無人機在消防滅火救援工作中運用分析

摘要：本文主要對消防滅火救援工作中無人機應用過程中的問題進行簡要分析，總結歸納無人機在消防滅火救援中的偵查優(yōu)勢，從采集救援信息數(shù)據(jù)、偵查現(xiàn)場情況、輔助救援調度、開展森林防火監(jiān)測活動以及人員搜索定位五方面探究無人機在消防滅火救援中的具體運用，從設計無人機偵查路徑、部署滅火救援區(qū)域規(guī)劃、布設像控點以及構建救援工作開展區(qū)域控制體系四方面探究無人機應用注意事項。

關鍵詞：無人機;消防;滅火救援;運用

一、引言

無人機主要是利用無線電遙控設備與設定程序進行操縱控制，相對于載人飛機，無人機體型小、造價低，能夠采集高分辨率的目標影像，對工作環(huán)境適應性強。消防滅火救援工作應用無人機設備可以對救援區(qū)域整體情況近距離偵查拍照，結合大數(shù)據(jù)分析技術增強救援工作計劃科學性和可行性，能對風險區(qū)域進行監(jiān)測，及時采取防控措施。因此，需要對無人機在消防滅火救援中的應用的分析研究。

二、消防滅火救援中無人機應用問題

（一）無人機續(xù)航、防爆能力不足

現(xiàn)階段無人機續(xù)航能力相對較弱，無人機續(xù)航時間=電池總容量/（動力系統(tǒng)功耗+航電功耗），受無人機儲電技術限制，無人機想要提升續(xù)航時間、提升儲電總量就需要增加電池個數(shù)，機身重量增加，犧牲無人機一定功能的同時還會導致運行功耗增加，當電池個數(shù)增加到一定值后，續(xù)航時間提升邊際效益下降，無法取得預期效果。并且無人機的防爆能力還存在提升空間，火災事故現(xiàn)場的煙塵、溫度、爆炸震蕩波等均會對無人機設備產生影響，部分無人機都不具備智能躲避障礙技術，在存在爆炸風險的場所進行偵查檢測時存在墜機風險。

（二）無人機兼容性較弱

隨著無人機技術發(fā)展進步，消防無人機在滅火救援中應用越來越廣泛，部分地區(qū)消防隊已經將無人機納入消防滅火救援設備體系中去，并且加強消防人員對無人機的應用培訓。雖然無人機設備各方面研究取得一定成果，但因發(fā)展研究起步較晚，無人機設備兼容性相對較弱，若無人機設備攜帶功能模塊過多，在工作期間各模塊可能因相互干擾導致模塊功能失效。

三、消防滅火救援應用無人機偵察優(yōu)勢

消防滅火救援工作中應用無人機的首要目的是了解救援現(xiàn)場災情具體情況，為救援指揮工作開展提供可靠依據(jù)。其次是利用無人機拍攝視頻掌握救援現(xiàn)場災情變化情況以便采取針對性救援對策，避免災情升級。最后是對救援現(xiàn)場進行持續(xù)性全面監(jiān)控，保證救援人員能夠及時根據(jù)現(xiàn)場情況變化進行救援或撤離，并且監(jiān)控視頻影像等信息數(shù)據(jù)還可為豐富消防事故預警數(shù)據(jù)庫，增強目標區(qū)域整體抗風險能力[1]。

（一）靈活度高

無人機體積較小、操作難度低，對外部應用環(huán)境要求低，可裝備高分辨率的攝像機向消防救援人員實時傳遞高清救援現(xiàn)場影像，發(fā)揮救援輔助作用。現(xiàn)階段國內大部分無人機均屬于小型飛行設備，大部分無人機質量在10kg左右，一到兩人就可以完成無人機飛行等相關工作。救援人員利用無線遙控設備或提前預設程序就能夠對無人機偵察飛行等工作進行控制，并且無人機對發(fā)射和降落地點要求不高，僅需要保證接觸面平整即可，部分無人機甚至可以人類手掌作為起飛支點進行升空飛行，整體使用靈活度較高[2]。

（二）偵察成本低

無人機相對于消防車和大型飛機等設備，質量體積小，設備制造生產可以實現(xiàn)規(guī)模化、標準化，相對生產制造成本低、購置租賃費用低。不同類型無人機設備機載平臺支持多種掛接接口，增強使用功能性，并且無人機設備結構相對簡單，一旦在偵查過程中出現(xiàn)故障損壞，技術人員可在救援現(xiàn)場進行換件維修，而且零部件檢修維護成本較低，能夠有效降低無人機偵察使用成本。

