消防無人機在城市滅火救援中的應用

摘要：在當前的城市化發展進程中，火災事故時有發生，傳統消防車難以快速有效地處置高層火災，而消防無人機憑借靈活機動、偵察范圍廣等優勢，在城市滅火救援中得到越來越多的應用。基于此，分析了消防無人機在城市滅火救援中的重要性，指出當前消防無人機在安全性、續航能力、載重能力等方面存在的技術挑戰，并提出一些針對性的創新應用方案。隨著相關技術的不斷進步，消防無人機必將在未來城市滅火救援中發揮越來越重要的作用。

關鍵詞：消防無人機；城市滅火；消防救援

近年來，我國城市化率不斷提高，高層建筑、地下空間等城市復雜場景不斷增多，這些建筑一旦發生火災極易造成重大人員傷亡與財產損失，而新型滅火裝備的引入則可以大幅提升救援的效率。在此背景下，消防無人機以靈活性強、偵察范圍廣、成本低等優勢脫穎而出，成為城市智慧消防的重要發展方向。

1 消防無人機應用在城市滅火救援中的重要性

1.1" 快速到達火災現場，把握滅火搶險“黃金時間”

消防無人機憑借體積小、重量輕、機動靈活等獨特優勢，能夠在接到火警后迅速出動，第一時間抵達火災現場。與傳統消防車相比，消防無人機不受道路狀況限制，可通過空中直線飛行快速到達事發地點，大幅縮短了響應時間[1]。尤其在交通擁堵、道路受阻等復雜情況下，消防無人機更能發揮出快速反應的優勢，為控制火情贏得寶貴的“黃金時間”。同時，先期抵達的消防無人機可對火場進行偵察，跟蹤火情發展，為后續到場的地面救援力量提供第一手信息，助力指揮員快速掌握火災態勢、制定有針對性的滅火方案，從而在最短時間內將火災撲滅，最大限度減少人員傷亡與財產損失。

1.2" 偵察火情發展，助力科學撲救決策

消防無人機搭載高清攝像機、紅外熱成像儀等先進偵察設備，能夠對火場進行全方位、立體化監測。無人機可靈活繞行火場上空捕捉多角度畫面，并將采集到的高清影像實時回傳至地面指揮中心，通過無人機的“火眼金睛”，指揮員能夠清晰掌握火勢蔓延趨勢、重點防守區域、建筑結構特點等關鍵信息，從而制定更加科學合理的滅火部署。一旦發現火情出現新的變化，無人機也能快速捕捉并及時告警，為調整戰術提供依據。此外，紅外熱成像技術使無人機能夠識別高溫區域，精準定位火源位置，找出最危險、最需要攻堅的“主戰場”，確保有限的救援資源用在刀刃上。

1.3" 運送應急物資，保障一線供給

面對大面積、高強度的城市火災救援，充足的應急物資供給至關重要，消防無人機靈活輕便，可執行“空中快遞”任務，為一線救援力量運送滅火彈藥、破拆工具、醫療用品等關鍵物資。尤其在一些陸路受阻、地面通行困難的區域，無人機更能發揮穿越障礙、精準投送的獨特優勢，通過“定點空投”將急需裝備、藥品等送至指定地點。在火場周邊設置無人機補給站就能實現對一線力量的持續物資支援。此外，無人機還可為奮戰在救援一線的消防隊員運送飲用水、方便食品，在極端條件下為救援工作提供后勤保障。

2 消防無人機應用在城市滅火救援中面臨的技術挑戰

2.1" 復雜火場環境下的飛行安全性

城市火災現場環境復雜多變，高溫、濃煙、強風等惡劣條件對消防無人機的飛行安全提出嚴峻挑戰。火場上空氣流湍急，加之熱氣上涌形成“熱氣流旋渦”，容易造成無人機飛行姿態不穩、偏離預定航線。濃煙更會嚴重影響無人機的視覺感知能力，導致遇障規避、精準懸停等關鍵功能失效[2]。此外，現場可能存在諸多物理遮擋，如建筑物、樹木、高壓線等，無人機需要具備快速反應能力，利用傳感器實時重構環境模型，規劃出安全飛行路徑。同時，由于無人機長時間暴露在高溫環境中，其結構件材料、線路板、傳感器等易出現性能衰減，進而引發操控失靈等故障。因此，如何提升消防無人機的綜合抗干擾能力，使其在惡劣火場條件下依然能保持飛行平穩可控是一大技術難題。

