無人機在化工消防救援工作中的應用

董江(山東省威海市臨港區消防救援大隊，山東 威海 264200)

0 引言

隨著科學技術的發展，作為新型工業技術的無人機得到了廣泛的推廣和應用，目前，已經有許多消防救援機構利用無人機進行偵查探測、投放物資等。無人機自身不僅有著操作靈活的特點，而且還有著較強的適應能力，準確度較高，尤其是在化工企業的火災當中，事故危險系數高，救援難度大，而且還很容易發生爆炸。利用無人機能夠對相關的數據信息進行搜集，還可以進行高空偵察，打破了傳統模式的約束，讓高空救援工作逐漸向信息化、規范化和科學化方向邁進。

1 無人機的概念

無人機是飛行器的一種，通過無線遙控設施以及自身所具備的程序控制裝置對其進行操作，它是由地面接收工作站、傳感器、無人飛行載體等組成。隨著科學技術的快速發展，無人機也向著更加多樣化的方向轉變，由于領域的不同，在對無人機進行應用時，要從自身的實際需求出發來對其進行科學合理的選擇。在選擇飛行載體時，關鍵就是數傳體系，它主要是對相關的數據信息、視頻、圖像等進行傳輸。傳感器能從不同的角度來對具有差異性的數據信息進行綜合采集，還能確保無人機飛行的穩定性，使每一個體系都能夠協調運作[1]。地面工作站是信息接收的終點站，主要是保證無人機能夠得到有效管控，存儲它傳遞回的數據信息。可以從無人機的結構、作用等劃分出不同種的類型，所以，在進行滅火救援行動時，要根據實際情況有效地選擇應用無人機。通常情況下，消防救援當中的無人機主要有電動和油動兩種類型；電動主要是依靠鋰電池進行驅動；油動則是通過柴油或是汽油進行驅動。在實際操作時，電動的穩定性和安全性更好，但不能持續較長時間，而且成本輸出較多；油動的能夠持續作業，但容易發生意外，在實際運作時墜機情況時有發生。另外，還可以從外觀上對無人機進行分類，主要分為無人直升機、固定翼無人機和多旋翼無人機，常見和普遍使用的是多旋翼無人機。

2 化工火災的特點

2.1 突發性較強

通常情況下，導致化工發生火災的原因是易燃易爆物質泄漏，然后和空氣中的氧發生反應，進而產生預混燃料，如果遇到明火就會發生劇烈燃燒甚至爆炸，導致相關人員不能快速做出相應的反應和對策。這不但會給化工企業自身造成較大的經濟損失，甚至還會造成人員傷亡，也在很大程度上增加了消防救援的難度。

2.2 釋放出大量的化學能

化學燃料與其他燃料不同，一旦遇到明火就會引起劇烈燃燒，并且在燃燒的過程當中還會釋放出許多的化學物質，甚至是有毒物質，威脅人們的身體健康。例如3 000 kg 的92 號優質汽油如果發生燃燒，那么最少會釋放出4 496 kJ 的熱量，同時火焰溫度最高可以達到2 000 ℃，這不僅會威脅著人們的生命安全，而且還會損害現場其他裝置和設施。

2.3 爆炸泄漏燃燒相互轉換

在化工企業中，無論是原材料、生產的產品還是其他化學藥劑，幾乎都是易燃易爆物質，數量存儲較大，甚至有的還具有較強的揮發性，一遇明火很有可能發生預混爆炸，發生火災，造成無法想象的后果。而且，在進行燃燒時，還會產生泄漏或是其他爆炸，物質之間不斷轉換、交替，造成的危害和后果是無法想象的。

3 無人機的優勢

3.1 環境適應力較強

依據相關調查可知，固定無人機和多旋翼無人機的使用是較為普遍的。多旋翼無人機受到環境因素影響較小，飛行起來較為靈活、方便，在起飛和降落時是垂直的，因此通常被用在區域性的火災調查工作中，而且能夠被靈活地應用在不同火場的不同狀況中。與多旋翼無人機相比，固定翼無人機起飛降落的環境要求較高，它不但能夠在惡劣環境中持續作業較長時間，而且實際應用時還具有較強穩定性，操作靈活，通常會被應用在偵查和測繪工作中。

3.2 測量準確度較高

無人機有著較多的優勢，其中較為專業的是低空作業，同時還能夠掛載一些測量模塊，更加高級的無人機還可以智能生成測繪圖像。無人機可以進入到人工無法測量的現場，并獲取準確的測量數據，這在很大程度上降低人工的工作強度和工作量，使測量數據更加準確可靠。

3.3 運作成本較低

隨著信息技術的推陳出新，在設計無人機時，會把一些模塊應用到實際的生產設計中，不論是機身的一些組織零件還是飛行軟件都能夠相互交替應用，甚至還可以對不同類型的遙控設施兼容，同時應用[2]。有的多旋翼無人機體積較小，操作靈活、便利，同時還有許多其他功能，后期的維護和保養也不需要投入較多的資金。

