無人機在應急救援中的應用研究

李玉童

摘要：無人機的出現給現代應急救援提供了更多的思路和方法，加強無人機在應急救援領域的應用，對進一步筑牢防災減災救災的生命防線有著十分重要的意義。分析當前無人機在應急救援領域的發展現狀，結合實際滅火救援案例總結應用無人機作業的優勢及缺陷，根據存在不足提出相應對策，對于進一步發揮無人機在應急救援領域的使用價值具有一定促進作用。

關鍵詞：消防；無人機；滅火救援

中圖分類號：D631.6? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）01-0049-03

當前無人機技術逐漸成熟，工業級無人機更是加速崛起，目前已經廣泛應用于地理測繪、農業植保、電力巡檢以及應急通信等諸多領域，特別是在應急救援領域的運用日趨成熟。滅火救援無人機可以完成傳統救援手段無法完成的任務，在各類災害救援過程中發揮出了不可代替的重要作用，目前，無人機正在朝著更實用化、智能化以及輕便化的方向穩步發展。正是由于無人機擁有廣闊的應用前景，很多國家都爭相在應急救援領域給滅火救援無人機的應用投入大量科研經費，研發各式各樣功能完善和性能優異的無人機，為滅火救援無人機產業提供了一定的技術及安全保障，與此同時在很大程度上促進了滅火救援無人機技術的發展。

1 滅火救援無人機發展現狀

現階段，隨著高層建筑數量越來越多，建筑內部結構越來越復雜，滅火救援任務難度也在不斷增大，而傳統的消防救援設施局限性較大。推動無人機系統在應急救援領域的應用，在保證救援安全性、提高救援效率等方面彰顯出了非常重要的現實意義。無人機主要是通過搭載核心控制系統、定位裝置以及相應的感應設備并由專業飛手遙控操作的一種飛行裝置，依托通信技術手段設定相應的飛行程序，從而為工作開展提供一定的便利。但是在應用無人機的過程中也出現了設備操作不熟練、缺乏信息化素養以及實戰經驗方面的問題。因此，如何充分發揮無人機在消防領域的作用，是現代消防救援隊伍在提升信息化水平過程中需要重點關注的問題。

2 無人機在應急救援中的具體應用

消防滅火救援無人機系統采用模塊化設計理念，根據災情種類的實際情況，搭載不同功能模塊，可完成現場態勢偵察、滅火作戰以及救援物資投放等任務。

2.1? 災情偵察

火災發生時情況復雜多變，在這種情況下消防員很難實現對火場的抵近偵察，傳統的火場偵查手段難以發揮作用。但是無人機具有比較高的靈活性，受火場環境影響較小，能夠實現對火場的抵近偵察。通過給無人機搭載多種不同偵檢模塊，利用5G網絡以全方位或定點定位角度對災害現場開展機動靈活的有效偵察，及時、準確、快速、高效采集現場信息情況，并利用360°全視角攝像儀獲取現場圖像信息，使用紅外熱成像儀較為全面地對火場中氣體成分以及有害氣體的類型進行辨別，同時可以利用專業化的軟件，通過整合無人機獲取的火場信息建立火場的三維模型，并實時傳送相關數據[1]。基于無人機偵測的信息能夠幫助指揮員快速了解災害現場情況。例如，在響水“3·21”爆炸事故救援中，消防救援隊伍就應用無人機攜帶氣體探測儀和水質檢測儀等吊艙載荷進行了長時間、大規模的偵察以及監護，綜合多維度信息，以最大程度發揮無人機的信息采集作用，從而為救援現場指揮決策提供了及時有效的重要依據[2]。

2.2? 滅火救援

滅火功能是無人機在消防領域最主要的應用價值，通過數據查閱可知，滅火無人機在四川、重慶、云南、新疆等消防救援總隊已經開始投入應用。高層建筑一旦發生外墻保溫火災，火災蔓延速度非常快，可能從下向上蔓延，也可能自上而下蔓延，過火面積大，建筑物通常已經形成多點立體式燃燒。此外，部分建筑高度超出了消防舉高車的最大工作高度，給火場救援帶來了更大的難度。傳統的滅火設備儀器由于自動化水平較低，且受各種條件限制，因此難以在短時間內快速部署。而無人機具有較高的靈活性，能夠在2min以內投入到火場救援中，無人機搭載多種滅火作戰負載系統，利用多旋翼無人機空中懸停特性和空中滯留能力，通過遠程遙控使飛機到達預先指定位置，將滅火彈發射到目標區域進行滅火。除此之外，無人機可搭載儲壓式干粉或水基滅火系統，超輕高強度消防水帶也可以通過無人機搭載的方式進入高空，配合破窗彈向室內著火區域噴灑滅火劑，對火點進行快速準確壓制，完成初期階段的滅火任務[3]。應用無人機滅火可在阻礙火勢蔓延的同時，在一定程度上降低消防救援人員面對的風險系數，為城市高層建筑消防救援難題提供解決方案，大大提升應急消防救援效率。在森林消防領域中，由于當前防火、巡邏、滅火任務繁重，而人工滅火不僅效率較低而且容易遭遇意外風險，所以，無人機用于森林巡查和補充滅火作業的作用也愈發明顯。

