無人機在消防滅火救援工作中的應用

周叢林

（上海市閔行區消防救援支隊，上海 201107）

0 引言

在我國無人機航拍技術快速發展的過程中，無人機技術已經普遍運用到日常生活生產的方方面面。不僅是一個簡單的飛機航拍技術玩具，在集成電路安全巡查、公共安全、環境檢測、數字現代農業以及影視全景航拍等許多領域都發揮了關鍵作用。受我國社會經濟建設發展與消防救援工作職能變化的影響，消防救援機關在進行滅火救援工作時，需要面臨更大的技術風險和困難。因此，對無人機在消防滅火救援工作中的應用展開更深層次的研究具有現實意義。

1 無人機在消防滅火救援工作中應用的主要問題

1.1 無人機續航與防爆能力較差

目前，無人機續航能力并不盡如人意，受到無人機儲電技術的影響，無人機若要增加續航時間、擴大儲電總量，就必須增加電池數量，增加機身重量，這不僅會犧牲無人機部分功能，還會加大運行功耗。在電池達到一定數量后，續航時間提升，邊際效益減小，不能獲得預期成效。此外，無人機防爆能力也較低，火災事故現場爆炸震蕩波、煙塵以及溫度等因素都會對無人機設備造成不利影響。由于一些無人機并未具有智能躲避障礙技術，在對爆炸風險場所展開偵查檢測時，會產生墜機風險。

1.2 無人機兼容性差

在無人機技術不斷發展的過程中，消防無人機在滅火救援工作中的運用愈發普遍。一些區域的消防救援機構已經把無人機添加到消防滅火救援設施內，同時組織救援人員展開了針對性訓練。即使無人機設施在許多研究中都獲得了良好的成果，但是由于其研究、發展時間并不長，加之兼容性較差，無人機配備大量功能模塊，在運行過程中各模塊極易因互相干擾而無法展現出其實際效用。

2 無人機系統的主要特性

2.1 輕便性

無人機系統具有簡單、小巧的特性，不僅攜帶便捷，且十分堅固，起飛與降落占用的空間并不大，具有良好的機動性。

2.2 操作安全性

無人機拍攝系統可以在原場地進行遠程控制，并且非基站能夠實施具體遙控操作，規范使用無人機系統，使其在各種災害現場可以得到有效使用，以減少人員傷亡。此外，無人機拍攝系統同樣具備自動旋轉懸停以及自動起落、回收等一系列功能，操作簡單、安全。

2.3 技術實效性

無人機能夠實現視頻拍攝功能，保存4k 高清現場視頻與1200W 像素分辨率的現場高清圖片。同時，無人機的驅動電池無論是攜帶，還是更換，都十分便捷，零件更換維修難度小且費用低，技術人員通過初步培訓就能夠迅速上手操作，使用難度較小[1]。

2.4 擴大視野范圍

為了能夠滿足全方位無死角偵查的需求，現如今許多無人機都搭載廣角攝像機或是360°旋轉攝像頭，同時許多無人機能夠一起搭載多個攝像頭。由于無人機搭載攝像頭的分辨率相對較高，特別是在低空飛行的狀態下，能夠清楚地拍攝地面情況。因此，為了使其可以在各種條件下完成偵查工作，特別是惡劣條件下，比如洞穴、隧道、晚間以及坍塌的房屋等，對攝像頭安裝紅外裝置，開拓視野范圍。

2.5 可靠性

若遇到帶有劇毒氣體、易坍塌設施以及易燃易爆物品等一系列危險性較強的現場，以及泥石流、暴雨、高溫以及暴雪等惡劣氣候條件時，搜救效率會受到嚴重影響。但是，無人機不會受到環境因素的影響，借助技術人員操作，無人機拍攝系統可以全天候對搜救現場展開嚴格的監控，不但能夠對現場展開準確的勘察與分析，還能夠確保搜救人員的人身安全不受威脅。