3.4 靈活性較高

小型無人機主要是由于它們的體積較小、質量較輕，一個人就可以完成所有的操作流程。比如，某一地區的地形較為復雜，環境較為惡劣，那么這時就可以把無人機應用其中，它作業狀態良好，在起飛時甚至只需要手掌作為支撐就能起飛。在進行操控的過程中，工作人員也能掌握飛行方向，還可以做一些翻轉動作，機身十分靈活，依據周圍環境可以有效控制和轉化測量的角度。

3.5 視野開闊

一些無人機都設有廣角攝像頭，使拍攝更加具體、全面，較為高級的無人機還能同時安裝多個攝像頭，防止在捕捉畫面時出現遺漏，不同的環境需要不同的攝像頭分辨率。如果是夜間模式或是在坍塌房屋、洞穴等特殊環境中，還可以在無人機上安裝紅外夜視裝置，即便環境較差，也能夠較好地完成搶險和救援工作。

4 無人機在化工消防救援工作中應用的技術要求

4.1 可靠性

無人機在化工消防滅火救援中能夠把其自身的特點和優勢充分發揮出來。根據實際情況，要選擇與其相符的救援設備，能夠穩定運作，從而促進無人機使用質量和效率的提升[3]，有效提高滅火救援行動效率。在對無人機的類型進行選擇時，要依據其型號、類型的不同來充分了解和掌握它的特點與功能，再依據實際的救援情況對無人機進行科學合理的選擇和應用，不但能夠進行有效的火災救援，同時還能促進救援能力和水平的提高。

4.2 操控性

無人機通過相關工作人員操控才能進行具體運行。如果操作流程較為繁瑣，而操作人員又沒有完全掌握操作流程，那么在具體應用時就會出現失誤。因此，要對操作流程進行優化，使其更加優化和完善，并對其功能進行科學合理的設定和調整，使其能夠在具體運作時覆蓋更加全面，不會出現操作盲區。

4.3 穩定性

要確保救援人員自身的安全，才能充分發揮無人機自身的優勢和功能，從而促進消防救援質量和效率的提高。如果無人機不具有較強的穩定性，那么在具體應用的過程中，就會降低可操作性，達不到理想的作業效果，甚至會出現失控，會在一定程度上損害無人機本身，同時還會對救援工作的順利開展造成不良影響。

4.4 集成兼容性

在對無人機進行具體應用時，要與其他設備有機結合，并受指揮體系的統一引導，這就需要無人機自身要具有集成兼容性。并依據系統的需求來開展相應的火災救援工作，把自身的功能和作用充分發揮出來，達到理想的救援效果。

5 在化工消防救援中無人機功能的實現和擴展

5.1 空中監測功能的實現

在對無人機進行具體應用時，可以把彩色數字攝像儀、紅外熱成像儀或是溫度測量儀等設施安裝在機器的頭部。可以通過彩色數字攝像儀來獲取火災現場的實際情況，然后通過地面接收器來對數據信息進行采集，紅外線成像儀可以把火災現場的實際情況傳輸給指揮中心，再與GPS 定位相結合來對火災的變化情況進行確定，為火災救援措施的制定提供有效的數據支持。同時，還能幫助相關人員對火災的具體情況有一個詳細的了解和掌握，起到良好的輔助作用。

5.2 機載輔助滅火功能的實現

如果是在高壓線路或是變壓器附近發生火災，那么消防救援人員是無法靠近實施救援的。出于對消防救援人員人身安全的考慮，若是不能使用液體滅火劑，那么就要應用機載滅火器。由相關的救援人員對無人機進行操控，確定著火點之后來進行滅火劑的噴灑，從而達到良好的滅火效果。

5.3 機載輔助救援功能的實現

可以把一些簡單的火災救援設備安裝在無人機上，例如救援繩、防毒面具等。如果救援高度較高，也可以應用無人機把這些救援器材傳遞給相關的救援人員。這樣不但能夠提高救援工作的質量和效率，同時還能為救援人員或是被困人員的生命安全提供保障。

5.4 機載語言交互功能的實現

在對化工火災進行救援時，如果現場有被困人員，那么救援人員要在第一時間內和被困人員取得聯系。此時，就可以有效地應用無人機，在無人機上安裝較大功率的揚聲器，通過揚聲器來對被困人員的安全疏散進行引導，使其能夠進行自救。再通過遠程指揮來指導被困人員從火場進行逃生，保障他們的生命安全，促進救援效率的提高。

5.5 機載強光照明功能的實現

在對化工火災現場進行實際救援時，若想保證救援工作的順利開展，那么就要進行強光照輻射。可以在無人機上安裝強光照明體系，并保證與空中的監控攝像頭相一致，如果自然光線或者是建筑物照明設施受到損壞或燈光較暗，可以起到良好的輔助照明作用[4]。若是在夜間進行救援時，也可以利用無人機進行空中照明來對發生火災的位置進行快速確定，鎖定救援目標，然后實施相應的救援措施。

