淺談無人機在消防滅火救援實戰研究

崔海龍

摘要：我國的消防事業面臨著日益復雜的救援環境，傳統的監測救護手段已經不能高質量的完成救護工作，無人機的發展和完善為消防提供了新的解決方案和途徑。上海總隊在滅火救援過程中應用無人機航拍技術對火場畫面進行實時傳輸，這種方法在“12.13”上海嘉里糧油火災現場得到了很好的應用，各個層級通過無人機的視頻傳輸看到了火災現場的實時圖像。本文對滴水湖中隊是否可在到達火場前就對火場的相關信息進行采集，進行了無人機偵察的實地測試。

關鍵詞：無人機;消防滅火救援;火災偵查

隨著無人機產業的不斷進步和發展，全球即將進入無人機時代，現在不僅僅是一個簡單的航拍玩具，無人機技術已經應用到我們生活的各個領域，在電路巡查、環境監測、影視航拍、數字農業、公共安全等方面充當起重要角色，我國的消防事業面臨著日益復雜的社會救護和滅火救援工作，隨著各類山區救援、深林火災、抗洪搶險、化學品事故泄漏的頻發，傳統的監測救護手段已經不能完成高質量的救護工作，無人機的發展和完善為消防提供了新的解決方案和途徑，尤其是無人機航拍傳送技術，可以通過在空中對復雜地形和樓層進行監控，并傳回圖像，為救援工作提供了更多選擇。

上海市消防救援總隊在滅火救援過程中應用無人機航拍技術對火場畫面進行實時傳輸，技術手段是通過無人機控制器搭載的高清圖像傳輸裝置將圖像連接到4G圖傳上，再通過指揮系統進行觀看，間接的搭載了地面操作平臺。這種方法在“12·13”上海嘉里糧油火災現場得到了很好的應用，各個層級通過無人機的視頻傳輸看到了火災現場的實時圖像。

通過查閱資料發現在國外有許多無人機在滅火救援中起到的作用基本都是到場后對火場的畫面信息進行傳輸，中隊是否可在到達火場前就對火場的相關信息進行采集，針對這種情況筆者以滴水湖中隊為例進行了無人機偵察的實地測試（車輛布置不作為實戰力量參考），并從中總結出一些經驗供大家參考。

1? 無人機在消防滅火救援中案例分析

1.1? 天津港爆炸救援實例

2015年8月12日，天津港發生危險品爆炸事件，事故現場存在大量危化品，在發生爆炸之后產生大量有毒有害氣體，對救援人員的生命健康構成嚴重威脅，救援人員無法開展傳統的人工采集圖像手段。因此，消防救援局調集8架消防無人機開展現場圖像采集，實時獲取全范圍、全方位的高清災害現場圖像，實現對現場的災害和救援過程的動態監控，并且及時向指揮部提供災情動態圖像。

1.2? 美國佛羅里達州的卡拉翰輪胎廠倉庫案例

2017年5月，位于美國佛羅里達州的卡拉翰輪胎廠倉庫突然傳來巨大的爆炸聲。隨后，僅僅在10min內，整個建筑就被火焰吞沒。而緊挨著建筑的4000條輪胎也跟著著火了。在風的助威下大火迅速蔓延，輪胎燃燒引起了長達數英里的黑煙。在當地馬納提縣的南馬納提消防隊趕到后，火災已經迅速從三級火災升級為五級火警。南馬納提消防隊第一時間派出無人機對現場進行偵查。通過無人機觀察，準確判斷了煙羽正向附近一所學校發展，短短幾分鐘，就成功聯絡學校，讓他們緊閉門窗，保障師生安全。

1.3? 巴黎圣母院火災案例

在巴黎圣母院發生火災的救援過程中，消防員使用消防無人機監控巴黎圣母院火災的進程，并尋找最佳位置來瞄準灑水滅火點。消防部門通過使用消防無人機，飛越巴黎圣母院，獲得了控制火勢的必要數據。這場大火燒毀了巴黎圣母院的屋頂、塔尖、彩色玻璃窗和管風琴，造成嚴重損失。消防隊發言人普拉斯告訴當地媒體，無人機在拯救大教堂結構方面發揮了重要作用。普拉斯表示消防無人機讓消防隊能夠正確使用手頭的資源。

