無人機搭載滅火裝置在緊急救援中的效能分析

引言

在城市化進程加速與極端氣候頻發交織的背景下，火災已成為威脅公眾生命財產安全的重大隱患。全國火災年發案量持續高位運行，其中超四成救援任務涉及復雜地形、高層樓宇及高危工業場所。傳統救援裝備如消防車、云梯車暴露出顯著短板。隨著無人機技術的跨越式發展，其有效載荷突破 20kg ，抗電磁干擾飛行控制系統日趨成熟，在應急救援領域展現出顯著優勢。通過模塊化搭載干粉噴射裝置、阻燃劑拋投系統等專業滅火設備，無人機構建起新型滅火體系，突破了傳統救援的時空限制。本文聚焦無人機滅火系統在不同環境參數下的工況適應性與核心效能指標，旨在為優化應急救援方案、推動智慧消防體系升級提供科學依據。

一、無人機搭載滅火裝置的特點

（一）機動性強

無人機搭載滅火裝置優勢突出，其機身小巧輕便、飛控系統靈活，機動性強，不受道路擁堵與地形限制，能快速響應火情。當城市高樓著火、地面交通堵塞時，可從附近消防站迅速起飛，穿越樓間狹小空間直抵火場；在森林火災中，能在復雜山林上空靈活飛行，快速抵達起火點。相較傳統地面消防車與大型消防飛機，其大幅縮短救援響應時間，為控制火勢爭取時間，在高層建筑、森林等多種火災場景中，展現出傳統裝備難以替代的高效處置能力[1]。

（二）可抵達復雜區域

部分火災現場因地形復雜，常規救援設備難以快速抵達，而無人機搭載滅火裝置成為關鍵。在山地火災中，面對崎嶇陡峭的山路，消防車難以靠近火源，無人機憑借飛行優勢，翻山越嶺，精準抵達火場，通過投擲滅火彈或噴射藥劑快速壓制火勢。老舊建筑因結構復雜、內部通道狹窄，無人機可靈活穿梭于建筑內部，利用熱成像攝像頭定位火源，配合細水霧噴頭實施精準控火。在水域附近，傳統船舶救援受水流、風向限制大，無人機能從空中垂直切入火災區域，搭載泡沫滅火劑進行覆蓋式噴灑。從山地到城市建筑、從陸地到水域，無人機以全地形適應性和精準作業能力，填補了傳統救援的“空間盲區”，為復雜環境下的火災撲救提供了全新的解決方案。

（三）實時監測與反饋

無人機搭載滅火裝置配備高清攝像頭、熱成像儀等先進設備，可實時監測火災現場，并通過無線傳輸迅速回傳火勢蔓延方向、火焰強度、人員被困位置等重要信息至指揮中心，助力指揮人員快速制定救援方案，如調整無人機滅火路線、指揮地面力量配合。同時，無人機能持續監測滅火效果，及時反饋火勢變化，方便救援團隊動態調整方案，確保滅火工作高效、準確。相比傳統救援方式，其信息獲取更高效、救援更安全、環境適應性更強且指揮更精準，正成為現代消防體系的重要力量。

（四）降低救援人員風險

消防救援行動風險極高，尤其在復雜火災場景中，消防人員可能因高溫燒傷，同時防火裝備也面臨考驗，濃密煙霧會阻礙視線并損害呼吸系統。配備滅火裝置的無人機成為消防人員的“安全保障”。以老舊住宅區火災為例，這類建筑因年久失修、結構老化，火災發生時墻體和樓板隨時有垮塌風險。無人機搭載的熱成像攝像頭，能在煙霧彌漫或夜幕降臨時，精準識別受困人員位置，為營救行動提供關鍵指引，助力消防救援更高效、安全地開展。

二、無人機搭載滅火裝置在緊急救援中的必要性

（一）強化現代應急救援能力

傳統滅火救援手段如消防車、消防云梯等，在復雜地理環境與特殊建筑場景中效能受限。受道路條件制約，消防車輛在偏遠區域或交通擁堵時難以及時響應。例如，偏遠山區道路曲折、基建薄弱，消防車長途跋涉，易遇阻滯，延誤火場撲救黃金時間。在超百米高層建筑的救援場景中，消防云梯的能力局限性更為凸顯。配備滅火設備的無人機可突破上述瓶頸，為應急救援提供更靈活、高效的策略[2]。

