消防救援隊(duì)伍無人機(jī)操作人員培訓(xùn)課程內(nèi)容設(shè)置淺析*

摘? 要? 近年來，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用日益普及。對(duì)國(guó)家綜合性消防救援隊(duì)伍執(zhí)行各類應(yīng)急救援任務(wù)應(yīng)用無人機(jī)的場(chǎng)景進(jìn)行分類歸納，并結(jié)合當(dāng)前災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援工作，分析消防救援隊(duì)伍對(duì)無人機(jī)操作人員的能力需求，梳理培養(yǎng)消防救援隊(duì)伍無人機(jī)操作人員所需課程，并對(duì)課程內(nèi)容設(shè)置提出自己的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞? 消防救援；無人機(jī)；無人機(jī)操作人員培訓(xùn)

中圖分類號(hào)：G726? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2022）09-0098-04

0? 引言

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，無人機(jī)產(chǎn)業(yè)也迅猛發(fā)展，無人機(jī)給經(jīng)濟(jì)、生活和社會(huì)帶來的影響如同當(dāng)年的智能手機(jī)，除軍事用途外，也在多個(gè)領(lǐng)域越來越多地出現(xiàn)在人們的視線中。我國(guó)的無人機(jī)技術(shù)取得令世界矚目的成就，現(xiàn)在無人機(jī)被廣泛應(yīng)用于應(yīng)急救援、農(nóng)林植保、警用安防、巡檢測(cè)繪、物流運(yùn)輸、視頻拍攝制作等領(lǐng)域，無人機(jī)也逐步從專業(yè)設(shè)備變?yōu)槌Ｓ迷O(shè)備，進(jìn)入日常工作乃至生活之中，以無人機(jī)+行業(yè)為代表的應(yīng)用模式大大地拓展了無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。

國(guó)家綜合性消防救援隊(duì)伍組建后，擔(dān)負(fù)著應(yīng)對(duì)“全災(zāi)種、大應(yīng)急”的職能使命，無人機(jī)在消防救援隊(duì)伍的各種應(yīng)急救援行動(dòng)中應(yīng)用得越來越普遍，在災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)的偵察監(jiān)控、航拍建模、輔助決策、通信中繼、物資人員調(diào)運(yùn)、滅火救援等方面的作用日益突出。當(dāng)前，全國(guó)消防救援隊(duì)伍對(duì)消防用無人機(jī)操作員的需求非常迫切，但各地消防無人機(jī)操作員培訓(xùn)課程不統(tǒng)一，針對(duì)性不夠強(qiáng)，應(yīng)用水平差異較大，導(dǎo)致無人機(jī)操作員培訓(xùn)后無法立即適應(yīng)崗位要求。

1? 無人機(jī)在消防救援工作中的主要應(yīng)用場(chǎng)景

1.1? 災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)偵察監(jiān)控及搜尋

在各類災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)，為準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)全面情況，經(jīng)常需要借助無人機(jī)對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境進(jìn)行偵察，對(duì)于大型復(fù)雜災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，還需要對(duì)災(zāi)害進(jìn)展及處置進(jìn)行持續(xù)的空中視頻監(jiān)控。特別是對(duì)于處置建筑內(nèi)部、地下設(shè)施等火災(zāi)時(shí)，可以操控?zé)o人機(jī)事先進(jìn)入進(jìn)行偵察，確認(rèn)無倒塌、無有毒物質(zhì)泄露等風(fēng)險(xiǎn)時(shí)再派消防救援人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，可有效避免不必要的人員傷亡。對(duì)于無人機(jī)采集的實(shí)時(shí)視頻信息，必要時(shí)還需要通過衛(wèi)星、5G、有線網(wǎng)絡(luò)等傳輸手段將其遠(yuǎn)程傳輸至各級(jí)后方指揮中心，為上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)災(zāi)害事故情況的了解和處置決策提供實(shí)時(shí)視頻圖像信息。此外，還有可能在特定場(chǎng)景下操作無人機(jī)在一定范圍內(nèi)執(zhí)行目標(biāo)搜尋任務(wù)。

