無人機低空攝影技術在消防滅火救援工作中的應用

李萬華

摘 要：隨著現(xiàn)代社會城市化發(fā)展越來越快，各種安全隱患也隨之增加，其中消防滅火工作顯得尤其重要。在消防滅火救援中，如何及時獲得準確的環(huán)境數(shù)據(jù)和即時火情，對于生命救援、減少財產損失等都有著不可忽視的作用。目前，國內低空飛行的權限逐漸開放，這無疑給無人機在工業(yè)應用和救援服務等方面開辟了一條光輝大道。

關鍵詞：無人機;低空攝影;消防滅火;救援工作

1.無人機低空攝影技術在消防救援實戰(zhàn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1.1 當前消防滅火救援工作的現(xiàn)狀分析

在滅火過程中，消防指揮人員未能對火場危險區(qū)域進行精準預測，導致一名公安消防戰(zhàn)士在滅火救援過程中不幸遇難。上述事故均暴露出我國消防應急救援領域的短板：

一是現(xiàn)有的應急救援技術與裝備已不能滿足大型火災事故救援的需要。目前，我國消防應急救援技術與裝備方面存在如下問題：災害現(xiàn)場信息局限于二維平面化，火場單位消防基本信息包括人員信息、圖紙資料等嚴重缺失。災情發(fā)生時，消防部門很難在短時間內全面摸清受災區(qū)域三維基本信息，從而大大降低了滅火救援的效率?，F(xiàn)有的單一二維平面化的消防信息，更加劇了救援黃金時間的流失。

二是救援人員火場災變感知能力弱，火場信息偵測手段匱乏。包括火場周圍溫度場分布、有毒有害氣體濃度在內的災害信息幾乎一無所知，救援過程存在極大隱患。同時，由于信息傳輸困難，救災過程中的進攻路線、滅火工藝、人員部署方案的制定存在滯后性，無法做到隨著災變信息及時更新，救援效率大打折扣。

三是消防指揮人員作戰(zhàn)指揮依賴經驗，缺乏科學依據(jù)。目前消防部隊在力量部署、進攻方向、滅火工藝選擇等方面極大地依賴滅火指揮人員的個人作戰(zhàn)經驗，而個人作戰(zhàn)經驗是在有限的救援作戰(zhàn)中積累而成，存在著偶然性和不科學性，并且因時間、成本等條件限制。

鑒于此，如何在消防滅火實戰(zhàn)中，及時獲取災變現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，加以分析處理，快速綜合地作出應對，從而減少財產損失和人員傷亡，是消防救援工作無法繞開的一個話題。

1.2 未來無人機在消防救災中的發(fā)展趨勢

現(xiàn)時來說，無人機在消防系統(tǒng)當中還算是一個大投入，那些所謂的"警用無人機"、"消防無人機"，一部動輒幾十萬甚至過百萬，不僅不能大規(guī)模部署，也讓操作者倍感壓力，通常采購回來演示驗收后就鎖到倉庫里面了。事實上，不少市面上的消費級、準專業(yè)級無人機，其性能已經能滿足大部分消防救災的需求，重點是成本低了很多，一萬元左右就能裝備一部。這對于大規(guī)模部署有著積極的作用，同時，也有利于減小操作員和指揮員的工作壓力，提高臨場應變速度。所以，未來無人機在消防救災中的發(fā)展趨勢，應該會是低成本、大量部署、每個消防員都可以輕松簡單地操作、甚至完全自動化飛行。

無人機在空中飛行，向指揮部傳傳送三維的視角，使其獲得更多的立體、實時、綜合的信息，輔助指揮員并及時作出判斷和決策。當然，這需要有足夠智能的輔助分析決策軟件和龐大的數(shù)據(jù)庫分析支持，否則難以實現(xiàn)。另外，無人機也可以掛載部分小型物件，例如救生繩、牽引繩、救生圈、食物食水等等，對于救人的情況很有利。

2.無人機低空攝影技術原理和救援聯(lián)動

2.1 低空攝影技術原理

無人機搭載傾斜相機對大型建（構）筑物進行高清拍攝，將拍攝高清圖片導入Smart 3D生成軟件可調用的三維模型基本圖層文件。將圖層文件導入至軟件中，通過3D引擎驅動實現(xiàn)三維模型在軟件中的三維漫游，可與地面端實現(xiàn)實時場景數(shù)據(jù)共享。

