無人機在古建筑消防中的應用研究

作者簡介：

王柄皓（2001- ），男，漢族，內蒙古烏海人，本科，研究方向：消防安全。

摘要：

古建筑作為文化遺產的重要組成部分，承載著豐富的歷史和文化內涵，對于人類文明的傳承和發展具有不可替代的價值。然而，古建筑由于其特殊的結構特點和歷史悠久，常常面臨著諸多火災安全隱患，其消防工作面臨著諸多挑戰和困難。為了有效保護古建筑極其珍貴的文化遺產，探討并解決古建筑消防中的問題至關重要。因此，本文旨在全面探討古建筑消防工作中所面臨的各種挑戰，并提出相應的解決方案和改進措施。通過對古建筑消防工作的深入分析和研究，可為古建筑消防安全提供科學、有效的保障，保護古建筑珍貴文化遺產的完整性和安全性。

關鍵詞：古建筑；消防安全；挑戰；火場監測

引言

古建筑消防工作的挑戰主要表現在多個方面，包括火場監測與預警、火場勘察與信息收集、滅火與救援行動支援、煙霧排放與通風控制、建筑結構檢測與評估、防火設施與技術落后等方面。這些問題不僅與古建筑自身的結構特點和復雜性有關，還受到消防設備和技術的限制，對消防工作提出了較高要求。

一、無人機在應急救援領域的應用現狀

當前，無人機技術已經成為應急救援領域的重要工具，為應對各種緊急情況提供了有效的支持和幫助。無人機在災害現場的勘察與監測方面發揮了重要作用。當地面交通受阻、氣象條件惡劣復雜或事發區大型消防救援裝備無法進入時，無人機能夠迅速飛入受災區域，通過搭載高清攝像頭、紅外線攝像頭等載荷設備，實時收集災情信息。這些數據可以為救援人員提供災情的全面信息，有助于決策制定和資源調配。[1]同時，無人機在救援物資的運輸方面發揮了重要作用。在災害發生后，傳統的交通運輸通常會受到嚴重影響，物資運輸效率低下。無人機可以快速、靈活將急需的救援物資送達災區，無論是食品、藥品還是救援器材，都能夠通過無人機迅速運送到指定地點，極大提高了救援效率。此外，無人機在搜索與救援行動中也發揮了重要作用。在山區、森林或水域等復雜環境中，失蹤者的搜索常常充滿挑戰，傳統的搜索方法效率低下。無人機搭載的紅外線攝像頭、熱成像儀等載荷設備，可以快速搜索大面積區域，并在第一時間發現失蹤者的蹤跡，為救援人員提供了重要線索。另外，無人機在通信與聯絡方面也發揮了重要作用。在災害發生后，通信網絡通常會受到影響，傳統的通信設備無法正常工作。而人機搭載的通信中繼設備可以提供臨時的通信支持，幫助救援人員與災區聯系，協調救援行動。

二、古建筑消防的挑戰與需求

（一）結構特點與復雜性

古建筑具有獨特的結構特點，決定了其在火災中易燃性和復雜性，為消防工作提出了更高挑戰。首先，古建筑主體框架通常采用木結構、竹結構等易燃材料，火災發生時會加快火勢蔓延速度。[2]其次，復雜的結構設計、密集的內部空間和復雜的樓層布局增加了火災撲救難度，消防救援人員難以迅速掌握火場情況，展開救援行動。另外，古建筑歷經歲月洗禮，存在嚴重的老化和腐蝕問題，導致其抗火能力低，滅火器具數量有限，部分固定消防設施老舊也增加了火災發生危險性。因此，加強古建筑的火災防范意識，定期進行消防安全檢查和維護，提高應急處置能力至關重要。同時，更新改造消防設施，提高古建筑的防火性能，是保護古建筑文化遺產的重要舉措。

（二）消防水源與供水系統

消防水源與供水系統的問題在古建筑消防中是一項極為重要的挑戰。古建筑周圍水資源有限，導致消防水源供給不足，嚴重影響火災撲救效果。另外，古建筑內部的消防供水系統常常存在嚴重的老化問題，如管道漏水、堵塞等，影響消防水力系統的正常運行。[3]古建筑內部復雜的管道布局和結構密集也增加了消防水源輸送難度。為應對這些問題，可采取措施加強古建筑周圍水源的保護和利用，定期維護和檢查內部供水系統，修復老化、漏水管道和設施，并考慮更新改造供水系統以提高效率和可靠性，以確保古建筑及其周邊環境的安全性。