1.2? 災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息采集

可以通過無人機(jī)搭載環(huán)境信息采集設(shè)備，采集災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)溫度、濕度、風(fēng)力風(fēng)向、空氣質(zhì)量、有毒氣體等信息并回傳顯示，為災(zāi)害事故處置提供更全面的輔助決策信息。例如：發(fā)現(xiàn)有毒氣體，即可提示現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)人員撤離，選擇上風(fēng)向設(shè)立指揮部或觀察哨，消防救援人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前佩戴穿著有關(guān)防護(hù)裝備等。

1.3? 災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)航拍建模測(cè)繪

在大型復(fù)雜災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)，為便于各級(jí)指揮員直觀了解掌握現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境，通常需要無人機(jī)搭載多目或傾斜相機(jī)升空，對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)及周邊進(jìn)行拍照，利用采集的照片制作生成災(zāi)害事故二維全景圖，制作現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害事故前后圖像對(duì)比圖，對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行標(biāo)繪并打印輸出圖紙以供掛圖作戰(zhàn)指揮。某些災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)還需制作生成三維圖，以便直觀全面了解現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量評(píng)估等。

1.4? 語(yǔ)音廣播

在特定災(zāi)害事故場(chǎng)景下，消防救援人員需要操作無人機(jī)飛臨現(xiàn)場(chǎng)近空，利用無人機(jī)搭載的擴(kuò)音設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)救援人員或等待救援的人員進(jìn)行語(yǔ)音廣播，對(duì)其行為進(jìn)行指揮、提醒或安撫，增強(qiáng)救援行動(dòng)安全性，避免一些不必要的意外發(fā)生。

1.5? 現(xiàn)場(chǎng)照明指示

在夜間或弱光照條件下，為保證偵察及救援行動(dòng)順利開展，需要無人機(jī)搭載照明設(shè)備對(duì)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵察拍攝，在執(zhí)行搜救任務(wù)的過程中利用無人機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施持續(xù)的照明，或者利用無人機(jī)的照明對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員行進(jìn)或撤離進(jìn)行有效引導(dǎo)。

1.6? 高空通信中繼

在山地、建筑密集區(qū)、高層建筑等場(chǎng)景，因地形、樹林及建筑遮擋，無線電波信號(hào)傳輸受阻，為解決這類區(qū)域內(nèi)的應(yīng)急救援指揮通信聯(lián)絡(luò)問題，最直接有效的方式就是在適當(dāng)?shù)奈恢眉茉O(shè)通信轉(zhuǎn)發(fā)中繼設(shè)備。如果由無人機(jī)搭載通信中繼設(shè)備升空，在救援現(xiàn)場(chǎng)上空實(shí)施通信信號(hào)中轉(zhuǎn)，則可以有效地避免無線電波被地面障礙物遮擋，可迅速改善救援現(xiàn)場(chǎng)無線通信信號(hào)覆蓋，最大可能地消除無線通信盲區(qū)，保證救援現(xiàn)場(chǎng)各類信息傳輸暢通，如圖1所示。采用普通無人機(jī)作為空中通信中繼平臺(tái)，需要考慮無人機(jī)電池更換輪替的問題；如果采用系留式無人機(jī)，則可以保證無人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間留空工作，滿足長(zhǎng)時(shí)間救援行動(dòng)的持續(xù)通信保障需求。

此外，因天氣、地形、建筑等因素影響，在無人機(jī)任務(wù)區(qū)距離超過無人機(jī)遙控器控制距離時(shí)，可以采用一架無人機(jī)搭載控制及圖傳中繼設(shè)備飛至空中，作為無人機(jī)地面遙控器到偵察無人機(jī)之間無遮擋的直線接力傳輸中繼，將極大地提升無人機(jī)與操作員之間的控制與圖傳通信距離，無人機(jī)操作員可以遠(yuǎn)距離操作無人機(jī)完成各種任務(wù)。在應(yīng)急救援力量抵達(dá)救援現(xiàn)場(chǎng)之前，即可更少地受地形影響在更遠(yuǎn)的地點(diǎn)使用無人機(jī)快速飛至任務(wù)區(qū)采集各類信息，為救援力量開展各類行動(dòng)提供有效的情報(bào)信息支撐。

