高層建筑滅火救援中多旋翼無人機的應用研究

摘要：

傳統消防工作方法在高層建筑火災中實用性不強，消防員需要根據時代的發展，制定出完善的高層建筑滅火救援戰略。通過應用多旋翼無人機，了解高層建筑火災現場的具體信息，與高層建筑內部被困人員或消防員進行信息交流、互通，制定出更加可行的滅火救援措施，提升高層建筑滅火救援效率。本文分析了高層建筑滅火救援中多旋翼無人機的應用難題，并對應用場景與應用安全保障措施進行了探討，期望為消防人員提供一定的參考。

關鍵詞：高層建筑；滅火救援；多旋翼無人機；應用價值；應用場景

引言

在我國城市化建設進程不斷加快的背景下，城市中高層建筑的數量越來越多，人口越來越密集，一旦出現高層建筑火災，會快速蔓延，給高層建筑和周邊建筑中的群眾帶來巨大威脅。消防單位不僅需要重視高層建筑防火措施的執行，還需要提前了解高層建筑中滅火救援的具體方式，在滅火救援中積極應用現代化技術，提升滅火效率與救援效率，為人民群眾的生命安全提供保障。多旋翼無人機是一種能夠遠程操作、高效偵察且靈活性非常強的現代化設施，消防隊伍需要了解多旋翼無人機的具體應用方式，并在高層建筑滅火救援工作中正確應用無人機，提升救援效率。為了使多旋翼無人機的作用得到充分發揮，消防人員需要對無人機的特性、應用方式、操作流程進行全面了解，并根據高層建筑火災的發展狀況，制定完善的救援方案，按照方案逐步執行。無論是物資的運輸，還是通信的維持，都能夠使救援更加順利，發揮出多旋翼無人機應有的作用。

一、高層建筑滅火救援中多旋翼無人機的應用難題

（一）多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的技術瓶頸

1.飛行高度與載重限制

市場上大部分多旋翼無人機的飛行高度只能達到幾十米，而許多高層建筑的高度超過了百米。在超高層建筑發生火災時，多旋翼無人機存在著飛行高度限制，這會影響多旋翼無人機對火災現場的觀察及信息傳遞。另外，多旋翼無人機雖然能夠搭載物質進入火災現場，但是由于多旋翼無人機的動力有限，搭載的物資重量需要控制在合理范圍內，大量救援物資與滅火設備無法通過多旋翼無人機進入火災現場，這也成為多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的技術瓶頸之一。

2.續航能力不足

多旋翼無人機的放電倍率、電池容量是決定無人機續航能力的主要因素。由于多旋翼無人機的體積小，能夠放置的電池容量較小，放電倍率處于固定狀態，續航時間往往都在1小時以內。消防隊伍在抵達火災現場后，需要準備多臺多旋翼無人機共同開展滅火救援工作。許多高層建筑火災具有復雜性特點，不僅會快速蔓延，還可能困住大量群眾，需要大量的救援物資。一臺多旋翼無人機能夠搭載的物資非常有限且續航能力不足，難以進行多次勘察、搭載，消防隊伍需要考慮無人機續航能力這一技術瓶頸，提前準備好多架無人機[1]。

3.通信穩定性差

高層建筑中的墻體較多、建筑結構較為復雜，在多旋翼無人機進入火災現場后，可能出現通信穩定性差的狀況。雖然多旋翼無人機搭載的攝像頭拍攝了火災畫面、火災現場信息，但由于信號不穩定，沒有辦法將火災現場信息實時傳遞給消防救援人員，這會導致火災現場信息不完整、不全面，影響后續火災救援方案的制定。

（二）多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的環境限制

1.高層建筑的結構特點

高層建筑的內部結構存在多變性，高層樓層的結構與低層樓層的結構不完全相同。許多高層建筑物的高樓層內部結構需要進行現場判定，只有多旋翼無人機進入火災現場后，才能夠了解高層建筑的內部狀況。在結構復雜的狀況下，滅火、救援工作難度更大。高層建筑中大量的障礙物、開口部位都會對無人機的飛行造成限制與干擾，不利于無人機進行信息傳遞。高層建筑不同樓層之間的陽臺、窗戶位置也不完全相同，無人機在投送物資時需要根據高層建筑的結構狀況設計飛行軌跡及投放位置，才能夠將物資準確投放至被困人員手里，發揮出救援作用。