三、無人機在古建筑消防中的應用策略

（一）火災監測與預警

火災監測與預警是古建筑消防中至關重要的一環。無人機技術的應用為火災監測與預警提供了新的解決方案，使其成為古建筑消防工作中不可或缺的工具。無人機搭載的熱成像攝像頭等載荷設備具備出色的火災監測能力。通過這些高科技設備，無人機能夠在古建筑內外實時監測溫度變化。在火災發生前期，火災可能會引發局部區域的溫度升高。這種溫度變化可能并不明顯，但無人機搭載的熱成像攝像頭能夠敏銳捕捉到這種細微變化。因此，無人機可以通過對古建筑的全方位巡航，及時探測火災隱患，實現火災的早期發現、處置和警示。同時，無人機還可以與傳感器配合，建立完善的火災預警系統。這種預警系統可以通過無人機的巡航，配合地面和建筑內部的傳感器檢測系統，全方位監測古建筑及其周圍環境的溫度、氣體濃度等指標。[4]一旦監測到異常情況，如溫度突然升高、煙霧濃度增加等，無人機可以立即將這些信息傳輸至消防指揮中心，觸發火災預警系統。消防救援人員可以在接到預警后，迅速采取相應措施。例如，向指揮中心申請調派消防救援隊伍、設立警戒線、疏散周圍群眾等，以最大程度減少火災造成的損失。

（二）火場勘察與信息收集

火場勘察與信息收集是古建筑消防中至關重要的一環，而無人機技術的應用為此提供了高效而可靠的解決方案。通過無人機在火場的快速勘察和信息收集，可以為消防指戰員決策提供豐富的數據支持，提高滅火效率，減少人員傷亡和財產損失。無人機可以在火災發生后迅速到達火場，并通過搭載的高清攝像頭和紅外線攝像頭等設備獲取火災現場的實時圖像和視頻。與傳統的人工勘察相比，無人機在此類環境中能夠短時間內覆蓋更廣闊的區域，獲取更全面、更細致的火場信息。高清攝像頭可以提供清晰的可見光圖像，幫助消防指戰員迅速了解火場的整體情況、火勢擴散方向和速度等；紅外線攝像頭可以探測到火場內部的熱源分布，幫助確定火源位置和火勢強度，為滅火方案的制定提供重要依據。無人機通過搭載的各類傳感器、探測器，可以收集火災現場的多種數據，如火勢蔓延情況、火場煙霧密度、氣體濃度等。這些數據對于消防指戰員來說具有重要意義。例如，對火勢蔓延情況的實時監測可以幫助消防救援人員及時調整滅火戰術，有效控制火勢蔓延方向和范圍；對煙霧密度和氣體濃度的監測可以評估火場內的危險程度，為消防救援人員的行動安全提供保障。[5]此外，無人機還可以搭載氣象傳感器，實時監測風向風速等氣象參數，幫助消防指戰員預測火勢的發展趨勢，制定更加科學的滅火方案。

（三）滅火與救援行動支援

滅火與救援行動支援是古建筑消防中至關重要的環節，而無人機技術的應用為此提供了極大的幫助和支持。通過搭載各類滅火裝置和提供空中監視導航等功能，無人機在滅火和救援行動中發揮了重要作用，有效減少了消防人員的風險，提高了救援效率。無人機可以搭載各種滅火裝備，如消防水槍、水炮、滅火彈等，直接對火場進行滅火作業。相比傳統的消防救援戰法，無人機能夠從空中快速定位火點，準確投放滅火劑，有效控制火勢蔓延。特別是在古建筑復雜的結構環境下，無人機可以靈活機動，到達傳統滅火戰術戰法難以到達的位置，全方位覆蓋火場，最大限度減少火災造成的損失。此外，無人機搭載的滅火裝備還能夠有效降低消防救援人員火場偵察、內攻的風險，保障消防人員安全。[6]其中，無人機在救援行動中發揮著重要作用。無人機可以提供空中監視和導航功能，協助消防救援人員安全進入火場進行救援。通過搭載高清攝像頭等設備，無人機可以實時監視火場情況，為消防救援人員提供詳細的火場布局和熱點分布信息，幫助他們制定更加科學的救援方案。同時，無人機還可以利用衛星定位系統精準定位受困人員的位置，為消防救援人員提供準確的導航信息，指引他們安全迅速抵達受困人員的位置，加速救援行動。