1.7? 物資吊運(yùn)、拋投

在某些救援現(xiàn)場(chǎng)，消防救援人員難以靠近施救對(duì)象，如人員被困于激流中的孤島時(shí)，可以通過無人機(jī)牽引救援繩索并投送至施救對(duì)象附近，架設(shè)救援生命線；在發(fā)現(xiàn)人員落水且難以迅速靠近時(shí)，也可以通過無人機(jī)牽掛救生圈或救生衣快速靠近落水人員并向其拋投救生器材；某些山區(qū)森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)險(xiǎn)峻，人員難以到達(dá)，此時(shí)也可以通過無人機(jī)拋投滅火彈來實(shí)施滅火等。可以想象的是，在不遠(yuǎn)的將來，某些特定救援場(chǎng)景下通過無人機(jī)直接對(duì)被困人員進(jìn)行吊運(yùn)救援也將得到開展。同理，可利用無人機(jī)對(duì)救援物資裝備進(jìn)行快速運(yùn)輸和準(zhǔn)確投放。

1.8? 無人機(jī)滅火

在應(yīng)對(duì)一些高層火災(zāi)時(shí)，消防救援人員可以利用無人機(jī)搭載干粉、二氧化碳等滅火劑，直接飛抵著火樓層對(duì)起火房間快速滅火；也可以通過地面消防車輛裝備供應(yīng)水或泡沫，消防救援人員控制無人機(jī)掛載水帶飛至相應(yīng)樓層對(duì)起火部位快速滅火，以便在消防救援人員無法快速抵達(dá)時(shí)將火快速撲滅，避免造成災(zāi)情蔓延。

2? 消防救援隊(duì)伍無人機(jī)操作人員能力需求分析

2.1? 熟悉法律規(guī)章及規(guī)范

無人機(jī)操作員需了解我國(guó)無人機(jī)管理的法律、行政規(guī)章、規(guī)范性文件及任務(wù)區(qū)政府關(guān)于無人機(jī)管制的具體要求，熟悉無人機(jī)飛行所需空域管理制度等，能夠在需要操作無人機(jī)時(shí)及時(shí)向有關(guān)管理部門申請(qǐng)飛行用空域，確保合法操作使用無人機(jī)執(zhí)行各類任務(wù)。

2.2? 飛行操控能力

無人機(jī)操作人員應(yīng)具備對(duì)無人機(jī)升空、回收、飛行進(jìn)行良好控制的能力，能操作無人機(jī)在任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)安全飛行，采集所需各類信息。無人機(jī)飛行操控分為室外視距內(nèi)、室外超視距、室內(nèi)視距內(nèi)、室內(nèi)超視距等幾種模式。

2.3? 了解無線通信傳輸特性

無人機(jī)操作人員需要了解無人機(jī)上下行控制、視頻圖像、傳感器等信息傳輸信道的無線電波頻率及其對(duì)應(yīng)傳輸特性，能夠合理設(shè)置無人機(jī)到地面的通信信道，根據(jù)任務(wù)現(xiàn)場(chǎng)地形結(jié)合信號(hào)傳輸特點(diǎn)合理選擇無人機(jī)操作位置，及時(shí)根據(jù)操作需要修正遙控天線姿態(tài)，甚至是根據(jù)無線信號(hào)傳輸環(huán)境在操作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)無人機(jī)遙控器天線進(jìn)行快速、適當(dāng)、簡(jiǎn)易有效的改裝等，必要時(shí)合理架設(shè)傳輸中繼，包括無源中繼等。

2.4? 掌握一定的航拍技術(shù)

無人機(jī)操作人員要負(fù)責(zé)采集應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)及空中視頻圖像，執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)偵察、監(jiān)控、搜尋等任務(wù)，平時(shí)可能還有一些宣傳視頻拍攝工作，因此，無人機(jī)操作員要掌握攝影攝像基本知識(shí)，具備鏡頭的選擇與控制、拍攝規(guī)劃等能力，能夠應(yīng)用常見拍攝技巧，同時(shí)要有一定的視頻、圖片后期編輯制作能力。

