礎和保障，只有更加完善的技術系統，才能實現滅火救援中無人機的快速部署、災情偵查、實時監視、輔助救援和應急通信等功能，發揮無人機技術在消防滅火救援工作中的技術優勢，全面提升消防滅火救援工作水平。