多旋翼無人機在滅火救援中的應用探析

摘 要：隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和消防部隊職能的拓展，無人機越來越多的用于滅火救援現(xiàn)場。文章針對多旋翼無人機功能和特點，分析了多旋翼無人機在滅火救援現(xiàn)場中可以開展現(xiàn)場空中偵察、空中喊話、空中無線中繼等應用，并結合實際應用對多旋翼無人機的載重、抗風、防（雨）水性能、防腐蝕、圖傳性能等技術需求進行了分析研究。

關鍵詞：多旋翼無人機；滅火；救援

無人駕駛飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛、電子干擾等，后來無人機因其特有的優(yōu)勢逐漸應用于民用領域。國內(nèi)無人機主要由飛機機體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)和動力系統(tǒng)等部分構成。多旋翼無人機無需跑道、減速繩和回收網(wǎng)，不受場地限制，可以原地起飛降落并可實現(xiàn)懸停，操作較為簡單。消防部隊在滅火救援中多使用多旋翼無人機。

1 多旋翼無人機主要功能和特點

1.1 成本低，危險小

多旋翼無人機運行成本比較低，保養(yǎng)和維修也比較簡便，對操作員的培訓周期相對較短；其體型小，不用租賃起飛和停放的專用場地；其可以飛行到危險地域，或在不良氣候條件下執(zhí)行緊急飛行任務，避免偵察人員的傷亡。

1.2 易操縱，響應快

現(xiàn)在的無人機已經(jīng)實現(xiàn)遙控飛行、半自主飛行和按預編航線全自動飛行等功能。多旋翼無人機具備機動靈活的特點，一旦任務需要其可快速到達指定目標區(qū)域，且對現(xiàn)場環(huán)境要求低。運行穩(wěn)定、安全可靠、控制靈活、飛行穩(wěn)定、噪音小、特別適合于超低空應用，優(yōu)勢非常明顯。此外，專業(yè)的電氣一體化設計，大大縮短了設備的準備時間，從零件狀態(tài)組裝到待命飛行狀態(tài)僅需幾分鐘的時間，讓操作人員在有緊急任務的情況下可以快速組裝，立刻飛往事故現(xiàn)場上空進行航拍偵察，這也讓它成為滅火救援現(xiàn)場監(jiān)控的最佳選擇。

1.3 功能多，運用廣

當突發(fā)性災害發(fā)生時，多旋翼無人機快速飛抵災害現(xiàn)場，通過無線傳輸方式，將音視頻傳輸?shù)降孛娴慕邮諜C。如果配置高清晰度的數(shù)碼攝像機，能夠?qū)ΜF(xiàn)場進行高質(zhì)量的視頻采集以及音頻的實時采集，及時傳送到指揮中心的現(xiàn)場視、音頻設備上，供指揮者進行判斷和決策，使滅火救援現(xiàn)場工作組的調(diào)查能力大大增強，提高信息獲取的安全性和可靠性。搭載擴音設備對現(xiàn)場進行喊話，向現(xiàn)場群眾及時傳遞有關信息，搭載生命探測儀幫助搜尋生命跡象，使救援隊伍更迅速、安全地采取救援行動。特別是當人力和車輛無法到達的區(qū)域，多旋翼無人機的作用更是不可替代。

2 多旋翼無人機在消防滅火救援工作中的應用

由于無人機在消防領域的應用起步較晚，很多功能尚處于探索階段，目前也只有個別省份的消防部隊購置了多旋翼無人機，在滅火救援應用方面尚處于摸索階段，還不能形成戰(zhàn)斗力。2015年8月12日23時許，天津港瑞海公司所屬危險品倉庫發(fā)生爆炸，事故發(fā)生后，公安部消防局調(diào)派多架無人機趕赴現(xiàn)場。作者認為，多旋翼無人機在消防領域的應用必將變革災害現(xiàn)場偵察模式，豐富消防部隊實施火場偵察的手段，其應用前景十分廣闊。

2.1 易燃易爆、化學災害事故偵檢

在處置易燃易爆、化學災害事故時，偵檢是首要環(huán)節(jié)，多旋翼無人機可以攜帶可燃氣體和有毒氣體探測儀檢測出事故現(xiàn)場的泄漏物質(zhì)、氣體濃度和擴散范圍，來確定攻防路線及陣地，并對現(xiàn)場進行實時監(jiān)測。這樣避免了消防官兵盲目進入而付出不必要的代價。