（二）提升救援的及時性

火災具有突發性強、蔓延迅猛的特性，救援行動的及時性至關重要。無人機憑借快速響應優勢，接警后可即刻升空趕赴現場，第一時間介入滅火，抓住黃金撲救時機，以最大限度降低災害損失。在城市居民區火災場景中，火勢常在數分鐘內急劇擴散。此時，無人機可從鄰近消防站點迅速起飛，憑借機動性優勢，數分鐘內抵達火場，利用搭載的滅火設備精準撲滅初起火情，為后續救援隊伍爭取寶貴的時間窗口。這一高效響應機制既能有效遏制火勢向周邊建筑或樓層蔓延，又能減少高溫、煙霧對受困人員的威脅，保證民眾生命財產安全。

（三）制定特殊火災場景應對策略

在化工火災中，易燃易爆化學品泄漏的爆炸風險，與油罐火災罐體高溫易變形的特性，均導致傳統救援手段效能受限。無人機憑借遠程操控與抗高溫優勢，可在安全區域實施精準撲救。通過搭載干粉、泡沫等專用滅火劑，利用熱成像定位火點，從空中進行非接觸式打擊。這一模式既能避免人員直面爆炸、坍塌等風險，又能突破傳統設備的物理局限，有效地遏制火勢蔓延，減少火災損害與次生環境污染，為高危火場提供了零接觸、高效能的救援新路徑。

（四）提高救援效率

配備滅火設備的無人機憑借高度機動性，可靈活調度至不同區域處置多個火災現場，顯著提升滅火效能。相較于傳統的逐點滅火策略，其能在短時間內遏制火勢擴散，最大限度地降低財產損失。在城市老城區多棟相鄰建筑連環起火的場景中，傳統逐一施救的模式往往因救援路徑長、轉換效率低而耗時冗長。無人機可依托空中靈活調度的優勢，同時對多座燃燒建筑實施滅火作業。通過熱成像定位各火點，同步投擲干粉彈或噴射水流壓制火勢，高效阻斷火勢向相鄰建筑蔓延。這種多線協同作戰模式不僅為后續消防隊伍徹底撲滅余火爭取了黃金時間，還通過縮短整體救援周期，大幅減少火災對建筑群結構的破壞，成為應對連片火災難題的核心解決方案。

三、無人機搭載滅火裝置在緊急救援中應用存在的問題

（一）續航能力不足

當前，無人機的電池技術瓶頸顯著制約其續航能力。在緊急救援中，尤其在面對大規模火災或遠程任務時，有限航程使其難以持續作業，頻繁返航充電嚴重降低救援效率。以大規模森林火災為例，火場地域廣袤，無人機從基地飛抵現場需較長時間，短時間作業后便因電量耗盡返航。這一往返過程不僅消耗寶貴的救援時間，還可能導致火勢在間歇期內加速蔓延，使火情無法得到有效控制。因此，突破電池技術瓶頸、提升無人機續航能力，成為釋放效能的關鍵挑戰[3]。

（二）載荷有限

無人機的負載能力相對較低，所攜帶的滅火設備及滅火劑數量受到明顯限制，這使其在處置大面積火災時，常因載荷不足難以一次性完成滅火任務，往往需要進行多輪物資補給，不僅延長了救援時間，還提高了成本投人。以城市大型商業中心火災為例，這類火災通常規模較大、火勢兇猛，需要大量滅火劑才能實現有效控制與撲滅。然而，受限于無人機的負載能力，單次飛行搭載的滅火劑量往往難以滿足實際需求，必須反復返航補充物資。這一過程可能導致滅火行動出現間斷，使得火勢在間隙期內進一步蔓延擴大，削弱了對火情的持續壓制能力，進而增加了火災損失。此外，頻繁的往返作業還會加劇無人機設備損耗，提升人力與能源成本。因此，突破負載技術瓶頸，提升無人機的滅火劑攜帶量，成為增強其應對大規模火情能力的關鍵環節。

