消防無人機應用研究與展望

王瑞強

摘要：無人機在消防滅火救援行動中具有廣泛應用前景，具備靈活、迅速、模塊化等諸多優勢，特別是近年來無人機大量運用于應急救援行動，取得了一些成績。使用新型的消防無人機，符合滅火救援裝備發展進步的新形勢、新趨勢。本文主要對當前無人機應用現狀進行了總結，并提出了新形勢下消防無人機發展應用的幾點建議，希望無人機技術能夠更好地輔助作戰指揮與滅火救援行動。

關鍵詞：滅火救援;無人機;應用研究

一、國內外無人機應用現狀

（一）軍警領域應用現狀

無人機技術在軍警領域已經得到廣泛應用，通過無人機輔助偵察、快速搜索、組網協同等應用方式，極大地提升了軍警隊伍的處置能力。

（二）民用領域應用現狀

目前，無人機集訓編隊技術已經廣泛應用于燈光秀表演中，2019年高巨創新公司在建國70周年完成了2100架無人機集訓表演。

（三）消防領域應用現狀

相比軍警領域的廣泛應用，國內消防領域的無人機應用還處在比較基礎的階段。國家消防裝備質量監督檢驗中心針對各類無人機產品，開展了測試、論證和調研工作，并規范了消防無人機系統檢驗的技術要求，主要包括消防功能、飛行性能、環境適應性能、電磁兼容性能等50余項。

二、無人機在滅火救援中的應用

（一）偵察領域的應用研究

1.城市建筑火災的偵察

當前社會生產力高速發展，以城市商業綜合體、高層建筑、地下建筑、大跨度建筑等為代表的現代化建筑迅速增加，這對消防救援隊伍開展滅火救援行動也提出了更高的要求。針對此類情況，可以考慮開發使用小型袖珍無人機，通過隨附偵察模塊，深入火場內部獲取第一手信息資源從而輔助決策，為火場指揮員決策提供更加可靠的信息支撐。

2.石油化工火災的偵察

由于石油化工火災經常出現爆炸與立體燃燒現象，危險性極大。此時使用搭載偵察模塊（含圖傳系統和熱成像系統）的消防無人機實施高空偵察作業，保持較長滯空時間，可以持續獲得情報同時降低人員傷亡的風險。

3.重大自然災害現場的偵察

以山體滑坡、泥石流、海嘯、地震等為代表的重大自然災害普遍具有高突發、大范圍、廣面積、強破壞等特點，極易造成當地通信中斷和交通癱瘓，進而導致事故現場的信息傳遞陷入堵塞。在這種情況下，外部人員會出現到達災區難的問題，內部被困群眾會出現聯絡通訊難的問題。此時如何建立內外聯絡和了解災害現場形勢就成為了救援行動的關鍵。

（二）滅火領域的應用研究

1.運輸滅火器材裝備

在處置城郊與農村火災時，存在大量偏遠地區，這些地區的道路交通條件不佳，第一出動力量到達現場花費大量時間乃至出現難以到場的情況。這種情況下可以通過派遣運輸無人機攜帶簡易滅火器材先行抵達事故地點，控制火勢蔓延，確保人民生命財產安全，實現初期控火的目標。

2.精準釋放滅火劑打擊火勢

某些起火位置不便于人員攀爬和靠近如變壓器、高壓線等，此時可以利用滅火無人機搭載滅火劑在控制臺的指引下迅速抵達任務區域，在空中懸停瞄準火源釋放滅火劑精準打擊火勢。如天龍Ⅰ號高層建筑專用特種消防滅火無人機具有20kg掛載能力，在20m外發射攜帶的4枚滅火彈，可以穿透厚度20mm的雙層鋼化玻璃，拋射8kg滅火劑，滅火覆蓋能力達80m2。

（三）救援領域的應用研究

1.拋投功能模塊

通過拋投功能模塊，快速準確地將救助裝備或物資投放給被困人員，緊急情況下可以一定程度替代拋投器的功能，安全迅速地建立救援系統。

2.基站功能模塊

把模塊化小型基站與無人機系統有機結合，可以深入山區密林中搜索信號搭建聯絡平臺，被困人員能夠使用手機等通訊設備與外部人員直接取得聯系，可以極大提升作戰效能。

3.擴音照明功能模塊

無人機可以利用擴音模塊喊話引導受困群眾撤離，在夜間利用照明模塊提供不間斷、大范圍的照明保障。無人機可以搭載擴音照明模塊，對建筑物內人員實現良好的引導疏散效果，同時通過圖傳系統掌握疏散現場的整體態勢。