2.6 操作智能化

首先，環境感知和避障借助安裝障礙物感知系統傳感器和計算視覺技術，促使無人機具有感應附近物體與智能避障的能力，使無人機在沒有GPS 信號環境下同樣可以準確懸停與持續飛行[2]。其次，利用感應追蹤確認畫面，隨時對追蹤目標進行拆析。最后，無須借助專業飛行技術同樣能夠實現飛行，僅需利用計算機技術，結合點擊屏幕的方法，無人機便能夠按照計算機預設線路實現自主飛行，同時自動避障。借助系統平臺與返航鍵，還可以在避障的同時，順利回到起點，確保無人機可以安全地回到操作人員手中。

3 無人機在消防滅火救援工作中的作用

3.1 有助于火場偵查

借助無人機對火災現場展開實時偵查搜救工作，能夠精準獲取火災現場總體損毀的高清實況圖像，有助于救援人員對火災現場的損毀情況進行準確評估。而指揮人員同樣能夠借助打開遙控火場指令設施的方式對無人機遙控航線與其高度予以適當的調整，以取得火苗位置的高清圖像，并立即借助無線將圖像與相關信息反饋給火災現場指揮部，幫助指揮人員及時掌握火災現場火勢的發展情況，主要涉及當前煙霧活動范圍、火災周圍面積以及地理坐標等一系列數據信息。借助無人機設置紅外溫度探測遙控裝置，對火災附近地區進行全方位的紅外溫度探測，促使紅外溫度探測遙控設備不需要進入火場就能夠掌握當前的地表溫度，了解當前火勢蔓延區域的火災現場分布情況，使指揮人員能夠及時掌握火災救援進度，在對滅火救援方案進行調整的基礎上，安排其他救援人員對火災現場展開應急撲救工作。

3.2 有助于提高工作效率

首先，消防救援機構借助大型無人機獲得的航拍結果能夠展開宏觀對比跟蹤研究，準確評估火災損失情況，快速了解火場現狀及未來火勢。對于重大災害現場而言，救援人員借助無人機航拍能夠擴大視野范圍，為迅速規劃方案、迅速組織撤離以及戰勤安全保障工作的順利開展提供信息支持。不僅有助于災后恢復重建工作的正常進行，還能使群眾合理抗災、救災，加強抗災、救災的質量。并且借助無人機航拍結果獲取的相關信息，建設對應的預警信息數據庫，以保證抗災信息的有效性[3]。其次，由于火災現場情況瞬息萬變，對火災現場的具體情況實時遠程監控與追蹤，為消防滅火救援工作的快速進行提供相應的數據支持。借助智能無人機能夠對火災現場實況進行實時遠程監控與追蹤，同時借助無線信息反饋傳遞更多的數據信息，使指揮人員能夠及時了解火災現場的內部情況，并對滅火救援方案做出適當的調整，以確保火災救援工作的及時性與有效性。

3.3 有助于救援人員的人身安全

在火災現場，合理應用無人機，救援人員能夠對火災現場予以準確判斷，了解現場的具體情況，同時編制行之有效的救援方案。救援人員到達火災現場后，借助無人機拍攝能夠實時掌握火災現場變化情況，不僅能夠避免出現二次災害，還能進行準確指揮。與傳統機器人等一系列滅火救援設施相比，無人機在危險系數更高的救援環境下更具有安全性，能夠確保救援人員的人身安全，降低防護服穿戴頻率。借助大型無人機能夠對火災情況進行快速偵查，在此期間還可以實現全方位無死角偵查，促使偵查效率得到有效提高，并取得更好的偵查結果，而指揮人員可以根據現場具體情況安排現場救援的應急工作。此外，無人機在進行快速偵查時，還能防止偵查人員受到二次傷害，第一批救援人員進入火災現場后，對現場實際情況的掌握并不全面，尤其是危化品事故現場，極易出現爆炸或中毒等一系列危險事件，而無人機偵查可以對火災情況予以實時監控，無需救援人員直接進入更深區域進行偵查[4]。