2.5? 全景二維三維制圖、標(biāo)繪能力

無人機(jī)操作員應(yīng)能夠利用采集的照片，使用Arc-Map、大疆智圖、Content Capture、PTGUI等軟件制作災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)全景圖、漫游圖、三維圖、災(zāi)前災(zāi)后對(duì)比圖等，會(huì)在圖上標(biāo)繪各種記號(hào)、文字，以滿足災(zāi)害事故態(tài)勢(shì)分析、輔助決策、掛圖作戰(zhàn)的需求。在執(zhí)行三維建模計(jì)算時(shí)，為提高效率、節(jié)省時(shí)間，可能還需要現(xiàn)場(chǎng)搭建設(shè)置建模計(jì)算機(jī)集群。

2.6? 物資吊運(yùn)、投放能力

操作人員要能夠使用無人機(jī)將救援所需各類物資安全平穩(wěn)吊運(yùn)至指定位置，并能操控?zé)o人機(jī)準(zhǔn)確地投放物資。

2.7? 無人機(jī)滅火能力

需要使用無人機(jī)滅火時(shí)，操作人員應(yīng)能操作無人機(jī)飛至對(duì)應(yīng)高度，準(zhǔn)確噴射滅火劑，同時(shí)確保無人機(jī)空中姿態(tài)穩(wěn)定安全。

2.8? 保養(yǎng)與維護(hù)能力

無人機(jī)使用前后需裝箱保管，操作人員要熟悉無人機(jī)拆裝步驟，確保各部件完整好用。操作人員對(duì)無人機(jī)要配備足量的備用電池并定期對(duì)電池充電及放電，注意電池自放電效應(yīng)，保持電池處在隨時(shí)可執(zhí)行任務(wù)的狀態(tài)，平時(shí)要注意電池容量衰減及有無變形等情況，及時(shí)更換衰減過度及存有隱患的電池。無人機(jī)飛行時(shí)穿越過腐蝕性或較高濃度粉塵顆粒性煙霧后，操作人員應(yīng)對(duì)無人機(jī)部件進(jìn)行保養(yǎng)清潔，確認(rèn)安全后才能再次飛行。同時(shí)，無人機(jī)操作員還需具備一定的簡(jiǎn)單故障排除及維修能力。

3? 課程內(nèi)容設(shè)置

3.1? 法規(guī)與理論

此部分課程應(yīng)括包括《中華人民共和國(guó)民用航空法》《中華人民共和國(guó)飛行基本規(guī)則》《通用航空飛行管制條例》《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》及《中華人民共和國(guó)無線電管理?xiàng)l例》《民用無人機(jī)駕駛員管理規(guī)定》《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)空中交通管理辦法》《民用無人駕駛航空器實(shí)名制登記管理規(guī)定》等法律法規(guī)，以及航空氣象、無人機(jī)類別、組成結(jié)構(gòu)、飛行原理與飛行性能、空域與起降場(chǎng)、無線電波及傳輸特點(diǎn)等方面的內(nèi)容。

3.2? 飛行技能訓(xùn)練

此部分課程應(yīng)括分為計(jì)算機(jī)模擬飛行訓(xùn)練及場(chǎng)地實(shí)操飛行訓(xùn)練，內(nèi)容包括單項(xiàng)控制操作及綜合控制操作，時(shí)間安排上應(yīng)體現(xiàn)專題學(xué)習(xí)訓(xùn)練與培訓(xùn)合格后的日常周期性訓(xùn)練的內(nèi)容設(shè)置。所有操作人員首先應(yīng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行各種環(huán)境條件下的模擬飛行，模擬飛行考核通過后再進(jìn)行場(chǎng)地實(shí)操飛行訓(xùn)練。消防無人機(jī)操作人員均應(yīng)掌握GPS模式下無人機(jī)飛行操作要求，并至少達(dá)到通過AOPA民用無人機(jī)駕駛員合格證考試要求，消防站一級(jí)無人機(jī)操作人員盡量取得視距內(nèi)駕駛員執(zhí)照；支隊(duì)及以上單位通信保障崗位無人機(jī)操作員應(yīng)取得視距內(nèi)駕駛員執(zhí)照，盡量取得超視距駕駛員執(zhí)照，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境及遠(yuǎn)距離超視距飛行任務(wù)。無人機(jī)操作人員在通過培訓(xùn)取得AOPA民用無人機(jī)駕駛員合格證后，還應(yīng)當(dāng)定期開展無人機(jī)操作飛行訓(xùn)練，并經(jīng)常性地開展室內(nèi)、地下等復(fù)雜地形無人機(jī)偵察搜尋訓(xùn)練，不斷增強(qiáng)室內(nèi)、地下等復(fù)雜環(huán)境空間的飛行技能，積累飛行經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)戰(zhàn)時(shí)盡量先使用無人機(jī)對(duì)復(fù)雜環(huán)境空間進(jìn)行偵察，更好地輔助提升復(fù)雜環(huán)境空間的消防救援行動(dòng)安全。