1.4? 無人機在消防滅火救援中的優勢

三起案例中消防隊到達現場后立即使用無人機偵查并有針對性的進行救援行動，通過案例可以看出無人機在滅火救援中主要有以下優勢：

（1）有利于火場前期偵察

無人機在執行火場偵察任務的過程中，可以有效獲取火災損毀評估的高清實時圖像。地面指揮人員可以通過遙控指令來改變飛行航線及高度，從而獲取重點區域的詳盡圖像。詳查圖像可以馬上通過無線電路傳到地面指揮端，立即為指揮端提供火場內部的情況，包括火場蔓延趨勢、過火面積、地理坐標等重要的火場態勢信息。在無人機上配備紅外探測設備，可對過火區域開展紅外探測，紅外設備穿透煙霧得到地表的溫度，從而獲取火場范圍內完整的地面溫度的相關分布圖像，使得指揮端可以及時了解滅火效果，從而及時調整并調配地面人員對火場區域進行撲救。

（2）有利于提升救援效率

南馬納提消防隊的危險物料處理組發現，使用傳統方法搜救需要數小時，而訓練有素的飛手操控無人機搜救僅需數分鐘。由于每次氧氣供應只持續30min，先鋒隊員需要花費20min在往返途中，僅有10min可用于收集數據和搜救被困人員。為完成搜救任務，消防隊員需要多次往返受災區域和駐地，這不僅浪費了寶貴的時間，也對隊員生命安全造成威脅。而消防無人機則可扮演先鋒角色，率先進入災害區域，提供整個災害現場的俯視圖，以便隊員進入后使用。無人機可將救援行動縮短2～3h，為被困者爭取更多生機。

（3）有利于指戰員作戰安全

通過在災害現場使用無人機，消防隊員可以對災害定性，確認或否認尚未確定的情報，并盡可能精確地制定救援措施。消防隊員進入現場后，無人機可觀察災害現場的細微變化，以免發生任何次生災害。相對于機器人等救援設備，無人機在危險品救援行動更加安全，減少人員進入危險區域的風險，減少防護服的穿戴次數。

2? 以臨港大隊轄區單位商業體為對象模擬火災現場對案例測試

2.1? 測試天氣情況

晴，東南風4～5級。

2.2? 測試機型

無人機機型大疆Phantom3Standard娛樂級無人機，續航時間為25min，1200萬像素。

2.3? 測試內容

（1）火警出動。

（2）到達距離火場約2～3km，無人機起飛。

（3）火場信息實時傳輸，發現具體火災部位，附近水源。

（4）指揮獲取火場信息，進行任務分工。以中隊、大隊、支隊、總隊各個層級為單位進行相應信息共享。圖3為頭車分享任務到各作戰車輛。

（5）圖4，到場按照車上分工進行車輛停靠（在共享信息圖內進行標注）展開。

通過這個測試可以看出無人機在滅火救援中為中隊滅火救援起到了很好的偵察作用。通過無人機預先給出的信息更加準確，增加指揮員對預先展開判斷，使各個車輛任務分配更加合理。減少指揮員外部火場偵察、車輛尋找水源的時間，同樣在處置其他救援任務中起相應的作用，例如在槽罐車泄漏時，可以減少人員近距離接觸危險品的前提下快速定位泄漏位置、起火點等。在大面積的森林火災可以第一時間確定火災面積，進而快速進行布防攔截。

2.4? 無人機測試的經驗總結

（1）實現火場信息共享，為后續應援車輛提供透明信息;

（2）可攜帶氣體檢測裝備，判斷布置警戒范圍，減少人員進入危險區域的風險;

（3）持續觀察煙羽的可視光和熱成像變化;

（4）清晰觀察有害物質對周邊環境的污染狀況;

（5）明確現場周邊需要封閉管控的區域;

（6）通過無人機喊話提醒周邊居民在安全場所避險;

（7）通過無人機預先給出的信息，增加指揮員對預先展開判斷，使各個車輛任務分配更加合理;

