無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用研究

李寧

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展以及通信設(shè)備的日新月異，很多智能的科技出現(xiàn)在了人們的生活中，但是城市面臨的問題也逐漸增多，尤其是火災(zāi)的發(fā)生，不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅到生命安全。所以城市的發(fā)展同時(shí)也需要消防通信建設(shè)也需要跟上時(shí)代的步伐，需要引進(jìn)高科技幫助消防信息更好的建設(shè)，因此無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用與消防運(yùn)用而生，并且這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用過程中逐漸得到成熟，成為消防部隊(duì)的新的合作伙伴。本文重點(diǎn)討論無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于滅火救援工作中的特殊作用、功能擴(kuò)展及戰(zhàn)勤保障等內(nèi)容，為消防部隊(duì)?wèi)?yīng)用無人機(jī)進(jìn)行滅火救援提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);消防;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：D631.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）21-0180-02

0 引言

社會(huì)和科技水平的發(fā)展給人們生活提供了不言而喻的方便，同時(shí)也給消防救援工作帶來了新的難題，各種災(zāi)害事故形成多樣化，復(fù)雜化的增長趨勢，給消防人員帶來了巨大的挑戰(zhàn)和壓力，然而面對(duì)復(fù)雜的局面，面對(duì)難以控制的火情，消防人員該何去何從，是最帥的逆行還是殘忍的轉(zhuǎn)身。在新的環(huán)境下，就需要更新消防部隊(duì)的裝備，拓展消防工作職能，因此就要采用更加科學(xué)、先進(jìn)的技術(shù)。無人機(jī)在監(jiān)測與通信等方面的技術(shù)在近些年得到了不斷的更新?lián)Q代，未來的5G更為此發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此，將其應(yīng)用在消防火災(zāi)救援工作中可以發(fā)揮不容小覷的作用，為滅火救援工作提供了更好的思路和方向。

1 無人機(jī)簡介

無人機(jī)是一種低空飛行器，消防工作使用的大都用的是多旋翼無人機(jī)，因?yàn)檫@種無人機(jī)機(jī)動(dòng)性高，而且支持大幅度旋轉(zhuǎn)。消防無人機(jī)的飛行高低不是很高，一般在合適的飛行空間內(nèi)是50～1000米。這在有災(zāi)情的地方攝影是近景拍攝，其測量的精度小于1米，甚至能夠精確到毫米。在飛行中，無人機(jī)可以飛行到危險(xiǎn)地域，基本上也不會(huì)受到天氣的影響，其次成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有人力珍貴也沒有對(duì)設(shè)備有過高的要求，同時(shí)也提升了消防工作的安全性和高效性。無人機(jī)可以在高空進(jìn)行作業(yè)，視角比人要廣闊還擁有較高的分辨率，拍攝出來的圖像清晰并且可以旋轉(zhuǎn)移動(dòng)拍攝錄制，在作業(yè)過程中拍攝的各類圖像、語音和數(shù)據(jù)等都可以同時(shí)傳輸給地面，而地面上消防人員通過培訓(xùn)就可以掌握使用無人機(jī)的操控方式方法?？偟膩碇v，無人機(jī)的優(yōu)越性能加入到了消防前線是一個(gè)有力的技術(shù)支持，為險(xiǎn)情的救援也帶來了很大的希望，無人機(jī)也因此獲得了一個(gè)特別的稱號(hào)——空中機(jī)器人。

2 無人機(jī)技術(shù)優(yōu)勢

2.1 高機(jī)動(dòng)性

我國目前投入使用的滅火救援消防無人機(jī)大多都是輕型、小型的無人機(jī)，其重量大約在116千克以下，可隨身攜帶，起飛不受天氣地形影響，需要操作人數(shù)1～2人。這種小型、輕型的無人機(jī)可以在天空轉(zhuǎn)小半斤的彎，也很敏捷，可以勘測全方位角度，能把環(huán)境的因素最小化，其目的是能最快速的趕到火災(zāi)現(xiàn)場收集信息以及傳輸信息，在最快的時(shí)間里掌控了解火情，爭取寶貴的時(shí)間。

2.2 視野開闊

這種應(yīng)用于消防工作的無人機(jī)一般配備的是廣角攝像機(jī)，這種攝像機(jī)能夠?qū)χ車那闆r進(jìn)行捕捉，也可以配備兩個(gè)攝像機(jī)，360度無死角視野，可彌補(bǔ)固定視頻監(jiān)控和人員巡查可能遇到監(jiān)控死角的不足。在低空飛行中，其分辨率很高，可以傳輸給地面很清晰的畫面，還能搭載可見光、紅外成像系統(tǒng)，通過感知細(xì)微溫差呈現(xiàn)拍攝目標(biāo)，不受氣體、煙霧等遮擋限制，可完全應(yīng)用于黑夜環(huán)境，可使用與復(fù)雜地勢和嚴(yán)重災(zāi)區(qū)。