3.3? 空中圖像采集

此部分課程應(yīng)該包括攝影攝像基本知識(shí)、鏡頭使用技巧、移動(dòng)中鏡頭控制、飛行航拍技巧、空中飛行搜尋等，還應(yīng)包括紅外攝像機(jī)閾值設(shè)置、常用圖片視頻編輯軟件介紹等。

3.4? 作圖與標(biāo)繪

此部分課程應(yīng)該包括二維全景圖、漫游圖、三維全景圖制作與發(fā)布，對(duì)比圖制作標(biāo)繪等，以及常用軟件介紹、快速建模設(shè)置、三維計(jì)算處理集群搭建等。

3.5? 吊運(yùn)投放

此部分課程應(yīng)該包括簡(jiǎn)單的無人機(jī)載荷計(jì)算與配置、拋投裝置的掛載與操作、精準(zhǔn)拋投訓(xùn)練等。

3.6? 維護(hù)保養(yǎng)

此部分課程應(yīng)該包括無人機(jī)及其附屬配件拆換組裝、清潔維護(hù)、簡(jiǎn)單故障排除、易損配件更換、電池保養(yǎng)維護(hù)等內(nèi)容。此外，結(jié)合近年來消防救援隊(duì)伍處置雨雪冰凍災(zāi)害事故的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)寒條件下的無人機(jī)使用、維護(hù)及保養(yǎng)也應(yīng)列入培訓(xùn)內(nèi)容。

3.7? 專項(xiàng)訓(xùn)練

根據(jù)無人機(jī)操作人員的崗位及飛行任務(wù)需求設(shè)置專項(xiàng)教學(xué)訓(xùn)練，例如：支隊(duì)級(jí)無人機(jī)操作人員增加室內(nèi)或復(fù)雜環(huán)境下無人機(jī)偵察飛行訓(xùn)練；滅火用無人機(jī)操作人員結(jié)合相應(yīng)無人機(jī)性能進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練與操作，并取得相對(duì)應(yīng)的操作資格證書。

4? 結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者對(duì)消防救援隊(duì)伍無人機(jī)操作人員培訓(xùn)課程內(nèi)容設(shè)置的一些初步構(gòu)想，待內(nèi)容基本框架確定后，還需進(jìn)一步細(xì)化內(nèi)容組成，明確培訓(xùn)實(shí)施方法及制定課程標(biāo)準(zhǔn)，爭(zhēng)取早日應(yīng)用到消防救援隊(duì)伍無人機(jī)操作人員的培養(yǎng)工作中去。■

參考文獻(xiàn)

[1] 何志凱.無人機(jī)飛行品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要素分析[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2021（11）：60-66.

[2] 王雨峰，馮園.項(xiàng)目教學(xué)法在無人機(jī)維修課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)，2021（19）：58-60.

[3] 朱莉凱，李笑瑜，葉楊飛，等.基于成果導(dǎo)向理念的“無人機(jī)植保應(yīng)用”課程教學(xué)研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2021，52（18）：98-100.

*項(xiàng)目來源：昆明訓(xùn)練總隊(duì)教學(xué)改革項(xiàng)目“《無人機(jī)理論與實(shí)踐》實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究”（編號(hào)：JG202124）資助課題。

作者：楊浩程，消防救援局昆明訓(xùn)練總隊(duì)，高級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向?yàn)橄劳ㄐ牛?50208）。