面向高層建筑的消防無人機應用研究

劉金新 侯蓬

摘要：高層火災治理是世界性消防安全難題。我國現有火災處理設備和處理技術在面對大于50米的高層建筑火災治理中難以充分發揮。本文正是在此基礎上探討面向高層建筑的消防無人機應用研究。本文針對高層建筑火災撲救痛點進行分析，并總結無人機應用在高層火災撲救上的優勢。希望通過本文論述有利于提高消防無人機在高層火災撲救中的效率，更好地保證高層建筑消防安全。

關鍵詞：無人機消防裝備高層建筑火災

引言：城市化發展帶來城市人口集中的傾向，城市人口密度逐漸增高。為了有效解決人口居住和生活需求，建筑物規模和高度都在不斷增加。目前，我國300米以上的高層建筑多達60余座，100米以上的高層建筑為兩千余棟。在對應的電力石油等相關建筑過程中，匹配性的救援設備發展則相對緩慢，這就導致高層火災撲救在我國成為難題。目前，“云梯+消防車”的形式是我國應對高層建筑物火災的主要辦法，但從實踐角度來講這種方式滅火效果有待提高，火情無法得到及時控制。為了充分保障人民的生命及財產安全，甚至對武警救援官兵造成侵害。

一、高層火災的撲救痛點

高層火災救援始終是消防工作的世界性困境，雖然目前救援技術和救援設備不斷發展。但在高層建筑救援中仍然難以控制這主要是因為高層建筑火災具有“一塊兩難”的特點[1]。即火勢蔓延速度快，人員疏散困難，火災撲救困難，這就要求滅火救援人員能夠準確迅速，科學施救，最大限度挽救人員生命和降低財產損失。

云梯和消防車配合的救援模式在應對高層建筑火災救援中略顯無力，本文總結其撲救痛點進行分析：第一：百米數量的高層消防車價格較高，數千萬的投入導致資源配置有限。第二，大型消防車高空作業不穩定，高壓水槍難以控制，人員站立不安全。第三，大型建筑設備使用及維護成本較高，部分橋梁通道通過條件較差，尤其是在市中心區域大型消防車受到多種條件限制。第四，準備時間較長，消防車現場救援存在滯后性。所以，在消防車平臺上集成大荷載無人機將消防安全設備輸送到更高度，以便應對高層火災救援是目前主要的發展方向。

二、消防無人機在高層火災的應用

（一）輔助滅火救援

突破傳統的火災救援模式，使用無人機對火情監測，生命探測、應急出動、救援設備拋投等眾多領域就行輔助滅火。通過空中視角給滅火方案制定提供最真實的依據[2]。

在高層火災救援中，應用消防無人機具備如下優勢。第一，無人機高空作業可以避免地形及環境阻擋，充分體現檢查和勘測的靈活性以及機動性，有效彌補了偵查小隊因地形限制而無法進行工作的弊端。第二，通過消防無人機進行勘查，有效提高勘察質量，保證勘察效率。無人機高空作業有利于分析事故災難的起因和關鍵點，從而為消防決策提供正確的指導意見。第三，有效避免人員傷亡。消防無人機作業代替人工工作，可以避免消防工作人員進入到有毒、易燃易爆等危險場地，有效維護了消防人員的生命安全。第四，消防無人機應用可以集成勘探模塊進行區域化檢測，比如說針對可燃燒天然氣進行探測，或者對有毒氣體、易燃易爆物質等進行遠距離的分析，這種非接觸式的勘測方法有利于精準定位險情的危險部位和危險程度，通過區域模塊化的檢測為救援提供數據。

（二）直接滅火

大荷載無人機可以搭載消火栓等滅火設備，對高層火情進行直接控制。如果高層建筑發生火災信息，通過大荷載無人機的應用完成高空作業，充分利用數據傳感器進行極端環境下的作業布置，為無人機荷載滅火設備提供保障條件。可以說，這種滅火設備與大荷載無人機的結合是較好的，滿足了高空建筑滅火需求，極大地保護了高層建筑人民生命財產安全[3]。

