無人機在高層消防滅火救援中的應用分析

（河南理工大學鶴壁工程技術學院，河南鶴壁市，458030）

（鶴壁職業技術學院，河南鶴壁市，458030） 鄭金松 谷海紅

1 概述

無人機全稱“無人駕駛飛行器”，主要是一種通過無線電遙控實現自動移動、通過自備程序控制實現相關操作的飛行器，一般由無人機平臺、飛控與導航系統、動力系統、數據鏈系統、地面指控系統和云臺任務載荷等六大部分構成，涉及結構設計、機體材料、飛行控制、無線通信遙控、無線圖像回傳等關鍵技術。

隨著城市化建設的不斷深入推進，高層建筑越來越多，與此同時，高層建筑消防滅火救援任務越加復雜艱巨。如何充分利用當前移動通訊、互聯網、人工智能、遠程控制等先進技術，提高消防隊伍應急處置能力，已經成為當代消防工作的重要研究課題。在此背景下，利用無人機來提高高層建筑滅火救援水平可作為提高現代消防科技裝備技術支撐的重要落腳點和突破口。

2 消防無人機特點

消防無人機泛指用于消防救援工作的無人機，機身全部采用碳纖維新材料，可提供安全防火的動力系統，應用衛星定位與導航技術，可實現精準定位，指哪飛哪，依托高清變焦攝像頭和熱紅外相機，應用無線數據傳輸技術，可實時了解災害現場數據。目前，城市消防隊伍大部分配備的電動多旋翼無人機，可在高空中進行懸停拍攝，在拍攝過程中云臺相機可360°旋轉拍攝，具備圖像、擴音器、偵檢、噴水滅火、發射破拆彈等多項輔助救援，利用無人機的快速移動能力，在城市高樓和森林區域進行大范圍防火偵察。

3 引進無人機裝備的現實原因分析

3.1 高層建筑消防工作任務艱巨

城市化發展中后期，城市人口不斷擴充，社會產業結構不斷深入調整，使得我國消防安全形勢也日益復雜嚴峻。“十三五”以來，截止到2020年，中國新增100m以上的超高層建筑近萬棟，國內大跨度建筑數量已超過1.5萬棟，布局的燃氣管道更是增加到70萬km，并且伴隨著大型新能源汽車、大型綜合體等城市運行系統日益復雜，城市脆弱性突出，災害事故的鏈式效益也在逐步增加。高層建筑火災撲救，歷來是世界性難題。高層建筑一旦發生火災，很難內攻滅火救援，目前世界上高噴車出水最高也僅能達到60～80m左右，即便是101m的登高平臺車，其實際使用效能也是大打折扣。近年來，全國連續發生重特大安全事故，使得消防滅火救援面臨新的挑戰，因此投入高科技的無人裝備提高消防滅火應急救援戰斗力刻不容緩。

3.2 消防救援人員自身行為的局限性

根據不完全統計，近十年來，我國消防官兵在滅火救援中每年犧牲人數20余人，這一傷亡數字已經成為我國消防事業發展中的硬傷。在眾多災害現場，消防人員難以避免地遇到爆炸、塌陷、有毒、高溫等嚴重危險因素或者極端環境條件，由于人的身體條件（如體力、注意力等）限制無法滿足快速有效滅火救援，還會使自身陷入生命危險境況。加強無人機裝備的科學運用，可有效規避救援行動短板，保證消防人員自身的生命安全。對于減小災害損失和人員傷亡具有重要意義。

3.3 無人機技術基礎設施完善

隨著近幾十年以信息技術為核心的高新技術迅速發展，無人裝備相關的平臺、傳感器、通訊等各項技術均有較大進展，有力地支撐著無人裝備的飛速發展，而且一旦5G技術應用，無人裝備的應用將呈幾何級增長。“平臺無人、系統有人”的作戰手段已成為打贏未來消防戰爭的必然選擇。

隨著電子信息技術的不斷發展，無人機的綜合應用成本將會逐步降低，在經費預算和維護保養等方面呈現出一定的規模優勢，為消防部隊規模化配置無人機提供了可能。

4 無人機在高層消防滅火救援中所承擔的功能

4.1 無人機災情偵察

對于傳統消防救援工作而言，很大程度上會受到地形和環境方面限制，現場情況緊急，隨時有發生爆炸的危險，加上濃煙密布，消防官兵很難在安全區域憑借肉眼判斷火情。

此時無人機可對火災情況進行靈活偵查，尤其對火災情況比較嚴重的一些區域，消防工作人員無法向火災現場直接進入的情況下，利用無人機可使這一限制突破。使偵查效率和效果得以有效提高。