2.2" 滿足長時間作業需求的續航能力

目前，多數消防無人機采用電池供電，續航時間較為有限，難以完全滿足大型火災事故的持續偵察、搜救等作業需求。受限于無人機平臺有限的空間與載重，如何在有限的重量與體積內實現能源裝備的小型化、高能量密度化，從而顯著提升單次飛行時長是一大技術挑戰。未來，一方面要在電池技術上取得突破，研發高比能、長壽命、快充電的新型電池產品；另一方面要進一步優化無人機的氣動設計、動力系統與能源管理策略，通過降阻增效、能量智能調度等手段最大限度提升能源利用效率。與此同時，還可探索激光充電、空中加油等新型補能模式，通過在火場周邊部署補能裝置，在無人機飛行過程中持續充電，實現長時間不間斷作業。

2.3" 搭載滅火裝置的載重能力

在實際消防救援中，無人機往往需要搭載滅火彈、照明設備等專業裝置，而這些裝備體積大、重量高，對無人機的載重提出更高挑戰。一般的消防無人機受限于平臺自身尺寸與動力，其有效載荷較低，難以搭載大型滅火裝備。而搭載過重的外部設備，又會對無人機的機動性、穩定性帶來不利影響。當下如何在確保無人機平臺性能的基礎上最大化載重，在承載能力與靈活機動間找到最佳平衡點是一大技術難題。這就要求在無人機研制過程中，采用輕質高強的新型材料，優化氣動布局與結構設計，最大限度減輕平臺自重，為有效載荷讓出更多空間。與此同時，還要著力提升動力系統效能，選用功率更大、效率更高的發動機，為無人機賦予強勁“動力心臟”。此外，在滅火彈藥研制方面也應加強藥劑配方、殼體材料、射程精度等關鍵技術攻關，在保證滅火效能的同時最大限度降低彈藥自重，為消防無人機“減負增效”。

2.4" 惡劣條件下的通信保障能力

消防無人機在火場惡劣環境中開展作業面臨嚴峻的通信保障挑戰，現場高溫、濃煙、粉塵等都會對無線電信號造成強烈干擾，使之衰減，加之建筑物、地形等物理遮擋因素，極易造成通信中斷，進而導致無人機與地面站失聯，影響接受指令與回傳數據。尤其在無人機深入室內開展搜救時，通信條件更加惡劣，信號衰減、多徑效應更為突出。此外，大型火災事故現場往往依靠大量應急通信設備，可能產生頻率干擾[3]。在無人機通信技術方面，一方面要著力增強通信鏈路抗干擾能力，優化信號調制調解算法、糾錯編碼機制等，確保信號質量，同時采用擴頻、跳頻、自適應信道選擇等措施，在復雜電磁環境中提升抗干擾性；另一方面，要大力拓展無人機通信手段，綜合運用衛星通信、地面移動通信、自組網等多種方式，構建全時全域、多路徑、抗毀性強的立體通信網絡，從而實現對無人機持續可靠的通信覆蓋。

3 城市滅火救援中消防無人機的創新應用

3.1" 空中偵察、火情監測與評估

消防無人機可充分發揮空中視角優勢在火災現場上空巡航偵察，實時獲取火場全局動態信息，為指揮決策提供第一手資料。高清攝像機、紅外熱成像儀等先進偵察設備的加持，使無人機能夠全方位、高精度偵測火勢蔓延趨勢、重點火源區域、被困人員位置等關鍵要素，從而繪制出詳盡準確的“火情地圖”。偵察數據的持續積累，再結合大數據分析、人工智能等前沿技術，可實現對火災發展態勢的動態評估與預測。參與救援的指揮員借助無人機“火眼金睛”能夠及時洞察火情新變化、新隱患，快速找出破局突破口，為調整滅火戰術、優化救援部署提供科學依據。尤為關鍵的是當地面視野受限，難以全面掌握火場全貌時，消防無人機的“上帝視角”更顯得彌足珍貴[4]。空中立體監測再輔以智能分析手段，大幅提升了火情感知與研判水平，是支撐科學高效救援的利器。此外，在特大火災事故中，還可協同多架無人機編隊作業，構建大范圍、全覆蓋的立體偵察網絡，做到“千里眼、順風耳”，為整場救援行動的科學調度保駕護航。