目前，為了有效提高高層建筑火災撲救效率。在無人機的選擇和應用上需要具備如下標準。第一，百公斤級標準，只有大載重的無人機才能有效應對200平方米以上的險情。第二，滿足長時間持續空中作業的需求，無論是監測還是撲滅火災，均需要具備較為穩定的飛行能力。可以說，滅火無人機的應用屬于一個優質的防火救災工作人員，在火災發生的初期，無人機通過高空檢測完成高層火災的分析和定位。在火災撲滅的初期會代替救援人員進行現場勘探，在易燃易爆和有毒缺氧等災害場地進行作業。火災中后期可以通過協同方式對高空火災撲救做出全面性的管理，可以充分配合滅火戰術和其他消防設備進行協同作業。

（三）滅火戰術

目前消防領域常用的滅火戰術，包括以下幾項：單機單架次、單機多架次、雙機組合以及多級組合。通過大載重無人機進行滅火，整體表現出控制和消滅的戰術原則。內外夾擊以圍為主，相互結合，完成快速滅火。

首先，禁止火勢蔓延。消防人員會在火災蔓延區域進行隔離設置，在起火位置的左右兩側和下方墻體處噴灑專業滅火藥劑，防止險情四處蔓延。其次，需要將無人機調控至安全位置，確保無人機氣流不會對火場煙氣產生干擾的情況下進行滅火藥劑的直接噴射。

組合方式實施滅火：為了有效保證滅火藥劑噴灑的持續，需要在起火位置的下方和左右兩側采取預留位置，也就是說通過無人機帶高壓液體滅火裝置的形式進行滅火。在實施過程中需要充分考慮溫度對高壓液體管的作用，可以更換儲壓液體設備，或者是保持無人機機動性的措施進行維護。

內攻為主，內外夾擊，以圍為主，圍移結合：無人機高層滅火體現靈活性和便捷性。尤其是可以和消防工作人員形成內外聯動，在輔助消防車等設備的基礎上實施快速和有效的滅火行動，這種全新的無人機高層滅火手段體現出內外聯動的特性。

三、無人機用于滅火的難點

（一）滅火新模式與傳統滅火模式的磨合

消防車和云梯組合模式是傳統情況下應對高層火災的主要手段，但是這種方法在50米以上的建筑物消防安全中作用不佳。因此，通過消防無人機搭載形式進行滅火已經體現出較好的實踐效果，這就需要在應用中對消防工作人員進行專業培訓。在借鑒以往滅火優勢的基礎上做到新密火模式的結合，從而有效提高高層建筑滅火效率。

（二）無人機技術

無人機應用技術是目前高層火災救援中的新產品。但在實際應用中需要充分考慮消防救災特殊性以及火災救援的場景需求。大荷載無人機滿足實用性標準，但在基礎上仍然需要做到模塊化、安全化和智能化，保證一秒內實現滅火和裝載，單次作業面積100平方米以上。

結語：社會發展日新月異的今天，滅火救援工作不再局限于傳統的救援方式與老舊的工具，新科技、新產品的出現不斷推動滅火救援技術科學化、現代化，這是滿足消防救援的實際需要，也是現代災害事故處置的發展趨勢。借助于科學的一體化合作平臺，無人機一定會在高層消防應用領域發揮更大的價值。

參考文獻

[1]吳瑞波，程興遠，王征，等.淺議多旋翼無人機在城市消防滅火救援中的應用[J].現代制造技術與裝備，2019（16）：15.

[2]陳鑌，秦正楠.八旋翼消防預警無人機設計與實現[J].佳木斯大學學報：自然科學版，2019（3）：424-427.

[3]崔彥琛，吳立志，朱紅偉，等.無人機在消防通信中的應用研究[J].消防科學與技術，2019（4）.

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