（三）偵察效率更高

無人機能夠在第一時間到達消防事故現(xiàn)場進行空中影像拍攝錄像，保障現(xiàn)場與救援中心應急通信，為應急救援現(xiàn)場提供照明，實現(xiàn)救援現(xiàn)場圖像數(shù)據(jù)實時傳輸和邊緣計算，對消防事故進行評估研判和數(shù)據(jù)分析并將分析結果及時上報至救援指揮人員處，相對于傳統(tǒng)消防救援模式，無人機的偵查精準度、全面性、偵查效率更高。

四、消防滅火救援工作中無人機的具體運用

（一）采集傳輸消防滅火救援數(shù)據(jù)

火災救援現(xiàn)場情況處于隨時變化之中，消防人員可以利用多個無人機平臺進行災情現(xiàn)場信息獲取匯集，增強指揮中心對救援現(xiàn)場情況評估判斷準確性[3]。無人機設備可根據(jù)采集數(shù)據(jù)類型和應用場景搭載不同種類設備，通常情況下，無人機應裝備影像圖片拍攝設備、熱傳感器等，借助無線網(wǎng)絡、衛(wèi)星鏈路等相關技術設備進行消防滅火現(xiàn)場實時信息數(shù)據(jù)實時采集和傳輸，在實際消防滅火救援活動中，搭載功能載荷的無人機平臺與指揮起降平臺共同配合作用，形成一體化救援平臺，現(xiàn)場救援人員、指揮人員都能與無人機同步接收事故現(xiàn)場視頻資料，極大提高消防滅火救援指揮行動協(xié)同性和時效性。無人機設備采集記錄的事故現(xiàn)場數(shù)據(jù)還能用于救援工作完成后的災情評估復盤工作，通過整合救援期間采集資料數(shù)據(jù)，形成救援現(xiàn)場地形數(shù)據(jù)圖并將其存儲至災情預警數(shù)據(jù)庫，促進消防事故預警機制和消防滅火救援體系完善。

（二）偵察火災詳細情況

消防救援人員在充分掌握火災現(xiàn)場具體情況基礎上開展救援工作，能夠提升救援效率，保障人員安全，減少事故發(fā)生現(xiàn)場財產損失。應用無人機技術能夠彌補傳統(tǒng)救援模式缺陷，無人機行進路線上障礙物較少，能夠第一時間到達火災現(xiàn)場，消防救援人員通過靈活控制無人機飛行角度和飛行路線，實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的全面監(jiān)控，向消防指揮中心實時傳輸現(xiàn)場影像，無人機還可根據(jù)具體偵查數(shù)據(jù)需要裝備多種類型設備，獲取火災事故相關詳細信息數(shù)據(jù)，為消防決策制定提供可靠依據(jù)。例如：某倉儲公司因職工違規(guī)操作導致火災發(fā)生，火災迅速蔓延并引燃同區(qū)域的兩個大型儲油罐，燃燒面積超1500m2，火災事故現(xiàn)場共有12個儲油罐，儲存油品為汽油和柴油，30個高危化工品儲罐，一旦燃燒蔓延后果極為嚴重。當?shù)卣{動7個消防支隊，200多臺消防車到現(xiàn)場進行火災撲救，滅火救援過程中發(fā)生多次小規(guī)模爆炸事故。由于事故現(xiàn)場火勢兇猛，煙霧濃厚，消防救援人員無法準確進行火情判斷，火災撲救方案制定受到影響。此種情況下，消防指揮中心征調無人機配合消防救援工作，無人機配備相機、航拍相機以及熱成像相機等。救援人員在起火點100米處進行無人機升空，將航拍影像實時傳輸至消防指揮車，借助4G和衛(wèi)星鏈路向消防局指揮中心進行火災現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸。當日下午3點50分，無人機在偵測火災現(xiàn)場情況時發(fā)現(xiàn)大規(guī)模流淌火現(xiàn)象，及時向消防救援中心預警，救援人員接到指令后及時撤離避免人員傷亡。下午5點左右，裝配熱成像相機的無人機將火災核心區(qū)濃煙下火點位置、火災區(qū)域儲罐溫度以及煙氣溫度等數(shù)據(jù)進行實時記錄上報，傳輸火災現(xiàn)場可見光拍攝照片，消防指揮中心根據(jù)無人機偵測現(xiàn)場情況進行針對性兵力部署，最終完成滅火救援任務。