2.3? 輔助應急

通過無人機搭載特別配置的多功能救援艙開展救援作業，可以很大程度提升救援效率。例如，地震造成建筑倒塌、人員被埋時，可通過無人機掛載手機信號探測儀，偵測受災區域人員的手機信號。即使現場斷網，只要手機有電，無人機就能捕捉信號，確認被困人員的數量及位置。有人員受傷被困時，無人機可利用遠程可視激光瞄準系統，搭載拋投器，懸掛防毒面罩、急救包、救援安全繩索、救生圈、飲用水以及食物等物資[4]。通過空中投送方式，實施精準定位遠程投放，向被困人員提供必要的應急救援物資，并實時采集被困人員情況，以保證被困人員的生命安全，為救援創造更多有利條件。在山間、水上救援時，搭載無人機拋繩牽引系統可以為救援開辟新的救生通道，提升救援效率。在雜亂的火災救援現場或是范圍較大的山林，還可以搭載擴音設備，利用無人機作為向導，對火災周邊區域人員進行警報通知，既能幫助被困人員在消防救援人員的指令下向安全方向逃離，還可避免周邊區域人員誤入火災現場，對后續火災救援起到一定的輔助作用。

3 無人機在應急救援中應用的優勢

當前無人機在消防救援領域應用的優點日漸凸顯出來，憑借自身機動靈活，能夠搭載不同裝備設施快速展開作業的特點，與傳統應急救援技術手段相比，具備以下優勢：

3.1? 安全可靠

相較于傳統救援方式而言，無人機具備負載能力強、抗風等級高等特點，應用于滅火救援領域最突出的優勢就是其安全性。在有毒、易燃易爆等危險環境中借助無人機對救援區域的火情進行偵查，同時還可以利用無人機向火場噴灑滅火劑，降低火場救援對于人員的需求，有效規避人員傷亡。

3.2? 機動靈活

現階段，滅火救援無人機為多旋翼無人機，其特點是機動靈活、便于操作，對現場環境的要求較低，與傳統的載人飛機相比，起飛與操控不易受場地條件約束，能夠適應不同的災害場所與作業環境，且受氣象條件限制較小。根據現場情況，在有多架無人機協同作戰時，還可采取集群作戰或輪換作業，搭載相應荷載設備快速、穩定、靈活執行飛行任務。

3.3? 掌控全局

根據災害現場救援需求，無人機通過搭載的三光偵察系統，采用自穩防抖設計可以從不同方位和角度對事故現場態勢的重點部位以及區域進行全天候監測，全面準確地向指揮人員提供實時訊息，在一定程度上為指揮員把握災害現場態勢提供堅實基礎。此外，在撲滅火災后，還可以將紅外探測設備搭載在無人機上，對火場進行全面探測，并實時呈現出地面溫度的動態圖像，以便及時發現火場中存在的隱患，提升滅火救援的全面性，防止火場復燃。

4 無人機在應急救援應用中存在的不足

結合現階段消防救援隊伍實際情況，通過查閱無人機相關事故救援實戰記錄，無人機在應急救援應用方面還存在以下幾點不足：

4.1? 缺乏系統和標準化的行業培訓

就目前而言，在利用無人機實施消防救援的過程中，飛手的素質水平在很大程度上決定了無人機作用的發揮。現有的消防救援飛手大多為中國航空器擁有者及駕駛員協會（簡稱AOPA）下屬的機構培訓，或者由無人機廠家直接對消防員進行培訓。在培訓實踐中，培訓的內容往往集中于無人機基本操作要點以及無人機理論，未能構成一套完整的培訓體系，與“大應急”實際需求還有較大出入。

4.2? 消防無人機行業標準還未出臺

當前，我國無人機產業發展速度較快，具備比較強的研發能力以及制造能力，但是在無人機標準體系建設方面還遠遠滯后于無人機產業的發展，現有的無人機標準基于固定機翼機型，而在消防救援中往往大量使用旋翼無人機。此外，在消防無人機的運營以及安全管理、適航管理等方面缺乏完善的法律法規以及標準體系作為支撐，無人機產業在發展的過程中還存在規范性不足、消防無人機運營管理體系不完善等問題。

4.3? 操作不熟練并且缺乏實戰經驗

部分單位在購置滅火救援無人機后，只會在上級領導檢查時使用，平時很少應用和維護。從實戰角度來說，火場環境往往比較復雜，現場存在大量的人員以及車輛，通信訊號容易被干擾。在這種情況下，使用無人機進行作業，需要飛手有熟練的操作技能以及強大的心理素質。一旦發生大型災害事故，就需要當地專業無人機飛行團隊到救援現場協助完成飛行任務，暴露出消防救援隊伍自身的飛手操作熟練度不足以及缺乏實踐經驗等問題，難以較為高效地完成大型火場的消防救援任務。