2.3 可靠高效

在面對(duì)危險(xiǎn)的險(xiǎn)情中，之前的方法都是通過消防人員的人力去前線了解情況并解救被困人員，然而現(xiàn)在無人機(jī)卻能夠在危險(xiǎn)之中做出沖鋒的首批消防力量，不僅信息可靠而且大大減少消防人員的危險(xiǎn)系數(shù)以及人力的投入。對(duì)區(qū)域內(nèi)各類建筑物及道路、水系、橋梁、工業(yè)管道、供水管道、電力線路等公共服務(wù)設(shè)施提供精細(xì)準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)和圖像能夠有效規(guī)避消防人員傷亡。

2.4 智能進(jìn)化

近些年我國的無人機(jī)的發(fā)展，不再只是遙控的操作方式，再加上5G時(shí)代的到來，無人機(jī)迎來了新生，從遙控變成了自主飛行，這就涉及到新增加的三個(gè)功能：障礙感知、智能跟隨、指點(diǎn)飛行。障礙感知系統(tǒng)是在無人機(jī)上增加了傳感器，使其在空中主動(dòng)躲避障礙物，擁有了環(huán)境感知與避障的能力，可以讓他去更加復(fù)雜的地勢。智能跟隨系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)畫面跟蹤，鎖定畫面的作用，指點(diǎn)飛行即可提前規(guī)劃好飛行路線，讓其按照消防工作人員的思路進(jìn)行自主飛行。

3 無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援中的應(yīng)用

3.1 災(zāi)情偵查的應(yīng)用

將無人機(jī)投入在消防救援中，尤其是對(duì)于一些危險(xiǎn)性較高的災(zāi)害區(qū)域，比如化工廠火災(zāi)、化學(xué)物質(zhì)爆炸、毒氣等人員不能進(jìn)入，這種情況下，消防人員是無法在第一時(shí)間進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行救援，但是無人機(jī)卻不受環(huán)境的影響，能夠在第一時(shí)間進(jìn)入并且可以采集很多可靠的信息，消防人員可以借助其傳來的音頻和傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析和展開救援，并且也讓消防人員掌握火場的火源和災(zāi)區(qū)的關(guān)鍵位置，為下一步救援計(jì)劃增加了思路[1]。

3.2 信息收集的應(yīng)用

無人機(jī)根據(jù)自身的優(yōu)勢，可以升天數(shù)架，每一架都可以安裝不同的數(shù)據(jù)檢測器對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行一個(gè)全面的數(shù)據(jù)分析然后再通過3G/4G/5G圖像傳輸給地面，用過衛(wèi)星鏈路，實(shí)時(shí)傳世給地面指揮中心，為火災(zāi)搶險(xiǎn)救援提供了及時(shí)準(zhǔn)確的信息，在最短的時(shí)間提高了勝算，也減少了一部分的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，大大的節(jié)約了救援時(shí)間也保障了救援人員的安全。

3.3 輔助救援的應(yīng)用

無人機(jī)具有極強(qiáng)的靈活性，除了其飛行操作靈活性以外，無人機(jī)上可搭載不同類型的設(shè)備，除了常規(guī)的攝像頭、擴(kuò)音設(shè)備、語言通話等設(shè)備，方便指揮員對(duì)現(xiàn)場救援人員發(fā)布命令，在緊急救援情況下，能夠快速準(zhǔn)確拋投救災(zāi)物或救生圈資給指定人員或指定地點(diǎn)。還可搭載救生衣、救生圈、進(jìn)行空投、輔助搭建水上索道、高山搜索可搭載紅外設(shè)備等，進(jìn)行輔助滅火救援的災(zāi)害處理。同時(shí)，無人機(jī)在對(duì)現(xiàn)場地形結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)搜集之后，現(xiàn)場指揮、空中喊話、人群疏散、交通疏導(dǎo)，指揮中心人員就可以為救援人員選擇一條最合理的滅火救援和逃生通道，并指揮相關(guān)人員按照通道進(jìn)行逃離，為消防人員和受困人員開出一條綠色通道[2]。

3.4 調(diào)度指揮

滅火救援這種搶險(xiǎn)工作，需要極大的人力物力，影響力大。無人機(jī)技術(shù)在運(yùn)用于消防滅火救援中，卻能體現(xiàn)出高機(jī)動(dòng)性，應(yīng)用復(fù)雜情況，起到調(diào)度指揮的強(qiáng)有力的輔助工具。在現(xiàn)實(shí)的火災(zāi)撲救現(xiàn)場，實(shí)時(shí)的災(zāi)害現(xiàn)場音視頻圖像傳輸對(duì)于指揮調(diào)度的意義是重大的，而無人機(jī)的機(jī)制彌補(bǔ)了對(duì)于救援人員無法第一時(shí)間深入的復(fù)雜環(huán)境下偵查，無人機(jī)能為各類復(fù)雜環(huán)境下的火災(zāi)撲救指揮調(diào)度提供有效的輔助決策。無人機(jī)系統(tǒng)還可使決策者查看指定點(diǎn)的時(shí)實(shí)視頻傳輸，可以將現(xiàn)場圖像通過衛(wèi)星鏈路、3G/4G/5G圖像傳輸系統(tǒng)等設(shè)備直接傳到地面指揮中心供各級(jí)決策者進(jìn)行決策，極大地提高了消防部門指揮調(diào)度的信息化水平[3]。