4.2 無人機監控指揮

無人機的作用不僅局限在災情偵查，而且在監控指揮引導救援方面發揮出重要作用。無人機的飛行高度可達數百米，巡航半徑范圍達數公里，可配置超高清廣角可見光相機，地面操作人員可全自動或手控獲取發生火災的高層建筑整體情況，可定點定位高空航拍，清楚辨別火源情況，有效的捕捉火災中心的位置、溫度、燃燒物以及周邊環境、風向、水源等，直接確認滅火最佳位置。消防人員可據此迅速定位，確定滅火最佳方案。通過無人機航拍技術的應用，可以大大提高火災救援效率。消防部隊所面對的各類災害事故現場往往瞬息萬變，在實際消防救援指揮過程，相關指揮調度工作人員可依據無人機所傳輸實時數據對指揮方式進行合理調控，以便能夠將火災及時快速撲滅，防止火災進一步擴大蔓延。

4.3 無人機輔助救援

災害現場復雜多變，消防人員在開展救援作業時，隨時可能面臨爆炸、坍塌、轟燃、毒害、腐蝕、墜落等危險，無人裝備“逆火而行”就顯得尤為重要。在消防救援過程中，無人機在輔助救援中的應用也十分重要。由于無人機靈活性比較強，消防工作人員可利用無人機搭載相關設備，以保證消防工作得以更加有效開展，比如可將集成語音模塊配置在無人機上，從而使空中指揮及指令傳達能夠得以較好實現，實施救援工作能夠得以更加有針對性且有秩序開展。

另外，利用無人機可實現物資補給，為消防工作更好開展提供較好保障，使消防救援工作更加準確高效。若高層建筑人員被困，難以向下疏散逃生，無人裝備在著火建筑樓頂救援不利的情況下，可進行空中搭安全繩救援，采取通往對面建筑橫向逃生。從國內部分總隊開展的無人機滅火演習看，無人裝備可搭載特殊的滅火導彈、破拆彈或泡沫滅火劑，懸浮于著火層上方，利用破拆彈鎖定目標并快速發射，將玻璃破碎后，在指定區域噴灑滅火劑，精確、快速地將高層建筑等人難以到達企及的地方的火災撲滅。在未來技術的進一步突破下，通過減少水帶水錘和出水后坐力的方式，在吊升水帶進行滅火時甚至有望解決高層滅火這一“世界性難題”。

4.4 無人機自動巡查平臺

無人機自動巡查系統，可提供實時任務管理，飛行數據同步，設備與團隊管理等功能。可以有效幫助社會組織管理無人機作業，打通火災現在與后方團隊的銜接壁壘。可調度管理平臺存儲在云端的飛行數據，讓飛行更加規范，有效保障飛行的后勤支援。5G技術的迅猛發展，也可助力無人裝備的救援行動。利用5G技術的大帶寬、低時延優勢，使得影像資料和控制指令的實時傳回成為現實。無人裝備可通過搭載4K高清攝像頭和熱成像系統，將“感、傳、知、用”的物聯網技術應用在無人裝備身上，對災害事故處置進行實時監控追蹤，將現場情況實時傳回指揮部，便于各級指揮部及時掌握動態災害情況，從而作出快速、準確的決策，最大限度地減少災害損失。

4.5 無人機空氣監測

無人機飛行系統可搭載空氣質量監控裝置，可對高空垂直斷面大氣污染情況進行立體監測，通過智能傳感器、攝像、大氣監測系統、數據鏈路和地面子系統的大氣監測解決方案，可滿足小型無人機對大氣數據檢測裝置微型化、高精度、高實時性的要求。比如搭載可燃氣體檢測儀和有毒氣體探測儀，對易燃易爆等化學事故災害現場的相關氣體濃度進行遠程檢測、實時監控，從而得到危險部位的關鍵信息；又如搭載測溫、測風速等設備，可對災害現場環境情況進行細化了解。

5 推廣無人機在高層消防滅火救援應用的建議

首先，應加強無人裝備的與實戰結合的設計研發，加快裝備提檔升級，提高其自主性、適用性和可靠性。其次，加快配備力度，提高使用率和普及率，不斷推動其更新迭代，逐步推出成熟適用的消防專用無人裝備。同時要聚焦風險，強化實戰演練，提高無人機起飛、降落和基本維護實操水平，培養一批專業的無人裝備新型人才。最后，加強與當地空管、治安部門溝通聯系，確保消防用無人機合法、合規、安全飛行。