應急救援領域無人機應用現狀及分析

◆沈中澤

應急救援領域無人機應用現狀及分析

◆沈中澤

（常州消防救援支隊 信息通信科 江蘇 213000）

無人機在當前社會的發展過程中無論在軍用還是在民用領域，均具有著較為廣泛的市場，其綜合應用情景較為龐大，相應的技術在構建過程中形成了具有高新特性的高新技術密集型產業，而當前的市場需求及技術的進步，也使得無人技術在發展中所擁有的創新性得以提升，基于上述角度，文章對消防無人機發展現狀及應用趨勢進行詳細的分析，并且對其發展現狀進行綜合性的探究，對當前無人機技術在消防救援區域進行探討，以及技術的熱點應用領域進行綜合性的研究，希望能夠對消防救援信息化發展工作起到一定程度的現實參考。

無人機；消防信息化；應急救援

無人機具有體積小、造價低、使用方便、作戰環境要求低、戰場生存能力較強等優點，也更適合“空間狹小，環境復雜或危險”的任務。目前在農業、植保、微型自拍、快遞運輸、應急救援、測繪、新聞報道、電力巡檢等領域的應用，大大拓展了無人機本身的用途。在消防救援方面無人機也以其獨特的優勢迅速發展，無人機所具有的高空立體偵察、機動靈活、操作簡便等特性，為消防救援隊伍有效開展應急救援和關鍵信息采集提供了技術上的便利。但隨著無人機在消防救援隊伍的普及度越來越高無人機在使用、管理、維護等方面，所帶來的各類問題也日益凸顯。

1 無人機在消防救援領域的需求分析

在消防救援應用領域，無人機航拍為基礎功能，全景圖能夠快速對現場視角進行360度拍攝并發送至手機可視化，搭載全景眼鏡觀看航拍效果更加直觀。正射影像二維制圖，可快速出圖，第一時間獲取現場實景圖，為指揮決策提供關鍵信息，需較高的平面精度和分辨率，高精度沒有要求。三維建模，應急救援現場對模型精度和貼圖質量沒有較高要求。災后現場需進行精細建模留存，輔助災后火調，對模型精度和貼圖質量要求高，盡可能對現場進行復原。三維建模適用于日常訓練，通過積累對城市重點單位建筑開展三維建模，模型精度和貼圖質量要求高。

2 無人機在消防救援領域的實戰應用得以進一步體現

常州消防支隊及轄區各大、中隊主要配備了大疆精靈、御2及御行業版3款小型無人機，同時配備了一臺中型無人機。無人機主要有拋投、航拍、全景圖、正射影像、三維建模、夜視熱成像等應用。在天氣條件良好條件下無人機開展飛行任務，起飛條件只需要幾平米空地，周圍無突出障礙物即可，在低空作業時，受氣候條件限制非常小，獲取影像速度快，在2公里范圍內穩定可靠發揮偵查作用。常州市轄區內一旦發生重大災情，尤其是支隊應急通信前途保障分隊到場后，會進行統一飛行管理和任務部署。消防隊伍內部通過臨時建群或對講機詢問的方式來進行飛行管理和任務部署。

2020年7月14日，江蘇省常州市警方接到一名女子家屬的報警電話。根據該女子家屬提供的信息，警方通過路面監控確認，在當天下午4時50分該名女子背著包獨自走入了空曠的蘆葦蕩，疑似服用藥物要自殺。公安接到報警信息之后迅速開展搜索救援，但是警方并不能夠通過監控得出該女子所在的具體位置。而隨著天色逐漸變暗，溫度也逐漸下降，這會對該女子的生命健康構成更大的威脅。隨后常州公安撥打了119指揮中心電話，稱需要消防員提供無人機的技術支持。因為前期已經持續了4個小時左右的搜救，未能準確找到該女子所在地，消防無人機到場后立即起飛大疆御2雙光版無人機，從高空開始偵查，到達蘆葦蕩正上方后，迅速開啟紅外熱成像功能，顯示器上的深淺不一的紅紫色塊代表了不去區域的溫度分布，夜間地面溫度較低，與人體37.5度有明顯的差異，5分鐘左右，南環路消防救援站的無人機飛手就發現了一處紅點。切換至視頻光圖像后，清晰地看到一個人躺在蘆葦蕩中央，通過無人機指引警方也迅速鎖定了位置并成功救出這名女子。

