淺析多旋翼無人機(jī)在消防行業(yè)的應(yīng)用

田勇+尉潔+潘賢

摘 要：經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，使消防部隊(duì)所擔(dān)負(fù)的滅火救援任務(wù)越來越艱巨。特別是近年來，在處置高層建筑火災(zāi)、易爆易燃危險(xiǎn)品火災(zāi)事故中，因消防員無法靠近或進(jìn)入到災(zāi)害事故現(xiàn)場，救援工作面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。針對(duì)這一難題，無人機(jī)的應(yīng)用無疑將帶來大突破。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；消防

1 無人機(jī)工作原理

無人機(jī)是一種以無線電遙控和自備程序控制裝置操縱的非載人飛行器，它具備體積小、造價(jià)低、使用方便、對(duì)環(huán)境要求低等優(yōu)點(diǎn)，并整合了無線圖像傳輸系統(tǒng)，具備相當(dāng)?shù)淖灾骺刂?、飛行規(guī)劃及圖像傳輸能力。目前商用及軍用無人機(jī)系統(tǒng)可分為以下幾個(gè)子系統(tǒng)：地面指揮控制系統(tǒng)、無人機(jī)飛行平臺(tái)、空中視頻監(jiān)控平臺(tái)、微波無線實(shí)時(shí)圖像傳輸系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航及自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、高效大容量鋰聚合物供電單元、3G圖傳中繼鏈路等。

2 無人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

由于采用了技術(shù)先進(jìn)的飛控平臺(tái)及前后臺(tái)視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)，配合完善的飛行及地勤保障系統(tǒng)，無人機(jī)可對(duì)地面實(shí)施完備的長時(shí)間空中監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)較低的綜合成本對(duì)傳統(tǒng)手段無法涉足的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和輔助救援，其智能化和先進(jìn)性突出體現(xiàn)在巡查路徑規(guī)劃、智能分析、定點(diǎn)持續(xù)監(jiān)控、火情報(bào)警等，并且在制定應(yīng)急預(yù)案、建立快速響應(yīng)機(jī)制、現(xiàn)場火情存檔與取證等方面充分發(fā)揮技術(shù)防范手段的重要作用。其技術(shù)優(yōu)勢(shì)有：

1.機(jī)動(dòng)靈活。小型無人機(jī)一般只有100千克以下的重量，依托飛行控件就可以對(duì)其進(jìn)行操控，只需要1-2人就可以完成此類操作任務(wù)。在道路不暢，交通中斷的情況下，徒步就可以攜帶至災(zāi)害事故現(xiàn)場，且起飛條件很簡單，對(duì)地形無要求，加上無人機(jī)攜帶方便，所以具有很強(qiáng)的靈活性。此外，無人機(jī)的飛行速度易于控制，轉(zhuǎn)彎半徑小，機(jī)動(dòng)性好，可以靈活機(jī)動(dòng)控制飛行方向，機(jī)載攝像頭也可以跟蹤拍攝對(duì)象；無人機(jī)還能快速到達(dá)指定地點(diǎn)，反應(yīng)能力快捷，對(duì)環(huán)境和氣候條件也有很強(qiáng)經(jīng)浙江消防總隊(duì)對(duì)“上合組織”演練期間的實(shí)際測(cè)試，無人機(jī)在6級(jí)風(fēng)力下完成飛行任務(wù)，受陰雨天氣等條件限制比大型載人飛機(jī)要小的多；其起飛條件只需要幾平米空地，周圍無突出障礙物即可，在低空作業(yè)時(shí)，受氣候條件限制非常小，獲取影像的速度非常快，可在5公里范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠發(fā)揮偵查作用。

2.視野全面。無人機(jī)通過寬帶、數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)超視距控制，從而具有很全面的視野，依據(jù)現(xiàn)場需求，可以從不同角度、不同的距離在不同的光線條件下進(jìn)行作業(yè)。既可以實(shí)現(xiàn)在高空對(duì)目標(biāo)進(jìn)行全局性拍攝，也可以調(diào)整距離和角度，按需抓拍對(duì)現(xiàn)場決策有重要幫助的關(guān)鍵因素。通過遠(yuǎn)程控制無人機(jī)和攝像頭，可以根據(jù)實(shí)際需求實(shí)時(shí)采集圖像，尤其是在低空飛行時(shí)，無人機(jī)跟蹤拍攝能力極強(qiáng)，使用機(jī)載攝像頭獲取的圖像分辨率很高（可以達(dá)到0.1米），如果配備熱視或紅外等夜視功能，其收錄的視頻將更加全面。這樣的方式為實(shí)現(xiàn)災(zāi)害事故現(xiàn)場實(shí)時(shí)空中監(jiān)控提供了有力保證，能有效提升消防部隊(duì)搶險(xiǎn)救援的偵查能力。