2.火勢蔓延情況

高層建筑中的許多裝飾物都具有可燃性，一旦發生火災，火勢會快速蔓延。即使無人機進入了高層建筑的火災現場，也可能出現大量濃煙，導致無人機拍攝的畫面缺少參考意義，圖像的質量不高，指揮員在獲取到圖像信息后，難以進行準確判斷。另外，火災現場的火焰、高溫會損傷無人機設備的機身，縮短無人機的使用壽命。

二、高層建筑滅火救援中多旋翼無人機的應用場景

（一）火災偵察與監測

在高層建筑發生火災后，消防員抵達火災現場的第一時間，需要通過肉眼觀察火災的強度及蔓延速度，快速啟動多旋翼無人機，并操縱無人機飛至火災同等高度，觀察火災外部及火焰燃燒狀況。在條件允許下，消防員可以操縱無人機進入火災現場，對火災進行監察、監測。無人機傳遞的信息能夠讓消防員正確了解火災的蔓延方向、著火點與火災內部人員被困情況，為消防員的救援行動提供參考依據，制定出更加合理、科學的滅火及救援方案。為了提升多旋翼無人機拍攝信息的準確性，多旋翼無人機還可以搭載紅外相機、高清相機。紅外相機能夠準確地判斷出被困人員的具體位置，為救援方案的制定做好充足的準備；高清相機能夠更加清楚地拍攝到火災現場中的裝飾、布置狀況，規劃出救援路線及滅火路線。在信息的實時傳輸下，指揮員可以隨時調整救援方案，讓消防員按照指令完成救援及滅火工作[2]。

（二）精準滅火作業

多旋翼無人機有一定的承重能力，可以在無人機外部掛置重量較輕的滅火裝置。在消防員進入火災現場前，滅火裝置的運輸可以幫助被困人員爭取更多的救援時間，而在消防員進入火災現場后，指揮員通過無人機運輸滅火裝置能夠輔助消防員開展滅火工作，提升滅火效率。部分高層建筑火災受到可燃物或風向等因素的影響，會出現快速蔓延的狀況，火災的蔓延速度極快，消防員無法在第一時間進入火災現場，難以快速控制火災的強度。指揮員可以通過多旋翼無人機的操作，在高層建筑外部應用滅火裝置。無論是干粉滅火器，還是消防水的噴射，都可以短時間內壓制火災蔓延，讓消防員有進入火災內部開展救援的機會，為消防員救援工作的安全性提供保障。另外，在多旋翼無人機拍攝到火災現場后，指揮員可以了解火災現場的著火點及可燃物放置的位置，通過滅火裝置的運輸及應用可以開展精準滅火作業，控制火災的發展方向，避免火災達到不可控的狀態。

（三）應急物資投送

多旋翼無人機的體積小、重量輕，在高層建筑滅火救援工作中表現出了靈活性強的優點。即使火災現場的建筑環境復雜，多旋翼無人機也能夠通過人為操作與智能化控制進行自由飛行，突破高層建筑的高度限制，快速飛入火災現場，了解具體狀況，根據火災現場的情況給予信息支持或物質支持，滿足火災救援需求。在高層建筑中，人員較為密集，一旦發生火災，往往會有人被困在建筑中，消防員需要通過多旋翼無人機了解被困人員的具體位置。在被困人員出現較大的危險時，消防人員需要通過多旋翼無人機將救援物資送到被困人員手里。無人機可以輸送的救援物資包括滅火器、救生繩等，將物資投送到被困人員附近，被困人員可以在消防員的指揮下采取自救措施或為消防員的救援爭取更多時間，進一步保障被困人員的安全，為消防救援工作提供助力[3]。