4 無人機(jī)技術(shù)的漏洞

雖然無人機(jī)對(duì)天氣不受太大的影響，但是遇到6級(jí)以上大風(fēng)就很難在空中維持較長時(shí)間的勘測，部分地區(qū)的溫度環(huán)境也是比較惡略，夏天40～50攝氏度，冬天-20攝氏度?，F(xiàn)在的無人機(jī)技術(shù)還需要不斷地升級(jí)不斷的更新創(chuàng)新，實(shí)力不夠過硬，再加上部分地區(qū)的信號(hào)不是很通暢導(dǎo)致信息無法傳輸給地面。另外，兼容性不夠，不全面，搭載的設(shè)備不能夠兼容，從而導(dǎo)致需要很多無人機(jī)來進(jìn)行現(xiàn)在勘測，在不同軟件支持的設(shè)備搭載時(shí)不能夠表現(xiàn)出應(yīng)用效果，還需進(jìn)行改進(jìn)。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還不夠全面，所以掌握技術(shù)的消防人員還不是很多也不是很精，所以未來可以開設(shè)訓(xùn)練無人機(jī)課程。

此外，無人機(jī)最致命的缺點(diǎn)就是續(xù)航，一般只能維持在20分鐘就要自主返回了。所以電池續(xù)航能力還有待提高，尤其是在惡略環(huán)境下，維持的時(shí)間就更短，而實(shí)際救援往往時(shí)間很長，大大限制了消防無人機(jī)的整體發(fā)展，若要促進(jìn)消防無人機(jī)的良性發(fā)展，解決無人機(jī)電池續(xù)航能力問題迫在眉睫。

5 未來時(shí)代的無人機(jī)技術(shù)在消防的應(yīng)用

三大運(yùn)營商已經(jīng)在全國多個(gè)城市試點(diǎn)運(yùn)行5G，計(jì)劃到2020年，將實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)正式商用。眾所周知5G具有高速率，低延遲，大容量的特點(diǎn)。在5G網(wǎng)絡(luò)的支撐下，新一代無人機(jī)將打破圖像傳輸和控制的時(shí)空限制，具備實(shí)時(shí)超高清圖傳、遠(yuǎn)程低時(shí)延控制、永遠(yuǎn)在線等重要能力的同時(shí)再加上5G網(wǎng)絡(luò)數(shù)字圖傳這樣可以避免斷網(wǎng)導(dǎo)致的飛機(jī)失控，帶來不必要的損失，無人機(jī)技術(shù)的前景曠闊，是新時(shí)代消防的必備工具[4]。

有了5G的技術(shù)支持，無人機(jī)技術(shù)更是如虎添翼，地面工作人員就可以云端操作無人機(jī)，4k高清圖像實(shí)時(shí)傳輸，面對(duì)大火，火場救援就會(huì)更加從容。在無人消防領(lǐng)域，當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，就需要這樣的傳輸，為地面指揮決策做出了重要的信息，全面了解火災(zāi)情況以及火源準(zhǔn)確位置進(jìn)行定點(diǎn)打擊，這種效率目前只有5G能夠做到。相信5G時(shí)代的發(fā)展無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援領(lǐng)域無人機(jī)將借助5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻采集、遠(yuǎn)程設(shè)備控制，成為消防隊(duì)員的有力幫手[5]。

6 結(jié)語

隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，如何利用無人機(jī)系統(tǒng)對(duì)消防事業(yè)提供幫助，有力支持滅火救援、搶險(xiǎn)救災(zāi)、各類突發(fā)事件處置等工作值得進(jìn)一步研究無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用，是未來的大勢所趨。無人機(jī)的優(yōu)越性能既能保障前線工作的需要也能保證工作人員的生命安全，是消防工作的中堅(jiān)力量，未來還會(huì)有更大的挑戰(zhàn)，時(shí)代的發(fā)展消防也要跟隨時(shí)代而發(fā)展，在對(duì)抗各類事故災(zāi)害尤其發(fā)揮著重要的地位，保證人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全是首要任務(wù)，完成救援任務(wù)是根本原因。所以消防部門應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)先進(jìn)的可以，熟練運(yùn)用無人機(jī)技術(shù)，充分認(rèn)識(shí)到無人機(jī)技術(shù)在滅火救援中的關(guān)鍵角色，更好的完成每一次的救援任務(wù)。居民也應(yīng)該加強(qiáng)消防意識(shí)，如何防護(hù)、逃生、等待、救援，盡可能的防止火災(zāi)的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 康凱.無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用研究[J].武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（10）：27-29.

[2] 姬東.無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用研究[J].科技展望，2016（24）：155.

[3] 毛勇，忠徐剛，丁晨.消防無人機(jī)的應(yīng)用助力消防滅火救援工作[J].中國管理信息化，2018（23）：176-178.

[4] 張曉光.淺談無人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用[J].消防界，2017（05）：14.

[5] 徐超.淺議無人機(jī)在消防滅火救援行動(dòng)中的應(yīng)用[J].無線互聯(lián)科技，2016（08）：141-142.