無人機在消防滅火救援工作中的應用研究

（武威職業(yè)學院，武威 733000）

傳統(tǒng)技術收單在國內消防救火現(xiàn)場，使用的較多的仍是消防云梯進行救援.然而，我國消防車云梯高度大部分停留在68米以下，僅相當于高層建筑的18層，已不能滿足超高樓層的救援需要.另外，高層消防車造價高，不易維護，城市機動性差，對高層救援有一定的局限性。因此在消防滅火救援過程中，借助發(fā)揮出無人機無人偵察手段，使得滅火救援工作能夠順利開展，已經(jīng)成為當前普遍采用的技術手段。在消防滅火救援過程中，無人機的迅速準確的技術應用，幫助火災救援得到更好的救援效果，而且避免受到干擾因素的影響，在實際的消防滅火救援中，受到火災救援現(xiàn)場指揮的好評。

1 無人機技術優(yōu)勢

無人機技術在各個領域中都得到了很意想不到的成果，其具有的優(yōu)勢和特點是傳統(tǒng)的機械設備所無法比擬的。在消防滅火救援工作中，無人機技術經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)揮出巨大的作用，對于被困的人民群眾的生命安全等予以保護。由于火災本身具有的突發(fā)性和危害性，往往在發(fā)生之后還會發(fā)生蔓延，不僅對財產(chǎn)造成危險，而且對人民群眾的生命安全造成威脅。

（1）無人機技術在火災現(xiàn)場進行救援，不論是財產(chǎn)的勘察，還是對于被困人民群眾解救，都起到了重要的作用?；馂默F(xiàn)場情況往往無法進行全面勘測，傳統(tǒng)的人工了解往往危險性較大，無人機的出現(xiàn)，解決了很多火災救援現(xiàn)場中，傳統(tǒng)方法無法克服的問題。首先，無人機維護簡單，操作簡便，在自身無需專用的起落機場的前提下，可以在危險的現(xiàn)場進行勘察和運輸。無人機的飛行只需要進行遠程操作，駕駛員不需要在現(xiàn)場冒險，而且短短的時間內就可以實現(xiàn)實際的操作，沒有任何危險。同時無人機本身制造成本比較低廉，在進行現(xiàn)場救援過程中，一旦發(fā)生危險所造成的損失較小，而且對于復雜地形來說，無人機可以隨時隨地的進行起飛和降落[1]。

無人機操作起來可以改變飛行方向，中途調整為無線操作，也可以實時操作，是無人機的特征，可以實現(xiàn)多種操作方式，并且提前進行飛行路線的預設，快速飛往現(xiàn)場進行任務的執(zhí)行，往往通過幾分鐘就可以完成?；馂牡陌竿话l(fā)性是非常顯著的，一旦發(fā)生火災，無人機就可以第一時間進入火災現(xiàn)場了解情況。在工作現(xiàn)場過程中，快速給予全方待命的消防人員已明確的指示，是無人機的特征。短時間之內無人機到達現(xiàn)場，使用機載攝像頭，對現(xiàn)場進行攝像和拍照，依靠無人機上的生命探測系統(tǒng)，還可以對被困群眾進行尋找。

（2）消防滅火救援中，無人機具有其技術優(yōu)勢，可以進行災情的偵查，在就緒消防滅火救援過程中，需要對災情進行現(xiàn)場偵查，此時無人機可以擔綱重任，進行大范圍的搜索和偵察。應對現(xiàn)場的惡劣環(huán)境，無人機可以代替消防隊員進行現(xiàn)場的偵查，并且不存在任何危險。而且相對傳統(tǒng)的人為人力偵察偵察范圍小，存在較大風險來說，無人機的效率更高，可以進行積極的偵查，并且設備使用上成本較低，一旦發(fā)生險情，也不會造成巨大的損失[2]。