（四）通信中繼與信息傳遞

雖然大部分高層建筑都實現了監控的全覆蓋，但是一旦發生火災，高層建筑中的通信設施可能遭到破壞，監控系統無法了解火災現場的具體狀況。指揮員需要通過正確操縱多旋翼無人機的方式了解火災現場中的信息，并與火災現場中被困人員進行通信。在火災現場內，群眾會出現慌張、緊張的情緒，容易引發安全事故。消防員與被困人員的通信能夠讓被困人員更加安心。另外，在消防員進入火災現場后，指揮員可以通過多旋翼無人機與消防員進行信息交流，在多旋翼無人機的幫助下，指揮員可以了解消防員在火災現場中采取的具體救援措施及身處的位置。一旦火災現場與指揮員獲取的信息不符，指揮員可以通過及時調整救援策略的方式，保證消防員安全與高層建筑滅火效率。

三、高層建筑滅火救援中多旋翼無人機的安全保障措施

（一）飛行前檢查

在消防員使用多旋翼無人機前，需要對無人機進行全面檢查，保障無人機處于正常使用的狀態，避免無人機在火災現場中無法發揮出應有作用，影響信息的及時傳遞。消防員需要檢查的內容包括無人機的電池電量、傳感器的靈敏度、電機的狀態以及無人機螺旋槳的磨損情況。在全面檢查下，無人機的設備性能可以得到保障，能夠避免無人機在進入火災現場后無法正常工作的問題。

（二）飛行區域限制

不同的高層建筑結構不同、內部裝飾不同。在裝飾復雜性的狀況下，多旋翼無人機有許多飛行限制。為了確保無人機可以在火災現場中全面收集信息，消防員需要提前了解高層建筑物的結構狀況，對無人機進行正確操作，避開建筑物中的障礙物。另外，無人機還需要避免在高壓電線附近、人群密集區域等危險區域中飛行，即使是在建筑物的外部飛行，也需要做好飛行路線控制，避免給人民群眾帶來負面影響[4]。

（三）應急處理預案

在高層建筑滅火救援中，無人機可能遇到各種突發情況，如電池電量不足、通信信號丟失、機械故障等。為了確保無人機安全，操作人員需要制定詳細的應急處理預案，預案應包括無人機的緊急降落程序、通信信號丟失后的處理措施、機械故障時的應對措施等。在預案制定完成后，消防隊伍需要定期組織消防員參與預案的演練，讓消防員了解預案中的具體內容，在緊急情況下能夠按照預案中的要求及標準采取正確的處理辦法，保障高層建筑滅火救援策略的順利實施。

（四）人員培訓與演練

為了確保多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的有效應用，操作人員需要接受專業的培訓和演練，培訓內容應包括無人機的操作原理、偵察和滅火設備的使用方法、應急處理預案等。通過培訓，操作人員可以熟悉無人機的性能和特點，掌握正確的操作方法。除此之外，消防隊伍需要定期對消防員操作多旋翼無人機的流暢度進行考察、演練。通過內部考察，讓消防員更加關注多旋翼無人機，積極了解多旋翼無人機的各種實踐操作功能，充分展示多旋翼無人機的應用價值[5]。

結語

綜上所述，多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的應用對滅火救援的實施有很大幫助，消防員需要充分了解多旋翼無人機的性能及操作方式。根據不同高層建筑的結構狀況及內部裝飾狀況，制定出合理的無人機使用策略。通過無人機傳遞高層建筑火災信息，指揮員能夠制定完整且可行的救援方案。在無人機勘測到火災現場中有被困人員后，無人機還可以運用通信功能，輔助被困人員找到自救方法。無人機掛載的消防設施也能夠為被困人員、消防員提供助力，讓滅火救援工作順利實施，在保障消防員救火安全的同時，提升救火效率，降低高層建筑火災帶來的社會影響。

參考文獻

[1]范鎮.高層建筑滅火救援過程中多旋翼無人機的合理使用[J].今日消防，2023，8（04）：26-28.

[2]譚炳文.無人機在滅火救援中的實戰應用[J].中國設備工程，2022，（24）：111-113.

[3]唐曉慶.消防工作中多旋翼無人機的應用探討[J].科學技術創新，2020（22）：166-167.

[4]黃贊輝.多旋翼無人機在高層建筑滅火救援中的應用與發展[J].今日消防，2019，4（03）：14-16.[5]許濱.淺析小型多旋翼無人機在消防大中隊級滅火救援行動及日常工作中的應用[J].消防界（電子版），2017（03）：72-73.

作者簡介：

張林林（1986— ），男，漢族，山東聊城人，本科，研究方向：消防救援。