（三）通信信號受干擾

無人機依賴通信信號實現遠程操控與數據傳輸，而火災現場的高溫、濃煙及復雜電磁場等環境，極易干擾通信信道，導致無人機與操控者之間出現信號中斷或延遲，影響任務執行。以工廠火災為例，現場電氣設備產生的強電磁干擾，疊加高溫濃煙環境，雙重因素使無人機通信信號不穩定。操控者可能無法及時獲取實時影像，難以精準發送指令，導致無人機定位偏差、操作滯后，甚至面臨失控風險。這種通信不暢不僅削弱了無人機在高危環境中的可靠性，還可能因指令延遲錯過最佳滅火時機或因操作失誤引發安全隱患。因此，提升無人機在復雜火場中的抗干擾通信能力，是保障其高效作業的關鍵技術突破點。

四、緊急救援中無人機搭載滅火裝置效能提升策略

（一）研發高性能電池

應加大無人機電池技術研發的資金投入，通過創新電池材料與技術，提升能量密度，顯著延長無人機飛行續航能力。可重點探索石墨烯電池、氫燃料電池等前沿技術在無人機領域的應用，以延長其在緊急救援中的持續工作時間，減少充電頻次。其中，石墨烯電池的高能量密度與快速充電特性，若應用于無人機，將大幅提升續航性能。在森林火災應急場景中，配備石墨烯電池的無人機可實現數小時連續飛行，對廣袤火區實施持續監控與撲救，有效地避免因電力耗盡導致的救援間斷，進而更高效地遏制火勢擴展，為大規模火情的連續化處置提供關鍵技術支撐[4]。

（二）優化載荷設計

一方面，改良機身設計，引入輕質、高強材料以減輕整機重量、增強承載能力；另一方面，對滅火設備進行小型化、高效化改造，通過精簡結構、采用高濃度滅火劑，在有限載荷空間內提升滅火材料攜帶量。例如，研發緊湊型滅火設備，通過優化內部構造，在相同體積下裝載濃度更高的高效滅火劑，確保在載荷受限情況下仍能實現高強度滅火作業。同時，采用碳纖維復合材料構建無人機主體結構，其輕量化特性可在不犧牲機身強度的前提下，將更多載重配額釋放給滅火設備。面對大面積火情時，搭載新型設備的無人機可攜帶充足滅火劑量，快速抵達火場實施全覆蓋式撲救，有效縮短滅火時間、提升處置效率。這種“結構減重 + 設備增效”的雙軌優化策略，為無人機突破負載瓶頸、應對大規模火災場景提供了切實可行的技術路徑。

（三）提升通信系統的抗干擾性能

通過引入先進通信技術與抗干擾裝備，可顯著增強無人機通信的可靠性與穩定性。例如，應用5G通信技術，憑借其高帶寬、低時延和強抗干擾特性，提升數據傳輸效率，確保火場高清視頻實時回傳，助力操控人員精準掌握火情并快速決策。同時，配置信號放大器與屏蔽設備，有效抵御火災現場高溫、濃煙及復雜電磁場對通信的干擾，保障無人機與操作人員間的穩定連接。這種“技術升級 + 硬件強化\"的雙重策略，大幅降低信號中斷或延遲風險，使無人機在高危火場中保持高效、可控，為滅火任務的精準執行提供堅實的通信支撐，提升復雜環境下的救援可靠性。

結語

無人機搭載滅火設備為應急救援帶來創新性變革。其可快速穿越復雜地形抵達火場，大幅縮短響應時間，通過精準施放粉末、液體等介質，抑制火勢擴散，為后續救援爭取時間。然而，在發展過程中仍面臨多重挑戰，如電池續航不足制約飛行時長，載重限制導致滅火劑攜帶量有限，復雜環境中的通信干擾影響定位與操作精度。要突破這些瓶頸，必須加大新型電池研發力度，從結構設計提升負載能力，并優化傳感器與控制系統以增強抗干擾性能。

參考文獻

[1］李朋飛.消防無人機建設應用模式研究[J].中國新通信，2024，26（18）：1-3.

[2]鮑樹國，姚青春，王穎偉.高層建筑物穿越滅火無人機的應用研究[J].中國消防，2024，10（15）：31-33.

[3]吳忠深，羅曉星.一種具備主動滅火功能的無人機電池充電/存儲柜研究[J].中國設備工程，2024（14）：40 -42.

[4］羅捷.無人機在消防滅火救援實戰中的應用[J].今日消防，2023，8（08）：33-35.