無人機在消防滅火救援中的應用

摘要：科技持續進步，無人機在消防滅火救援中的應用，漸漸成為提高應急響應效率以及救援效果的關鍵手段。基于此，從火災偵察與預警、現場態勢感知與輔助決策、消防滅火作業等方面，剖析無人機在消防領域的主要應用場景，分析應用的技術支撐，探討應用中面臨的挑戰，并提供了相應的解決對策，以期進一步拓展無人機在消防領域的應用范圍，深化應用程度。

關鍵詞：無人機；消防滅火；滅火救援

中圖分類號：D631.1" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）07-0050-03

0 引言

火災事故的發生，給人民群眾的生命財產安全造成了嚴重威脅，而傳統消防救援模式在復雜環境下大多受到限制，難以實現高效應對。無人機憑借其高機動性、良好的操控性能以及高效的數據傳輸等優勢，在火災偵察、感知、滅火作業、人員搜救以及災后評估等方面呈現出潛力，已逐步應用于應急救援體系。然而，無人機在環境適應性、法規管理、數據安全以及協同作業等方面依然面臨挑戰，探討無人機在消防救援中的應用場景、技術支撐以及發展趨勢，對提升消防效率和安全性具有重要意義。

1 無人機在消防滅火救援中的主要應用場景

1.1" 火災偵察與預警

火災初期階段，及時、準確地獲取火情相關信息對于消防救援工作而言十分重要，無人機配備有熱成像和紅外傳感器，可迅速對火場進行掃描，探測出高溫區域以及火源所在位置，特別適合用在煙霧彌漫或者能見度比較低的環境中。與傳統的地面巡查相比，無人機可在較短時間內覆蓋較大范圍的區域，顯著提升火災監測的效率。借助遠程實時數據傳輸技術，無人機可以把現場畫面以及溫度數據實時傳送到消防指揮中心，幫助消防人員做出精準判斷，優化救援方案，有效降低火勢失控的風險。

1.2" 現場態勢感知與輔助決策

在火災蔓延過程中，精準掌握火勢的動態變化對于指揮決策至關重要，無人機可借助立體建模技術構建火場的三維地圖，并結合火災模擬算法對火勢拓展路徑進行預測，為消防人員提供詳細的戰術部署依據。無人機搭載的空氣檢測傳感器可實時監測火場內有毒煙霧的擴散狀況，精準識別危險區域，幫助消防人員避開高風險區域，提升救援安全性。

1.3" 消防滅火作業

無人機不僅可用于火情偵察，還能直接參與滅火作業[1]，載水無人機可攜帶水、泡沫、干粉等滅火劑，對火源進行精準投放，適用于高層建筑、森林火災及易燃化工區等危險環境。與傳統地面滅火方式相比，無人機可遠程操控，精準定位火點，顯著提升滅火效率，還可以降低消防員直接接觸高溫及有毒煙霧的風險。部分高載荷無人機具有連續作業能力，可在火災現場執行多輪滅火任務，提高整體滅火效果，當前，先進載水無人機的載荷能力已突破500kg，配備多光譜熱成像系統與北斗定位模塊，能在300m高空實現厘米級火點定位，借助集群化作戰模式，多機編隊可構建“偵查-滅火-監測”一體化網絡，實時回傳火場三維數據，輔助指揮中心動態調整滅火策略。

1.4" 搜救與人員疏散指引

火災現場往往存在高溫、濃煙彌漫以及結構損毀等情況，在這種環境下搜尋被困人員是比較危險的[2]，無人機可借助高分辨率攝像頭、紅外熱成像儀等設備，迅速在火場內搜索生命跡象，準確定位被困人員位置；提供高空照明，利用語音廣播系統引導被困者尋找安全逃生路線；投放小型求生設備，為等待救援的人員提供短暫的生存支持，從而大幅提高火場救援的成功率。