6 無人機在化工消防救援工作中的應用

6.1 災情的偵查

一般情況下，火災現場都十分復雜并且混亂，若救援人員不能從火場的實際情況出發，只是盲目地開展救援行動，不但會讓他們身陷危險當中，還會影響救援效果。如果能把無人機有效應用其中，就能使救援人員的人身安全得到保障。在進行火災救援之前，可以先利用無人機來對火場進行偵查，充分發揮它的優勢和作用[5]。無人機不僅操作靈活，而且體積較小，可以在發生火災之后快速地進入到火場當中實施救援。有些自然因素和環境因素會對火災現場造成不同程度的影響，阻礙救援人員救援行動的順利開展，這時就可應用無人機，利用它的數字傳輸體系來拍攝和偵查火場的具體狀況，把相關的信息、視頻、圖像等快速地傳輸給指揮中心，指揮人員對所收取的信息進行分析，然后依據具體狀況來制定科學合理的救援規劃。然而，在實際救援時也會遇到一些突發情況，例如在對化工的火災現場進行實際救援時，可以在無人機上安裝上測溫儀和風速儀，偵查那些具有特殊功能的危險品，為救援工作的順利開展提供保障。

6.2 信息的采集

在對化工企業進行消防救援時，要從火災現場的實際情況出發來設置無人機，并確保其科學、合理、安裝相應模塊，并且要具備傳感器、拍攝設備等。在具體應用的過程中，可以把無人機和有線、衛星線路等相結合，給救援人員在實施救援活動時帶來依據。在進行具體救援時，無人機依靠4G 或是5G 網絡等設施和指揮中心相連通，無論是相關的控制人員還是救援人員都能及時獲取相應的視頻資料和數據信息，從而提高指揮的實效性，為救援工作的順利開展奠定良好的基礎[6]。另外，還能有效采集、存儲和整理無人機傳輸回的數據、視頻、圖片等信息，為火災后期的評估工作奠定良好的理論基礎。

6.3 提升指揮調度效率

任何的救援或是救災都關系著人們的生命財產安全，因此，消防救援工作的質量和效率會對救援的效果產生直接影響。無人機具有操作靈活、簡便、體積小等特點，因此，在進行實際的消防救援行動時能充分體現出它的機動性，并與消防火災救援指揮調度的實際需求相符。在面對突發事件或緊急事件時，能夠在最短的時間內來對相關的數據信息、視頻資料等進行獲取，給人員指揮決策提供依據。無人機能夠在救援環境較為復雜的區域進行作業，對數據信息、視頻、圖像等進行拍攝，傳遞回指揮中心，指揮中心以此來制定相應的救援策略，促進了指揮調度能力和水平的提升。這不僅使數據信息的利用效率得到較大程度的提高，還實現了信息資源的有效共享，使調度中心的工作質量和效率得到較大的提高。

6.4 化工火災的撲救

化工火災自身具有較強的綜合性和復雜性，如果化工企業發生火災，救援人員不能對火情進行近距離觀察，那么就可以充分應用無人機。利用裝載的高清攝像頭來對火場的實際情況進行有效勘查，從而對數據信息進行快速獲取，并傳輸回給指揮中心，使相關的指揮人員能夠更加直觀和真實地了解火災現場情況，同時還確保了數據信息的有效性和準確性[7]。除此之外，在化工火災現場還會存在一些有毒物質，也可以應用無人機對其進行近距離的偵查，測試它的濃度，進而確定需要管控的范圍。對火情較為復雜的區域，救援人員不能直接進入火場實施救援行動，此時也可以通過無人機實施救援，把滅火藥劑安裝在無人機上，然后對其進行操控直接滅火。

6.5 化工火災的預防

無人機小巧靈活、操作簡單，如果某一區域火災發生頻率較高，那么就可以在無人機上設置紅外鏡頭來對其進行高空偵查，快速鎖定火災發生區域或是泄漏源頭，從而應用與其相符的救援手段，抑制火災的擴大。如果發生火災的區域存在較多的有毒有害物質，那么就可以在無人機上安裝相關的檢測儀器，快速找出泄漏點，然后對技術人員進行科學合理的調度，并制定與其相符的救援措施，防止發生二次事故。

7 結語

基于化工火災的特殊性，要對無人機進行科學合理的應用，使其自身的功能和作用得到充分發揮，達到預期的救援效果。而且，在實際應用時，無人機還能對一些突發性的緊急事件進行報告和預警，大大提高了火災救援的質量和效率。它能夠把數據信息、視頻圖像等第一時間傳回指揮中心，為救援措施的制定提供有效的理論依據，降低火災帶來的危害，保障人身安全。