無人機搭載有毒有害氣體分析儀與三光吊艙，對地面災害現(xiàn)場進行監(jiān)測。實時采集災害現(xiàn)場的高清畫面、紅外熱成像以及有毒有害氣體濃度等數(shù)據(jù)，通過4G網(wǎng)絡實時傳輸?shù)降孛娣掌?，供用戶進行實時調取。設計人車三維封裝模塊，實時接收位置信息與狀態(tài)信息。明確災害現(xiàn)場救援力量布局，并做到對于人車裝備的實時調度部署。

2.2 無人機與消防滅火應急救援聯(lián)動與響應機制

本研究以消防安全重點單位為研究對象，為解決火場信息缺失、災害信息探測手段不足、指揮決策缺少科學依據(jù)等問題，根據(jù)城市常見的火災場景，抽象生成火災理論模型，結合無人機技術、GIS三維建模技術、火災動力學模型、消防作戰(zhàn)理論，近而開發(fā)為內嵌各種科學救援流程的三維智能消防滅火應急救援系統(tǒng)。

應急救援軟件對接事故現(xiàn)場消防控制室信息，實現(xiàn)對災害現(xiàn)場視頻監(jiān)控信息、聯(lián)動報警信息、主動滅火設備信息等消防物聯(lián)網(wǎng)信息的實時接收。在此基礎上實現(xiàn)城市建（構）筑物的快速三維建模，然后依據(jù)所劃定危險范圍，科學化部署救援力量，輔助制定救援決策。除此之外，該系統(tǒng)還添加了預案演練和沙盤推演等模塊，可以輔助救援指揮決策人員制定出一套針對性強、效率高、安全系數(shù)大的滅火救援策略，提升消防隊伍的滅火作戰(zhàn)效率，在火場中為人民和消防員的安全保駕護航。

3.無人機低空攝影技術在消防滅火救援實戰(zhàn)中的應用

隨著無人機自主飛行、長距離遙控、高清晰度畫面回傳等技術的發(fā)展，無人機已經可以在偵察、監(jiān)控、運輸小型物件等諸多方面替代載人直升機，并取得了很好的效果。

3.1 遠距離和高層建筑偵察工作

由于無人機的"無人"特性，在災害環(huán)境現(xiàn)場實施操作時，操作員其實還是遠離現(xiàn)場的，這樣就能為操作員爭取到關鍵的距離。以現(xiàn)時無人機遙控技術而言，一般2公里的遙控距離還是相當容易實現(xiàn)的，在某些條件下，5-10公里的遙控距離也是可以達到的，并且也有回傳畫面。這樣的距離足以保證在安全的前提下偵察現(xiàn)場環(huán)境。同樣理由，無人機也適用于高層甚至超高層建筑救災的偵察任務。

3.2 靈活分布，規(guī)模部署

無人機體積相對小巧，成本也遠遠沒有載人直升機那么高，所以可以擁有大量部署、多點部署、快速部署等優(yōu)勢。當前，消防應急單位對于無人機雖已有部署，但部署規(guī)模還遠未普及。

3.3 重點防護，快速響應

目前無人機的響應速度是非常迅捷的，從備用狀態(tài)轉變?yōu)槠痫w前待機狀態(tài)，最快僅需不到1分鐘，空中飛行速度多數(shù)都可以達到70公里/小時甚至更高，再加上對重點防護區(qū)域的臨近部署、各單位的機動部署，對險情的反應速度是遠遠快于載人直升機或者其他地面交通工具。時間對于消防救災任務來說，絕對是異常重要的。

4.總結

消防救援的難度隨著地型和情況的不同，難度也不一樣，但消防救援是一個非常危險的工作，無人機的出現(xiàn)稱為了消防救援的最有力的工具，又是機器的出現(xiàn)就是為我們人類分擔的，用無人機消防救援，可以代替人去到人類無法到達的地方，以便更好的實施救援。在消防滅火救援工作中也不例外。將無人機技術、合理地運用在消防滅火救援工作中，能夠準確、實時地傳遞信息，實現(xiàn)靈活、有效的指揮，進而為滅火救援決策的科學制定，以及滅火救援工作的順利開展提供有力的依據(jù)。

參考文獻：

[1]王磊，王昌昊. 無人機與常規(guī)航空器維修保障的比較研究[J]. 成都航空職業(yè)技術學院學報，2018，31（2）：41-43.

[2]郭浩. 淺析無人機在消防救援中的應用[J]. 數(shù)字技術與應用，2016，（10）：94-95.

[3]王振師，周宇飛，李小川，等. 無人機在森林防火中的應用分析[J]. 廣東林業(yè)科技，2017，32（1）：31-35.

[4]康凱. 無人機在消防滅火救援工作中的應用研究[J]. 武警學院學報，2018，29（10）：27-29.

[5]陳挺. 無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景[J]. 地球，2017，（5）：288-288.