在這個應用當中，采取無人機搜救的方式可以減少人員、搜救犬調遣和集合的時間，同時節省財力。并且直接采用無人機搭載紅熱成像相機的方式，可以有效應對天色已晚而人眼較難發現被困女子的問題。在天色漸晚、范圍較廣的環境之下，無人機救援展現出在速度、搜救范圍、危險性、成本方面的突出優勢。

3 對技術瓶頸進行綜合研究

無人機作為新興發展產業，在消防救援應用領域已處于初期探索和中期應用階段，已成為當前主要輔助決策指揮手段之一。同時，在實戰應用中，主要存在未與現有自建系統有效融合、拍攝成果輸出效率低、展示困難等問題。

現場飛行環境復雜。大疆無人機在系統設置上設置了禁飛區、限飛區等功能，但仍然存在現場復雜環境不利于無人機飛行。2020年10月24日，技術人員在愛琴海大型商業綜合體飛行保障中，一臺無人機炸機，經分析原因，主要是由于飛手在城市建筑三維建模飛行途中，對建模主體航線規劃時，未考慮到周邊建筑高度，航拍高度設置有誤，導致飛行過程中撞到周邊建筑炸機。同時，對城市部分建筑密集場所，也會發生GPS信號干擾或者信號中斷等情況，影響無人機航拍及三維建模。

建模輸出效率較低。災害現場的全景、正射、三維建模等圖像輸出可以極大提升災害現場的輔助決策能力，目前所采用的建模流程主要為傳統的圖像采集-數據導出-現場建模-模型上傳與分享-模型展示，由于數據量龐大，數據導出、現場建模、模型上傳與分享均需要煩瑣的操作過程，并消耗大量的時間。尤其是現場建模，除了需要配備性能較高的圖形工作站現場建才能較快完成模任務外，災害現場也往往難以提供良好的現場建模環境，不良天氣影響、現場供電不足、裝備攜行困難等都是現場建模的不便因素，并帶來了極大的工作量。另一方面，消防救援過程中對于現場模型需求是“求快多于求精”，現場實時畫面傳輸多于三維建模，圖像的高精度建?？捎糜诤笃趹鹪u復盤所需，而現場指揮作戰所需以無人機實時圖像傳輸為主。

圖1 現場實時畫面

飛控平臺數據孤島。當前消防無人機所應用的飛控平臺多與無人機品牌相對應，無人機采集的各類畫面需通過與圖綜平臺的配套終端進行硬連接的方式回傳至后方，大大增加了飛手工作量，影響了任務執行效率，附加傳輸終端的方式對無人機飛手的操作也帶來了極大不便。無人機所采集的圖像、模型以及無人機狀態信息是滅火救援指揮決策的重要依據，需及時回傳至后方指揮中心，缺乏與消防內部圖綜、實戰指揮系統的融合性。同時，針對消防行業應用，缺少一個可視化實景三維數據云管理平臺，市場上比較成熟且常用的三維數據管理平臺主要為Wish3D-Earth，可借鑒針對消防行業應用開發。

4 結語

在當今時代發展之下，我國的無人機產業得到了有效的優化發展，并且其自身整體行業的創新能力突出，使其自身在諸多領域得到了進一步的應用?；仡櫹罒o人機實戰應用的發展歷程，特別是2018年以來，基于無人機智能運用的“數字化”應急通信裝備應用，已經成為消防近兩年面對的新階段、新課題。而無人機在發展過程中所有的前景得以進一步的拓廣，在消防救援領域將予以更加廣泛性的應用，其技術的優化，也將使消防無人機的應用趨勢能夠獲得有效的支撐。

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