1.5" 災后評估與復盤分析

火災撲滅后，精確評估災害所造成的損失和影響對于后續的修復工作十分重要。無人機可對火場進行航拍，收集高精度影像數據，這些數據可用于災后損失評估以及保險理賠，利用無人機采集的三維重建數據，消防部門可分析火災發生原因，評估建筑結構受損程度，制定合理的修復與加固方案。

2 無人機消防應用的技術支撐

2.1" 傳感器與數據采集技術

無人機在消防滅火救援中的應用依靠高精度傳感器技術，以此來實時收集火災現場的關鍵數據。其中，紅外成像傳感器可穿透煙霧，精確識別火源位置以及高溫區域，給指揮決策提供精確的數據支持，氣體檢測傳感器可監測火場里的有毒氣體濃度，如一氧化碳、甲烷、氨氣等，協助消防人員避開危險區域。可見光攝像頭和高分辨率航拍設備可提供清晰的現場畫面，實現全天候監測，確保火災信息的完整獲取。

2.2" 人工智能與火災態勢分析

人工智能技術在無人機消防應用中發揮著關鍵作用，在火災監測、火勢預測以及救援決策優化等方面，借助深度學習和計算機視覺技術，無人機可自動識別火焰、煙霧擴散情況，并分析火勢發展趨勢，為消防人員提供實時態勢預警。智能算法還能優化無人機的飛行路徑，使其在復雜環境下自主調整飛行軌跡，保證信息采集全面且準確。

2.3" 通信與指揮系統的集成

高效的消防救援離不開穩定的通信和指揮系統，無人機需借助先進的通信技術實現遠程控制與數據傳輸，5G技術應用于無人機，可實現低延遲、高速率的數據傳輸，保證火場信息實時傳送至指揮中心，為決策提供精準支撐，5G網絡的高并發能力使多架無人機能夠協同作業，實現集群控制，提升滅火效率。借助云計算和物聯網技術，無人機能與指揮系統深度融合，讓現場指揮員實時調度無人機，并與地面消防隊伍協同作戰，提高整體救援效能。

2.4" 無人機動力與載荷技術

無人機的續航能力以及載荷性能會直接影響其在消防救援工作中的效率[3]。目前，鋰電池和氫燃料電池是無人機動力系統的主要發展方向，借助優化電池能量密度以及飛行能耗管理，可提高無人機的續航時間，為適應消防作業需求，無人機需具有強大的載荷能力，以攜帶滅火劑、傳感設備或應急救援物資。高載荷無人機可搭載水、泡沫或干粉滅火彈，實現遠程精準滅火，小型輕量化無人機則可執行偵察、監測以及人員搜救任務。

3 無人機消防應用的挑戰與對策

3.1" 環境適應性與技術瓶頸

消防救援場景復雜多變，要求無人機能夠在高溫、濃煙以及強風等極端環境中保持穩定運行，然而，就目前情況而言，大多數無人機在極端高溫條件下，電子元件容易出現過熱現象，進而影響飛行穩定性。濃煙會對光學傳感器以及可見光攝像頭的成像質量造成干擾，降低目標識別精度[4]。

3.2" 法律法規與管理規范

無人機在消防領域的應用會涉及空域管理、飛行許可以及數據隱私等法律問題，當下無人機在城市空域飛行受到較為嚴格的限制，部分地區還沒有建立專門針對消防無人機的飛行許可機制。無人機拍攝和傳輸的火災現場數據，有可能涉及個人隱私與敏感信息，數據的存儲和使用要符合相關法規要求。

3.3" 應急響應協調與數據安全

在消防救援工作中，無人機通常需要與消防隊、政府部門以及交通管理等諸多機構共同作業，實現高效的跨部門信息共享和調度管理成為一項關鍵挑戰。實時傳輸的火場數據可能面臨網絡攻擊、數據泄露等安全風險，為提升應急響應效率，需構建無人機和消防指揮系統的標準化接口，搭建多部門協同作業平臺，實現信息的快速共享[5]。可運用區塊鏈、加密存儲等技術提高數據安全性，防止火災救援數據被篡改或者泄露，保障救援工作的穩定性與可靠性。