（三）輔助消防滅火救援調度

消防人員可利用無人機設備便利性、偵查效率高等優(yōu)勢輔助現(xiàn)場救援調度工作，增強救援工作時效性[4]。無人機在輔助消防滅火救援調度中的工作主要包括兩部分：一是輔助調運救援物資。消防安全事故發(fā)生地點具有多樣性，某些特殊情況下需要消防救援人員利用無人機向被困人員運輸一些救援物資，為被困人員提供基本人身安全保障。例如：化工廠發(fā)生嚴重火災事故，化學藥物燃燒過程中會釋放大量有害煙塵毒氣，若化工廠內防護用具不足或被困人員無法到指定地點獲取防護面罩等用具，此時需要向被困人員投放防毒面具、急救包的必要物資。傳統(tǒng)消防救援工作是由消防人員進入火災現(xiàn)場進行實地勘查，掌握被困人員數(shù)量、受傷情況等相關信息，由于火災現(xiàn)場比較混亂，消防人員僅憑過往救援經驗很難獲得準確救援現(xiàn)場信息和被困人員情況，容易錯失最佳救援機會，而且此種救援模式下災情具體信息掌握不充分，消防救援人員的人身安全也會受到極大威脅。消防救援工作應用無人機可以發(fā)揮高靈活性和小體型優(yōu)勢，除獲取準確救援現(xiàn)場災情信息外，無人機可搭載擴音器，安撫被困人員情緒，確定被困人員位置，與救援人員配合向被困人員輸送必要物資，了解被困人員實際情況，促使被困人員執(zhí)行無人機傳達的救援指令，與消防人員相互配合，共同完成滅火救援工作。二是配合消防人員獲取救援現(xiàn)場實時信息數(shù)據(jù)。消防事故發(fā)生后的實時數(shù)據(jù)對消防滅火救援計劃制定至關重要，只有全面掌握救援區(qū)域人員、災情、救援現(xiàn)場等相關要素信息，才能保證救援指揮科學性和可執(zhí)行性，保證救援人員和被困人員安全，減少火災事故發(fā)生造成的人員財產損失。消防人員可對無人機下達指令到達火災事故現(xiàn)場后拍攝現(xiàn)場全局高清影像，配合消防指揮中心進行對應數(shù)據(jù)采集，通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)與無人機構建的一體化救援信息平臺對事故現(xiàn)場溫度、火勢、空間狀態(tài)等信息進行綜合判斷分析，及時向消防救援人員下達最新救援指令，增強救援行動針對性。例如：某市組建消防滅火演練，預設火災情景，當?shù)叵谰仍块T應用六旋翼消防無人機輔助消防人員開展救援活動，根據(jù)無人機實時反饋數(shù)據(jù)信息顯示火災發(fā)生位置較為空曠，周圍沒有易燃物。針對此情況，消防指揮中心選擇將在無人機上裝備滅火彈，將無人機升至火災現(xiàn)場正上方進行滅火彈投擲實現(xiàn)火災事故控制。

（四）森林防火監(jiān)測

森林防火中無人機應用主要表現(xiàn)在三個方面：一是對森林進行全天候防火監(jiān)測。工作人員可提前設置無人機巡邏路線，無人機按預定軌跡飛行，搜集森林煙感數(shù)據(jù)資料向森林防火監(jiān)控站點和防火部門進行相關信息數(shù)據(jù)傳輸。值班工作人員可遠程操控無人機對信息數(shù)據(jù)反饋異常區(qū)域進行多次勘察，及時發(fā)現(xiàn)森林火情采取針對性防控措施。二是構建遠距離通信。由于森林地勢特點，火災現(xiàn)場信息傳達較為困難，深入森林救援人員與外部通信溝通不暢，應用無人機設備到火災現(xiàn)場進行懸停觀察，通過裝備風速儀等相關設備，采集火災區(qū)域風向風力、燃燒程度等相關信息。森林防火還可利用無人機搭建中繼通信設備，覆蓋火災事故全區(qū)域，為現(xiàn)場救援人員與救援指揮中心搭建溝通交流橋梁，即便在極端惡劣條件下仍然能為救援工作提供暢通無線通信線路，保證救援人員可以根據(jù)移動終端設備掌握火災動態(tài)信息，配合無人機設備執(zhí)行最新救援指令。三是結合森林特點制定針對性防火監(jiān)測方案。無人機操作人員可與森林工作人員根據(jù)森林防火不同階段要求、森林所處區(qū)域氣候特征、地理環(huán)境特點等制定對應無人機監(jiān)測方案，選擇適合無人機應用模式，充分發(fā)揮無人機使用價值，避免無人機閑置時間過長造成資源浪費，提高森林防火滅火水平。