2.2 滅火救援現(xiàn)場偵察和監(jiān)控

在地形和環(huán)境較復雜或災害面積較大的滅火救援現(xiàn)場，多旋翼無人機可以及時的開展偵察工作，并將實時圖像通過無線傳輸至各級指揮部，便于各級指揮部及時掌握動態(tài)的滅火救援情況，從而做出快速、準備的對策，最大程度的減少災害損失。多旋翼無人機還可以搭載熱成像儀，較大范圍高效的找出起火點和被困人員。

2.3 空中喊話

在公共突發(fā)事件的處置中，因人員聚集過多，可以通過多旋翼無人機進行空中喊話；在高空救援中，可以通過多旋翼無人機有效的傳達指揮部的指令。

2.4 運送救援裝備

在水域、山岳救援中，因救生拋投器的精準度和環(huán)境所帶來的局限性，可以通過多旋翼無人機攜帶手臺、救生衣、救援繩等救援裝備直接送到被救人員的手中，大大減少了救援時間。

2.5 尋找天然水源

在滅火救援現(xiàn)場中，多旋翼無人機可以在空中尋找附近的天然水源，其尋找的范圍和效率遠高于消防官兵人工尋找。

2.6 空中無線中繼

在滅火救援現(xiàn)場中，因無線電覆蓋面需求廣或在山腳洼處，多旋翼無人機可以充當空中轉信臺，從而在極端環(huán)境下建立有效的無線通信鏈路。

2.7 執(zhí)勤中隊六熟悉

現(xiàn)如今，執(zhí)勤中隊的轄區(qū)廣，城市的建設速度快，執(zhí)勤中隊在日常的六熟悉中可以通過多旋翼無人機結合轄區(qū)電子地圖，全面的了解轄區(qū)消防通道、建筑高度等信息，制作出空中俯拍的轄區(qū)平面圖。

3 消防部隊對無人機的技術需求

3.1 載重范圍

據(jù)了解，目前普通的多旋翼無人機的載重在3kg左右，配置較高的無人機可以載重30kg。無人機的載重直接限制了無人機上所搭載的消防滅火救援所需要的設備質(zhì)量和數(shù)量。

3.2 續(xù)航能力

普通的多旋翼無人機續(xù)航能力均在一小時以內(nèi)，消防部隊在配置時，需要增配多塊大容量鋰聚合物電池。

3.3 抗風防雨性能

消防部隊在滅火救援現(xiàn)場，不可能因為下雨或大風而停止滅火救援戰(zhàn)斗。這對無人機的抗風和防雨性能要求就要提高，普通多旋翼無人機可以在6級風以下飛行，并可以在5000m高海拔下正常飛行，但部分多旋翼無人機雨天無法進行飛行。

3.4 耐溫耐腐蝕性

普通多旋翼無人機可在-35℃至55℃下使用，在火場溫度較高的地方無法使用。作者查閱國內(nèi)多家多旋翼無人機的參數(shù)，均未看見關于耐腐蝕性的測試報告，這對無人機在部分化學品泄漏的事故救援現(xiàn)場的正常運行存在安全隱患。

3.5 圖傳效果

空管相關文件指出民用領空低于500m的飛行器無需申請航線。對于消防部隊滅火救援中的應用，500m的高度已經(jīng)足夠，大部分的多旋翼無人機也可以實現(xiàn)。部分多旋翼無人機的遙控操作范圍可以達到2km，再遠的距離可以通過與GPS與地面站的控制實現(xiàn)軌跡規(guī)劃、自動巡航和自動返航，消防部隊使用的多旋翼無人機需要實時圖像的無線傳輸，這需要圖像清晰的回傳距離能夠確保在10km以內(nèi)。這不僅需要配置Gopro運動攝像機、10倍變焦鏡頭，還需對1080i/1080P全高清數(shù)字圖傳系統(tǒng)有著較高要求。

3.6 防爆性能

作者查閱國內(nèi)多家多旋翼無人機的參數(shù)，均無見關于防爆性能的描述。這對多旋翼無人機在易燃易爆氣體泄漏的現(xiàn)場使用無人機，存在著安全隱患，因此對在危險化學品等有防爆要求的場所，多旋翼無人機應具有相應的防爆要求。

隨著無人機的技術日趨成熟，消防部隊應當充分認識多旋翼無人機在滅火救援中的重要作用，與廠家共同研究相應的模塊，逐步裝備并積極發(fā)揮其作用，更好地完成各類滅火救援和搶險救災的任務。

參考文獻

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作者簡介：呂明哲（1982-），男，山東龍口，湖北省荊州市消防支隊，助理工程師，主要從事應急救援和信息化與通信工作。