（3）無人機具有機動性好的特點，可以進行監(jiān)控和跟蹤。在火災現(xiàn)場的重要設備節(jié)點和火災重點區(qū)域進行有效的監(jiān)控和跟蹤，其有效性非常強，使用過程中無人機能夠發(fā)揮出其他設備無法達到的作用，進行合理的監(jiān)控和追蹤，提高消防滅火救援工作整體效率。無人機在進行輔助救援上也能發(fā)揮出巨大作用。例如像火災救援現(xiàn)場傳遞信息，進行災情偵察和監(jiān)控跟蹤之后，全面掌握了火災現(xiàn)場。此時無人機可以向現(xiàn)場投放特殊的救援設備，有效開展火災現(xiàn)場的立即救援，其他設備上不能達到此種效果。輔助監(jiān)督的工作應用包括由于消防滅火救援工作相對復雜，全面掌握火災情況和救援情況，無人機可以對火災現(xiàn)場的多個點進行管理和監(jiān)督，及時的將現(xiàn)場的信息傳遞給后方指揮場所，滿足救援工作的實際需求，為后方指揮人員制定有效機緣策略提供參考。一旦確定被困群眾的具體方位，立刻傳輸?shù)胶蠓街笓]現(xiàn)場，由指揮現(xiàn)場的人員對于被困位置和人員的情況以及火災蔓延的程度進行判斷，快速給予前方待命的消防人員，已只是幫助消防人員迅速抵達現(xiàn)場救助被困人員。

2 無人機在火災救援現(xiàn)場的應用

（1）無人機的特點就是無人駕駛其采用飛機機體飛控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等組成，成本較為低廉，保護和維修起來比較顯變。另外由于不需要專用場地進行停放，因此無人機在危險領域進行緊急飛行任務的執(zhí)行不受任何條件的影響，包括不良氣候條件，無人機集群主要是單個個體的能力和治理情況有限的前提下，通過一定的交互和聚集，形成了無人機群體，在整體上形成集群智能[3]。

（2）無人機火情偵測系統(tǒng)方案圖。

3 無人機機群在消防滅火救援工作中的自主協(xié)同決策機制

（1）協(xié)同決策機制，通過無人機集群的執(zhí)行任務中的自組織網(wǎng)絡算法，在多機協(xié)同碰撞問題上，無人機集群能夠感知周圍的狀態(tài)，一旦發(fā)生相撞風險時，則可以進行相互排斥，并按照預定路線進行運動。

（2）協(xié)同搜索機制，可以確定好搜索的位置，對于火源大體位置信息進行勘測，得到精確位置和周邊的情況以后，在進行火源存在區(qū)域范圍內的全覆蓋，協(xié)同搜索策略的實施，為每家為無人機可以先行進行火源搜索的設置，同時劃定好搜索路徑，以確定火源位置之后，達成搜索任務的完成[4]。

（3）協(xié)同定位機制，例如采用AOA信號定位方法，對于未知節(jié)點的位置，采用相對方位和角度的方法，運用發(fā)射節(jié)點信號到達硬件設備設置的方向。在測距的定位算法上，常見有無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點自定位算法，定位精度較高，算法通訊開銷低，協(xié)同頭的滅火機制則依據(jù)飛行高度，按照自身高度層設置，飛往火源上空，在進行火源的定位和火源發(fā)生原因判斷之后，將相關信息進行發(fā)送。根據(jù)火源決策出無人機數(shù)量，按照由低到高的順序進行次序排列并且返航。

消防無人機機群基本工作流程

在接到出動命令之后，消防站確定好消防站轄區(qū)面積，在燃燒以及火災發(fā)生的區(qū)域進行火災的報警，消防站接到報警任務之后車輛出警，并攜帶消防無人機集群完成1-3架偵察無人機的路徑規(guī)劃和放飛設定。到達火災現(xiàn)場之后，偵查無人機迅速將獲取的貨場圖景信息和火場的精確定位信息進行了傳送。地面站再得到信息之后，將火勢大小和火場面積加以確定，通過地面站軟件進行滅火，無人機的起飛，以及實施情況的獲取等工作。無消防彈的面火無人機自動返航，有消防彈的無人機則根據(jù)火勢進行區(qū)域的投彈，將自身攜帶滅火彈的實時數(shù)量，發(fā)送之后再返黃地面人員在對返航的無人機進行滅火彈的天裝。偵察無人機子群則與滅火無人機子群相互進行組網(wǎng)通信，帶到明火被撲滅之后，偵察無人機還要停留在火場周圍進行監(jiān)視和評估。

4 結束語

無人機集群能夠及時掌控災害現(xiàn)場情況，在任務執(zhí)行上自主性和智能性較高，能夠幫助現(xiàn)場指揮人員對災情進行準確判斷，利用消防無人機在火災現(xiàn)場救援中發(fā)揮出巨大作用，尤其是在滅火過程中，其應用意義非常深遠。目前無人機在操作上較為簡單，復雜性還不足，技術應用尚處在初步階段，應該進行不斷的創(chuàng)新和完善，使得無人機集群在消防應用中適應實際需求，通過消防單位和研發(fā)機構的共同努力，發(fā)揮其更大的綜合效益。