3.4 輔助救援

無人機的飛行操作呈現一定的靈活性，在搭載與使用其他設備時同樣表現出一定的靈活性。無人機能夠搭載的設備類型有很多，較為常見的有攝像頭、語言通話以及擴音設備等，無人機還能輔助建設水上索道或是進行高山搜索等相關活動。為了不受可視性差的影響，需要搭載紅外溫度傳感器等；甚至可以搭載泡沫彈、救生衣以及救生圈等一系列能夠空投的緊急救援物資，確保受困人員的人身安全不受威脅。此外，無人機將火災現場收集到的數據信息傳遞給指揮人員時，指揮人員能夠將接收到的信息數據進行分析總結，為救援人員找到一條最佳救援路線。同時，指揮相關人員根據路線進行逃離，保證救援人員與受困人員的人身安全。

3.5 有利于減小偵查成本

與大型飛機及消防車等傳統滅火救援設施相比，無人機具有質量小、體積小的特點，能夠實現標準化與規模化制造，制造成本與采購租賃成本都不高。每種無人機支持的掛接接口不能位移，具有良好的功能性與實用性。此外，無人機設備還具有結構簡單的特性，若是在偵查期間發生故障，技術人員能夠在火災現場借助換件的空隙直接進行維修，并且零件更換維修費用較低，可以很好地節省無人機偵查成本[5]。

4 無人機在消防滅火救援工作中的實踐應用

4.1 在輔助救援中的應用

在進行消防滅火救援行動時，因為無人機具有體積小、飛行靈活的優勢，能夠搭載部分救援設備，可以替代救援人員進入危險區域開展滅火救援工作。受消防救援類型多的影響，無人機型號也十分復雜，按照現場火災的實際情況選擇不同類型的無人機。例如，在開展滅火行動時，可以選取承重較大的無人機，使其能夠搭載救生繩索、滅火設備與通信設備等，可以代替救援人員直接進行滅火救援活動。同樣能夠運用多功能型號無人機聯合展開火災救援行動，借助多架大載重無人機建設逃生通道，確保被困人員及時脫困；在開展救援活動時，火情大小與火災現場情況不同，搭載的滅火設施同樣有所差異。無人機能夠對未及時進行救援的受困人員提供緊急救生物資，確保受困人員的生命安全。面對較大火場時，受困人員通常不能正確找到逃生方向，借助無人機喊話功能，可以帶領受困人員逃離危險地帶，進一步提升救援質量與效率[6]。

4.2 在災情監控中的應用

借助無人機的合理使用，救援人員能夠對不能進入的區域采取遠程救援，因為火勢發展變幻莫測，無人機實時偵查能夠把火勢發展狀態反饋給后方救援人員，實時監控火情，利用實時傳送的火災現場畫面，編制一套行之有效的滅火救援方案，采取適宜的救援方法，減小火災損失。

4.3 在災情偵察中的應用

在出現火災后，受建筑結構復雜性的影響，現場突發因素較多，往往不能及時進行救援，但是借助無人機偵查技術，能夠幫助進入火場的救援人員準確找到安全位置，減少救援人員的傷亡。無人機可以停留在火場上空進行實時偵查，而后方救援人員可以對火災實況進行實時分析與總結，快速判斷火場中有無易燃易爆危險品，及時對火場救援人員做出躲避提醒[7]；借助搭載的風向測定設備，能夠對風向與風力進行測算。同時，在后方構建相應的火勢發展預測模型，為救援行動的快速開展爭取更多時間。借助搭載的喊話系統，可以對附近居民做出預警通知，防止火災誤傷，提高火災偵查工作的效果。

5 結語

無人機在消防滅火救援工作中的應用成果有目共睹，可以在實時偵查火災現場的同時，對火災現場的數據信息進行收集，為救援方案編制、救援路線設計以及救援位置的選擇提供支持，保證救援工作的順利開展。然而，根據現階段的實際情況來看，無人機在消防滅火救援工作中的應用依舊存在許多不足，對消防救援滅火工作效率與質量產生了嚴重的影響。因此，在進行消防滅火救援時，必須對無人機的合理使用予以足夠重視，加強消防救援能力，在保證救援人員生命安全的基礎上，減小火災傷亡與損失。