3.操作簡單。從技術(shù)層面上看，無人機(jī)的遠(yuǎn)程視頻傳輸與控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)和接口接入地面站，通過運(yùn)營商光纖接入公網(wǎng)，因此，只需通過遙控?cái)z像機(jī)及其輔助設(shè)備（鏡頭、云臺(tái)等），就能直接觀看無人機(jī)的攝像頭實(shí)時(shí)視頻。通常，用戶只需通過遙控器來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的所有動(dòng)作，通過遠(yuǎn)程視頻傳輸與控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場情況一目了然，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、方便的全方位監(jiān)控；當(dāng)客戶端（包括PC和手機(jī)）在接入公網(wǎng)后，用戶可以通過PC、平板電腦或者是手機(jī)等多種形式的載體實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的控制。從應(yīng)用層面上看，無人機(jī)的實(shí)際操作也并不復(fù)雜，只要掌握好飛行、音視頻控制和其他兼容模塊的操作，便能發(fā)揮效能。

4.安全可靠。

無論面對(duì)暴雨、高溫、臺(tái)風(fēng)、泥石流等惡劣的天氣環(huán)境；或者易燃易爆、塌陷、有毒等嚴(yán)重事故災(zāi)害現(xiàn)場；抑或山岳、峽谷、溝壑等極端地理環(huán)境，無人機(jī)技術(shù)能有效規(guī)避傳統(tǒng)滅火救援行動(dòng)中存在的短板，可確保消防官兵的自身安全。并能通過對(duì)現(xiàn)場情況的跟拍、追蹤，為事故處置的指揮決策提供安全可靠的依據(jù)，能夠最大限度地控制災(zāi)情發(fā)展，減少災(zāi)情的損失，減少人員傷亡。

3 消防無人機(jī)的具體解決方案

在城市消防方面，消防無人機(jī)的應(yīng)用將是未來解決城市高層建筑、易爆易燃火災(zāi)現(xiàn)場撲救難題的一把利劍。隨著現(xiàn)代城市的建筑業(yè)的發(fā)展，高層建筑的高度不斷刷新，消防救援難度越來越大。而無人機(jī)可以按照一定的高度、位置進(jìn)行飛行，這樣作為空中的一個(gè)制高點(diǎn)，對(duì)整個(gè)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行觀察，完成對(duì)滅火救援現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集，為科學(xué)調(diào)派救援和制訂救援方案提供信息支撐。

與此同時(shí)，無人機(jī)搭載生命探測(cè)儀，配備GPS定位，能感知和獲取人的具體位置，在最短時(shí)間內(nèi)找出生命源，并將救生繩、呼吸罩、急救藥品等輕型物資投送到制定地域，幫助被困人員進(jìn)行自救或快速逃離現(xiàn)場?；馂?zāi)現(xiàn)場還可以以無人機(jī)為載體，傳達(dá)有效指令。將無人機(jī)集成語音、擴(kuò)音模塊后，我們就能利用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)空中呼喊或者傳達(dá)指令，而各項(xiàng)信息的有效傳達(dá)不僅能使消防部隊(duì)調(diào)配人員進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域滅火工作，還能及時(shí)通知消防人員撤離危險(xiǎn)地區(qū)，并根據(jù)火場圖像資料為消防人員提供最佳撤離路徑。

4 結(jié)語

在森林消防方面，作為現(xiàn)有林業(yè)監(jiān)測(cè)手段的有力補(bǔ)充，無人機(jī)除了能在發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)快速定位火點(diǎn)，確定火情外，更能對(duì)林業(yè)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)防。森林火災(zāi)的發(fā)生，因地理位置分散偏僻，發(fā)生之初通常很難發(fā)現(xiàn)，若能及時(shí)監(jiān)測(cè)到林火的發(fā)生，將火災(zāi)扼殺在萌芽狀態(tài)，搶占滅火先機(jī)，就能將產(chǎn)生的破壞和損失大大降低。

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