3.4" 設備成本與維護問題

無人機的采購、維護和升級成本較高，高載荷無人機和專業級設備可能給消防部門的預算帶來一定壓力。此外，無人機在復雜環境下作業易受損，需要定期維護和更換零部件，增加了使用成本，為提高經濟可行性，可采取租賃或共享模式，由政府、企業和消防部門共同投資建設無人機消防系統，減輕單個機構的負擔。推進模塊化設計，提高設備的可維護性，降低長期運營成本，提升無人機在消防領域的應用效率。

4 未來發展趨勢

4.1" 智能化與自主決策技術

在未來發展進程中，人工智能（AI）將在無人機消防應用中發揮關鍵的作用，促使無人機從遠程操控模式轉變為自主決策模式。借助計算機視覺、深度學習以及強化學習等技術，無人機可實現自動火源識別、火勢蔓延預測，并自主規劃飛行路徑，從而提高任務執行效率。搭載AI技術的無人機可根據火場環境實時對滅火策略做出調整，例如，自動調節噴灑滅火劑的力度和范圍，減少人工干預需求[6]。

4.2" 5G與無人機協同作業的優化

5G技術具有高速率、低延遲等特性，能夠優化無人機在消防救援中的協同作業能力，與傳統通信技術相比，5G網絡支持大規模數據傳輸，使無人機可實時回傳高清視頻、熱成像數據以及環境傳感信息，為指揮中心提供更全面的火場態勢分析，5G技術可實現多架無人機的遠程同步控制，讓指揮中心精準調度不同功能的無人機協同作業，如偵察、滅火和救援等，提升整體作業效率[7]。未來，隨著6G以及衛星互聯網的發展，無人機的遠程控制能力將進一步提升，實現全球范圍內的高效調度與作業。

4.3" 新型滅火材料與無人機結合

傳統滅火劑如水、泡沫和干粉，在某些火災場景中存在滅火效率比較低、對環境造成的污染相對較大等問題。未來，消防無人機將與新型高效滅火材料相結合，提高滅火成功率。例如，納米級滅火粉末、凝膠滅火劑以及超細水霧技術可增大滅火劑覆蓋范圍，提高其滲透性，有效控制高溫火焰。智能滅火材料還可依據火勢溫度和燃燒物質的類型，自動對滅火劑成分進行調節，精準適配不同火災場景，這些新型材料與無人機結合，將提升滅火作業的安全性和環保性，使無人機在化學火災、電氣火災等特殊火災中的應用更具優勢。

4.4" 無人機群協同作業與任務優化

單架無人機的作業能力有限，未來發展趨勢是多架無人機協同作業，以提高任務執行效率，無人機群協作技術可使多架無人機依據智能算法進行分工合作，如偵察無人機負責提供實時火情信息，滅火無人機精準投放滅火劑，救援無人機承擔人員搜救和物資投送任務。基于蜂群智能和分布式控制算法，無人機群可實現自適應任務分配和動態調整，提高整體作業效率[8]。未來，把AI、自主導航以及5G互聯技術相結合，無人機群協同作業將在消防救援、災害應對等領域發揮更關鍵的作用，為高效、安全的應急救援提供更強大的技術支持。

5 結束語

無人機憑借其高機動性、遠程操控能力和智能化技術，正逐漸成為現代消防體系的重要組成部分，本文分析了無人機在火災偵察、滅火作業、搜救指引等多個場景中的應用情況，探討了其技術支撐，涉及傳感器、AI、5G通信以及載荷優化等關鍵技術。指出了無人機消防應用在環境適應性、法律監管、數據安全以及成本控制等方面面臨的挑戰，并提出了相應的應對策略。未來，隨著AI、5G、新型滅火材料以及群體協作技術的發展，無人機在消防領域的應用將更加智能化、高效化，在應急救援中發揮更關鍵的作用。

參考文獻

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