3.2" 滅火彈藥投放、火場隔離

城市火災蔓延迅速尤其高層建筑火勢更難控制，常規消防裝備難以及時、有效制止火勢蔓延。消防無人機則可搭載滅火彈直搗火場腹地，在最危急、關鍵區域實施定點“空中滅火”。當前小型滅火彈技術日趨成熟，單發藥劑裝量、射程精度、覆蓋范圍、滅火效能等性能指標不斷刷新，完全可滿足消防無人機靈活機動、快速打擊的實戰需求。通過無人機攜帶多發滅火彈接連向火場核心區域精準投放，能在最短時間內有效控制火勢蔓延。尤其面對高層建筑地面消火栓壓力不足、消防云梯夠不著的狀況，無人機滅火彈投放無疑是一大“神器”。在撲救初期，及時利用無人機在距離火源數十米外隔空布防，形成空中隔離帶，能有效阻斷火勢向臨近建筑、可燃物蔓延，為地面滅火贏得寶貴時間。結合無人機搭載的火情偵測設備還可實時評估滅火效果，找出死角盲區，再次實施精準投放，直至火勢得到有效控制。與傳統水炮、水槍等滅火裝置相比，無人機滅火彈投放無疑更加靈活、高效、精準且所需水資源更少。未來隨著新型滅火劑、智能投放、自動飛行等關鍵技術的進一步突破，消防無人機“空地協同”滅火模式必將在撲救高層建筑大火、阻斷火勢快速蔓延等方面發揮不可或缺的重要作用。

3.3" 應急物資、救援裝備空中運輸

大型火災事故應急物資、救援裝備供給至關重要，關系到救援效率與成敗，消防無人機可充當“空中搬運工”，為火場一線源源不斷輸送滅火彈藥、防護裝具、破拆工具、醫療用品等救命物資。得益于垂直起降、快速機動等獨特優勢，無人機能大幅壓縮物資運輸時間，確保救援裝備在最短時間內投入使用。尤其面對交通受阻、地面通行困難的復雜火場環境，無人機更能一展身手。它們可翱翔于道路、廢墟、建筑殘骸之上，以最短捷徑將急需物資精準投送至指定區域。通過在火場周邊開辟無人機臨時起降點，就能實現對滅火一線持續不間斷的物資供給。而在高層建筑火災中，無人機更可直接將滅火裝備、醫療物資等運送至樓頂平臺或特定樓層，無需經由地面層層轉運，極大地提升了運輸效率[5]。與地面車輛運輸相比，無人機空中輸送速度快、靈活性高，完全不受道路狀況、交通管制等限制，能充分滿足“時間就是生命”的消防搶險要求。此外，無人機運力雖不及直升機，但造價、使用、維護成本更低，能夠常態化配備，為消防救援行動提供更加經濟、高效的后勤保障。

3.4" 火場夜間照明、通信信號中繼

夜間火災撲救面臨諸多不利因素，火情難以察覺、環境復雜多變，極大制約了救援效率。消防無人機可搭載高亮度探照燈在火場上空巡航，為奮戰在一線的消防隊員提供充足的照明，極大地改善夜戰條件。借助無人機空中“補光”，地面指揮員能夠更加清晰地觀察火勢發展，救援人員也能看清障礙物、危險源，在復雜火場中準確行動，有效規避意外傷害。而通過協同編隊飛行、錯落分布的方式布設多架無人機，就能形成大范圍無死角的立體照明網絡，多角度、多方位增強火場夜戰視野。在此基礎上，無人機還可搭載熱成像儀，利用紅外探測功能透視黑夜與濃煙，快速發現被困人員，實現精準搜索定位。此外，消防無人機還可充當“空中信號塔”，盤旋在火場上空，接力傳輸無線通信信號。當地面移動通信網絡受到火災破壞時，無人機可第一時間架設應急通信鏈路，恢復指揮通聯，而在高層建筑大火等特殊場景中，地面信號受到嚴重阻擋往往出現通信盲區，而無人機則可充當空中“中繼站”，實時轉發火場畫面、定位信息等關鍵數據，確保前后方信息互通。

4 結束語

消防無人機正逐漸成為智慧消防的重要組成部分，當前消防無人機在安全性、續航力、載重力等方面還存在一定局限，亟需加大技術攻關力度。未來，隨著新材料、新能源、人工智能等技術的進一步發展，消防無人機的性能將不斷提升，其必將在城市火災撲救中發揮不可或缺的重要作用。

參考文獻

[1]杜松巖.探究無人機在消防滅火救援工作中的應用[J].冶金管理，2023（15）：110-112.

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[4]趙凡.無人機在消防滅火救援中的應用分析[J].消防界（電子版），2022，8（9）：78-80.

[5]劉卓斌，劉永軍，張恕孝，等.基于無人機的智慧消防系統建設探討[J].科技創新導報，2020，17（3）：39-41.