（四）煙霧排放與通風控制

煙霧排放與通風控制在古建筑消防中扮演著至關重要的角色，而無人機技術的應用為這一環節提供了有效的解決方案。通過搭載排煙裝置和通風設備，大型載重無人機可以在火場中發揮重要作用，最大限度減少煙霧對古建筑內部的損害，同時有利于消防救援人員的撲救工作。大型載重無人機搭載的排煙裝置能夠有效處理火場產生的濃煙。在火災發生后，濃煙會迅速彌漫在古建筑內部，濃煙的遮光性、毒害性不僅影響消防救援人員的視線和行動，還可能導致消防救援人員及被困人員中毒、窒息等危險情況。無人機通過搭載的煙霧排放裝置，可以將濃煙引導至通風口或開放區域，實現煙霧的迅速排放，減少煙霧在古建筑內部的停留時間，降低煙霧對建筑結構和內部物品的損害，提高了火場內的透氣性和可見度，為消防救援人員的撲救工作創造更為有利的條件。[7]當然，隨著科學技術的日益發展，大型載重無人機還可以通過搭載通風設備對火場的通風情況進行控制。在火災發生后，火場內部的通風情況直接影響著火勢的發展速度和火災的蔓延范圍。大型載重無人機可搭載通風設備，通過調節風向、風速等參數，控制火場內的通風情況，降低火勢蔓延速度，阻止火災進一步擴大，為消防人員提供更多的時間和空間，有效控制火勢，最大程度減少災害造成的損失。

（五）建筑結構檢測與評估

建筑結構檢測與評估是古建筑消防中至關重要的一環，而無人機技術的應用為此提供了高效、準確的解決方案。通過搭載激光掃描儀等設備，無人機可以對古建筑的結構進行全面、立體掃描和檢測，及時發現潛在的結構安全隱患。同時，通過分析和評估獲取的結構數據，為消防指戰員提供建筑結構安全性評估報告，指導滅火和救援工作順利進行。無人機配備的激光掃描儀等設備具有高精度、高效率的特點，可以對古建筑的結構進行三維掃描和檢測。傳統的結構檢測方法需要耗費大量的人力、物力和時間，而無人機可以在短時間內完成對整個古建筑結構的全面掃描，不受地形和環境限制。[8]激光掃描儀可以快速獲取建筑物表面的幾何形狀和結構信息，實現對古建筑結構的高精度、高分辨率的立體成像，能夠發現裂縫、變形、腐蝕等潛在的結構安全隱患。通過獲取的結構數據，結合專業軟件進行分析和評估，可以為消防指揮部門提供準確的建筑結構安全性評估報告。無人機獲取的結構數據可以被導入專業的結構分析軟件中，進行結構力學分析、模擬仿真等處理，評估建筑結構的穩定性、承載能力和安全性。根據評估結果，消防指戰員可以及時調整滅火和救援方案，合理安排人員和裝備，避免發生二次傷害。

（六）后期評估與記錄

后期評估與記錄是古建筑消防工作中至關重要的一環。通過無人機在火災撲滅后進行全面的評估和記錄，可以客觀準確了解火災造成的損失和影響，為災后重建提供必要的參考和支持。同時，無人機搭載的攝像頭和傳感器可以記錄火災現場的數據和信息，為事故調查和責任追究提供重要的證據支持。無人機可以在火災撲滅后對古建筑進行全面的后期評估。通過搭載的高清攝像頭和其他傳感器，無人機可以對古建筑的各個部分進行詳細的拍攝和記錄。這些圖像和數據可以用于評估火災對古建筑結構、裝飾和文物的損失程度以及火災對周圍環境的影響。評估結果可以為災后重建工作提供重要參考，最大程度減少火災造成的損失，保護古建筑的歷史文化價值。無人機搭載的攝像頭和傳感器可以記錄火災現場的數據和信息。在火災撲滅后，無人機可以對古建筑和火場周邊進行全方位拍攝和記錄，收集火災現場的各種數據，如火勢擴散情況、煙霧密度、氣體濃度等。這些數據可以為事故調查和責任追究提供重要的證據支持，幫助相關部門了解火災發生原因和過程，追究責任，并采取相應的措施加以防范。

結語

綜上所述，古建筑的消防安全事關文化遺產的傳承與保護，也事關社會的安全穩定。本文對古建筑消防工作中的各種挑戰進行了全面分析和探討，提出了針對性的解決方案和改進措施。然而，古建筑消防工作的改進和提升是一個長期緩慢的過程，需要各方的共同努力和持續關注。希望本文所提出的觀點和建議能夠引起社會各界的重視，促進古建筑消防安全工作的進一步完善。相信在全社會的共同努力下，一定能夠更好保護古建筑及珍貴的文化遺產。

參考文獻

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