（四）通信領域的應用研究

無人機可以通過搭載有線、無線、微波單兵、4G圖傳系統和后方指揮中心、動中通、靜中通衛星指揮車有效地開展通信。

1.實現大范圍通信覆蓋

把通信中繼模塊與長航時無人機結合使用，實現通信網絡的有力保障和全面覆蓋，從而有力解決通信盲區和信道堵塞等問題。目前，國內已有多家公司開展相應測試工作，投入市場只是時間問題。

2.有效解決火場內攻通信不暢

無人機在搭載通信中繼模塊后，能夠迅速建立現場通信鏈路。依靠暢通的現場通信網絡，還能夠操作多臺無人機完成對火場人員位置的有效定位，然后由現場指揮員進行力量調度完成科學部署和及時調整，提升整個火場的滅火救援效能，解決內攻通信不暢的典型問題。

三、建議與展望

本文從偵察、滅火、救援、通信共四個典型方面對無人機在消防工作實際中的應用加以研究，希望能夠為消防無人機的發展建設提供一些可借鑒的思路。無人機由于其自身獨特的技術與平臺優勢，在可見的未來，其應用前景必將更加廣闊，下面從四個方面對無人機未來發展加以展望。

（一）健全消防無人機管理機制

要在消防裝備發展總體規劃中加入無人機建設有關內容，研究制定消防無人機建設發展規范性文件，重點是形成一套行業性標準和與之配套的措施，進而建立健全研發、列裝、應用、管理、創新等多方面工作機制。把上層設計作為重中之重，著重解決無人機布點、空域申請、響應機制、實戰保障等關鍵環節。建議設立專門機構從部局、總隊、支隊三個層面出發，專門負責消防隊伍無人機的使用與管理工作。同時，還要建立健全無人機使用的空域申請和報備報批制度，讓“黑飛”現象消失。

（二）出臺消防無人機技術標準

新形勢下，消防救援隊伍開展滅火救援行動面臨嚴峻挑戰，國內應當盡快建立健全消防無人機行業標準體系，推動消防無人機研發、生產、采購、裝備、應用的系統性與規范化，形成操作應用和維修保養的制度化體系。專業機構按照行業標準對無人機產品進行科學有效地測試論證，滿足消防救援隊伍的實戰需求，確保從零部件到整個裝備體系的可持續發展。

（三）加強無人機人才隊伍建設

在總隊、支（大）隊、消防站三個層面建立無人機專業隊伍，特勤消防站至少培養1～2名持證飛手，總隊、支（大）隊兩級培養3名以上持證飛手。以開展實戰化訓練為目標，制定《消防無人機訓練大綱》。推動建立“專常兼備、快速響應”的消防無人機應急聯動體系，通過與合作單位的專業飛手定期研討交流與合作訓練的方式，實現無人機應用效能的更大提升。

（四）消防無人機實戰化遠期構想

1.重點突破無人機多機協同作戰系統

建議重點研究開發無人機多機協同作戰系統，從而實現無人機應用從單機到多機的跨越。如在大型車輛事故救援現場中，存在重大危險源，搭載協同作戰系統的消防無人機就能夠迅速分散執行外圍廣播疏散任務。此外，重型無人機通過協同作業，可以執行車輛起重任務，解決重型起重機械無法展開作業時的應急需要。

2.提升消防無人機智能化水平

將無人機與人工智能、GIS地理信息系統、云計算、大數據有機結合，利用無人機提供災害事故現場即時情況，使用GIS地理信息系統、大數據、云計算技術為指揮員提供分析決策的信息資源。

3.優化消防無人機核心性能指標

未來通過應用固態電池、石墨烯電池等新型電池技術甚至是小型核聚變裝置等更加先進的能源技術，將先進動力源裝置和無人機平臺有機結合，實現消防無人機續航時長的新突破。

參考文獻：

[1]甄云卉，路平.無人機相關技術與發展趨勢[J].兵工自動化，2009，28（01）.

[2]胡正平，田弼臣.信息化條件下無人機的戰場應用及發展趨勢[J].飛航導彈，2011（10）：63-65.

[3]南江林.消防無人機研究與應用前景分析[J].消防科學與技術，2017，36（08）：1105-1107+1112.