4.4? 不能在復雜建筑內部開展作業

由于滅火救援無人機還要搭載近20kg的滅火劑儲罐，考慮其體積大小以及GPS信號受阻的因素，無人機只能圍繞高層建筑外表面飛行而不能在高度復雜和狹窄的空間內執行任務，不能深入到建筑內部對火點進行精準打擊。

5 無人機在應急救援工作中的應用對策

5.1? 加強專業團隊建設

隨著現代消防救援隊伍逐漸向科技化、信息化方向轉型，各級消防救援隊伍需要進一步加強隊伍的規范化、專業化及職業化建設，依托消防救援裝備升級，打造一支能夠高效完成任務，具有較高專業化水平的無人機救援分隊。在這個過程中，最為關鍵的就是要加強對飛手的培訓以及管理，確保飛手的素質水平能夠滿足操縱無人機進行火場救援的需求，能夠從火場的實際情況出發，靈活操作無人機。在無人機救援分隊的組織結構建設層面，需要以年輕指揮員、通訊員以及裝備技師作為骨干，隊伍中的消防員也要掌握基本的通信原理及機械知識。通過應用“老帶新”的培訓模式，使新晉消防員能夠快速融入到隊伍中，盡快形成戰斗力，并且可以幫助年輕消防員走上無人機專業化成長道路[5]。

5.2? 出臺行業標準規范

目前國內消防無人機方面的標準體系還處于初始建設階段，無人機行業也在積極推進制定更加完善的應急救援無人機標準。從應急救援無人機行業長期發展需求來看，進一步提升滅火救援無人機的實用性與專用性，豐富其功能模塊，完善操作邏輯，并加強無人機性能及穩定性測試，建立相關標準十分關鍵。這不僅能夠確保無人機的使用規范，也能引導相關企業與實際的消防救援需求相對接，有針對性地進行產品的研發，所以說出臺完善統一的行業標準迫在眉睫。

5.3? 強化實地實戰演練

想要進一步發揮無人機在消防救援任務中的使用價值，需要消防救援隊伍從滅火救援實戰出發，設置具有針對性的訓練科目，不僅需要加強對飛手基本操作技能的訓練，同時也需要完善無人機使用的戰術以及方案，從實際的需求出發，靈活搭載相應的設備，進一步提升無人機的實戰化應用價值。此外，還需要把握各種大型實戰演練的機會，訓練無人機分隊與其他班組的協同水平，確保在實際的使用過程中無人機能夠與整體戰術進行有機配合，提升火場救援的能力。

5.4? 發展無人機群作戰

運用先進的自主算法和低功耗的飛控芯片，減小單個無人機體積，增加無人機數量，通過無人機的數量和每架無人機攜帶的滅火劑計算出機群所能打擊的著火范圍，讓無人機能夠在狹窄的建筑內部?復雜的地下空間等無法良好使用GPS的區域完成打擊火點的任務，進一步拓展無人機的機動空間，有效提高作戰效率，真正實現“1+1>2”的作戰效果?

6 結語

綜上所述，在應急救援過程中，無人機機動靈活、功能多樣和安全可靠等優點也已逐漸凸顯出來，其作為輔助救援力量能夠快速、高效和精準地完成任務，可以切實提升事故救援效果，為現場指揮科學決策提供依據，能有效應對突發災情，遂行多元救災任務，可以更好地適應“全災種、大應急”任務需要。因此，無人機在未來消防應急救援領域中一定會扮演更加重要的角色，承擔更加重大的責任，發揮更加凸顯的作用。

參考文獻：

[1]鄭曦，鄭航.無人機在消防滅火救援中的應用分析[J].低碳世界，2020，10（6）：209-210.

[2]陳思帆.無人機及其吊艙載荷在應急救援中的應用——基于響水“3·21”爆炸事故[J].武警學院學報，2020，36（12）：34-39.

[3]余斌，潘江如，黃艷.無人機消防滅火裝置研制[J].機電工程技術，2019，48（3）：43-44.

[4]王海峰.多旋翼無人機在消防工作中的合理化應用[J].消防界（電子版），2017，3（6）：62.

[5]劉巧紅.無人機在消防滅火救援工作中的運用實踐探討[J].消防界（電子版），2020，6（8）：36+38.

Research on the application

of drones in emergency rescue

Li Yutong

（Xinjiang Bazhou Fire and Rescue Brigade，Xinjiang? Bazhou 841000）

Abstract：The emergence of drones provides more ideas and methods for modern emergency rescue， and strengthening the application of drones in the field of emergency rescue is of great importance to further building a lifeline for disaster prevention， mitigation and relief. Analysis of the current development status of drones in the field of emergency rescue， combined with the actual firefighting and rescue cases to summarize the advantages and shortcomings of the application of drone operations， according to the shortcomings of the corresponding countermeasures， to further play the value of the use of drones in the field of emergency rescue has a certain role in promoting.

Keywords：fire and protection; UAV; firefighting and rescue