（8）減少指揮員外部火場偵察、車輛尋找水源的時間。

3? 無人機在消防滅火救援中遇到的困難及建議

3.1? 中隊使用大疆無人機型號較舊，無法達到相應起飛距離

目前中隊測試使用的小型無人機為Phantom3 Standard娛樂級無人機，續航時間為25min，像素在1200萬，在性能上根本無法滿足火場偵察攝像要求。中隊配備的大型無人機機動性差，不適合作為火災初期偵察使用。建議配備目前大疆更加專業的小型無人機，根據大疆工程師提供的數據，偵察用mavic2無人機飛行實測距離在3km，禪思H20系列攝像頭可以在400m外看清車牌號。

3.2? 中隊戰備車輛對無人機信號干擾較大

由于消防車自帶相關電臺設備，對無人機起飛有一定影響，這里分為兩種情況，飛機在車外時起飛不受影響，但是飛機在車內或者靠近車頭部位時信號干擾較為嚴重，經過試驗無飛機在組裝一七后座車頂部位不影響起飛，可以嘗試在成員室上面設置天窗供無人機起飛。另據大疆工程師提供，從技術上可以增加遙控器信號功率或者其他頻段實現，只是這種需求不多并不會單獨研發，從法規層面上對遙控器頻段和頻率上也是有限制的。

3.3? 小型無人機因為散熱要求無法進行防雨設施

經了解目前小型無人機由于其散熱需要無法進行防雨設施的密封，大型無人機可以做到雨天飛行，但會失去一定的機動性。建議大型火場可以配備大型無人機，以彌補小型無人機的缺陷。

3.4? 無人機受建筑物影響較大

目前中隊使用的無人機實測飛行距離在二三百米，如遇到建筑物遮擋，一百米的距離信號顯示無法連接，如果在市區使用勢必對飛行距離產生影響，據了解，目前市場上已經有可以穿越樓層的信號技術，但非實測數據，具體作用還要進一步實驗。

3.5? 缺少相應規程和專業培訓

雖然上海市消防救援支隊在前期進行了一些無人機培訓，但是目前只有部分中隊有無人機飛手，無法保證每個消防站人員的配備，對無人機火場應用缺少相應的規程。建議在硬件配備齊全前提下制定相應的規程，加大人員培訓，使無人機技術真正用到滅火救援過程中。

3.6? 缺少配套的地面站及配套平臺

中隊的無人機使用只依靠大疆的App進行操作，在測試過程中圖像傳輸依靠手機截圖通過微信發送到各個車輛指揮部，建議設置以中隊為單位的一級指揮平臺，以頭車為地面總站，各個車輛間進行數據共享。如圖5所示。同時在支隊、總隊、部局等單位設置相應的指揮平臺進行數據共享，可與現行的指揮網平臺進行整合。

目前為消防隊使用的定制無人機較少，但根據大疆工程師介紹無人機在出廠設置時會預留相應端口，這些端口可以搭載一些設備，例如有毒氣體檢測儀，可以將數據進行實時傳輸，可搭載熱成像儀，快速識別被救援人員具體位置，可以搭載廣播系統，搜尋被困人員。

無人機技術的應用會隨著技術的成熟更好地為消防救援工作服務，節約救援時間，降低救援風險，提升救援效率。

4? 結語

本文以滴水湖中隊為對象模擬火災現場對無人機開展測試，可以通過無人機預先給出的信息更加準確，增加指揮員預先展開判斷，使各個車輛任務分配更加合理。減少指揮員外部火場偵察、車輛尋找水源的時間，但是無人機在消防滅火救援中還存在很多問題，本文給出很多建議以供參考。

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Research on UAV in fire fighting and rescue actual combat

Cui Hailong

Fire and Rescue Department of Shanghai

Abstract：The domestic fire industry is facing increasingly complex rescue work， the traditional means of monitoring and rescue have been unable to complete high-quality rescue work， the development and improvement of UAV provide new solutions and ways for fire protection. In the process of fire fighting and rescue， fire and rescue department of Shanghai applied UAV aerial technology to real-time transmission of fire scene images. This method has been well applied in the "12.13" Shanghai Jiali grain and oil fire scene. The real-time images of the fire scene can be seen at all levels through UAV video transmission. In this paper， whether Dishui Lake squadron can collect the fire-related information before arriving at the fire site is tested.

Keywords：UAV; fire fighting and rescue; fire investigation