（五）人員搜索定位

搜救型無人機具備多傳感器融合負載，能夠在空中進行安全檢測，及時發(fā)現(xiàn)人員搜救線索，為消防人員搜索定位被困人員提供技術支撐。以大疆無人機為例，無人機超視距偵查范圍在300米到1000米左右，具有多種紅外熱成像模式，能夠發(fā)現(xiàn)400米外熱源，無人機搭載的喊話器設備聲音傳播有效距離在1000米左右，消防人員可利用搭載喊話器的無人機開展人員搜救工作。在開展水域搜救活動時，技術人員可利用搭載激光傳感器的無人機設備對被困人員進行打點定位，并將位置信息分享給現(xiàn)場救援人員，顯著提高人員搜救工作效率。在開展山岳救援活動時，由于山區(qū)地形復雜，消防救援人員和設備進入較為困難，救援搜索視野受限，應用無人機進行人員搜救可以顯著擴大人員搜救范圍，實現(xiàn)空地聯(lián)動無死角搜索，并且無人機還可輔助消防人員運送轉移輕型設備或必要物資，保證救援人員與被困人員人身安全。

五、消防滅火救援中無人機使用注意事項

消防滅火救援工作開展需要根據(jù)消防事故特點、救援現(xiàn)場環(huán)境特點等針對性選擇無人機種類，設定無人機飛行高度角度等相關參數(shù)信息，準確全面獲取救援現(xiàn)場事故數(shù)據(jù)，制定科學滅火救援方案，為消防救援人員滅火救援行動提供安全保障[5]。消防救援人員在應用無人機開展救援工作時，應注意以下四點注意事項：第一，設計無人機偵察路徑。無人機偵查線路應結合消防火災事故現(xiàn)場實際情況進行設計，無人機航線設置流程首先是確認飛行航高，并將飛行航高設置為第一飛行路徑的航高。根據(jù)無人機飛行參數(shù)設置包括多條套耕航線的第一飛行路徑。對比第一飛行路徑設置包括多條構架航線與套耕航線交織分布的第二飛行路徑，將第一、第二飛行路徑結合，確定無人機飛行航線，并根據(jù)攝影基線長度在各飛行路徑上的套耕航線和構架航線上設置曝光點。第二，做好滅火救援區(qū)域規(guī)劃。救援人員應結合無人機功能特點制定滅火救援區(qū)域規(guī)劃，明確無人機設備參與滅火救援活動程序和步驟，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術將無人機設備與消防信息系統(tǒng)進行聯(lián)通，保證無人機設備可以與消防救援人員默契配合，及時應對消防救援現(xiàn)場突發(fā)狀況。第三，設置像控點。無人機像控點布設情況直接影響航測數(shù)據(jù)精準度，因此在應用無人機設備開展消防救援滅火活動時，應根據(jù)無人機類型、火災現(xiàn)場情況等因素按照像控點布設原則，確定無人機像控點布設數(shù)量。例如：對于復合翼無人機在野外進行像控點布設時，要對航測區(qū)域地質地貌條件進行檢查，按1比1000比例尺結果，3平方公里偵察區(qū)域像控點數(shù)量在5個左右。第四，構建救援區(qū)域控制體系。消防救援人員要充分發(fā)揮無人機作為現(xiàn)代化信息設備優(yōu)勢，通過對救援區(qū)域進行全面監(jiān)控，對火災現(xiàn)場進行掃描分析，構建消防火災現(xiàn)場應急指揮系統(tǒng)，構建消防救援區(qū)域控制體系，增強消防滅火救援行動系統(tǒng)性和科學性，保證消防滅火救援質量和救援效率。

六、結束語

消防滅火救援工作要充分發(fā)揮無人機先進技術優(yōu)勢，快速準確獲取救援現(xiàn)場信息數(shù)據(jù)，借助互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)及時進行信息傳輸共享，提高消防人員救援行動科學性和有效性，顯著提升救援效率的同時最大程度保障救援人員安全。提升消防救援服務質量還應大力開發(fā)優(yōu)化無人機使用功能，明確不同類型無人機參與消防救援工作程序，滿足新時期搶險救援需要，推進消防滅火救援工作向現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。

作者單位：李志強? ? 黑龍江省伊春市消防救援支隊

參? 考? 文? 獻

[1]應志登.淺析無人機在消防滅火救援工作中的運用體現(xiàn)[J].新型工業(yè)化，2021，11（06）：61-62.

[2]晏治.無人機在消防滅火救援工作中的應用效果分析[J].消防界（電子版），2021，7（23）：51-52.

[3]邱奕鴻，黃晨.無人機在消防滅火救援工作中的應用[J].中國航班，2021（21）：10-12.

[4]羅娜.無人機在消防滅火救援監(jiān)管工作中的應用[J].今日消防，2021，6（01）：37-38.

[5]張謙.無人機在消防應急救援工作中的應用分析[J].信息記錄材料，2020，21（08）：243-244.