消防工作中多旋翼無人機的應(yīng)用探討

唐曉慶

（安徽省合肥市消防救援支隊，安徽 合肥230000）

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)快速發(fā)展，火災(zāi)形勢面臨復(fù)雜多變，如何準(zhǔn)確、快速、及時、高效地獲取現(xiàn)場信息，對消防部隊提出新要求，而隨著無人機技術(shù)逐漸成熟，無人機逐漸被應(yīng)用于各行各業(yè)，多旋翼無人機以其操作簡單、機動靈活、可靠性強等特點被用于消防滅火救援工作中。

1 多旋翼無人機簡介

根據(jù)無人機型號的大小和其飛行的高度等，國內(nèi)將無人機劃分為十一種類型，多旋翼無人機屬于其中的一類。多旋翼無人機由三個及三個以上的旋翼軸組成的一種較為特別的直升飛機。在每一個軸上都安裝有電動機，有這些電動機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生力量使飛機正常行駛。和普通的直升飛機不一樣，這種多旋翼無人機的旋翼的總距離是固定不變的。在飛機運行的時候，通過改變無人機上不同旋翼之間的轉(zhuǎn)速進(jìn)而使每一個軸的推力發(fā)生改變，最終轉(zhuǎn)變無人機行駛的方向。多旋翼無人機可以實現(xiàn)軌跡跟蹤、多機編隊等功能，飛行速度穩(wěn)定并且速度較快，還可以實現(xiàn)精準(zhǔn)的定位。

多旋翼無人機采用多個動力系統(tǒng)，從旋翼的數(shù)量上來看有三個的、四個的、六個的、八個的，甚至更多。從旋翼的形狀上來看，有X 型、Y 型等等。針對多旋翼無人機工作的優(yōu)缺點，可以分為以下幾點：

1.1 結(jié)構(gòu)簡單，便于操作

多旋翼無人機一個通用的特點就是結(jié)構(gòu)簡單，操作容易。在實際的工作中只需要將無人機的旋槳和發(fā)電機連起來，就可以是旋翼生產(chǎn)向上的升力，然后通過不同方向的轉(zhuǎn)動來對抗飛行器的扭力實現(xiàn)多個方向的轉(zhuǎn)動。

1.2 穩(wěn)定性較強

多旋翼無人機經(jīng)常采用高級定制的、質(zhì)量驕傲的無刷電機進(jìn)行調(diào)速，電池方面采用的是功率較高的鋰聚合物電池，可以為無人機飛行提供較大的動力，穩(wěn)定性較好，一般不會出現(xiàn)高空墜落的情況。

1.3 機動靈活

多旋翼無人機對起降場地的要求不高，在五分鐘左右就可以做好前期準(zhǔn)備工作并起飛，多旋翼無人機可以垂直進(jìn)行起飛和降落的特點保證了飛行器可以在較為艱難的地區(qū)直接起飛和回收，不需要提前對地形進(jìn)行檢測。

1.4 視野廣闊，功能全面

多旋翼無人機不僅可以實現(xiàn)對高空目標(biāo)物的全面的拍攝，還可以根據(jù)抓拍現(xiàn)場的實際情況對一些關(guān)鍵性和特殊性的因素進(jìn)行記錄。多旋翼無人機一般還配置紅外線燈夜視視察功能，使無人機采集信息的性能更加具有針對性和全面性，有效提升多旋翼無人機的偵查能力。

2 多旋翼無人機在消防工作中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于偵察火情

火災(zāi)現(xiàn)場是十分危險的。由于多旋翼無人機具有起飛降落靈活、操作簡易等特點，可以在復(fù)雜的火災(zāi)現(xiàn)場起飛，并在現(xiàn)場上空對火災(zāi)現(xiàn)場的情況進(jìn)行全面?zhèn)刹?，將現(xiàn)場的圖像視頻進(jìn)行及時的傳輸，為火災(zāi)指揮中心的工作人員提供相應(yīng)的信息依據(jù)，以便工作人員做出科學(xué)的、及時的決策。尤其是針對一些特殊性火災(zāi)，例如化工火災(zāi)等，也可以直接利用多旋翼無人機開展飛速測量、測位移等工作，為消防人員提供一手的資料[2]。

2.2 便于開展追蹤定位

在火災(zāi)現(xiàn)場往往是瞬息萬變的，很難對火災(zāi)現(xiàn)場的情況進(jìn)行合理的預(yù)測，多旋翼無人機可以對火災(zāi)現(xiàn)場中的危險地區(qū)進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控，實時監(jiān)測危險物品的狀態(tài)，例如可燃?xì)怏w、有毒氣體等，一旦出現(xiàn)危險問題的時候可以及時向消防人員傳遞信息，避免更大事故的發(fā)生[3]。

2.3 開展指揮調(diào)度工作

消防滅火救援工作是一項較為重大的公共事件，涉及的范圍十分廣泛，在工作中需要對救援工作開展靈活的調(diào)度。多旋翼無人機機動靈活、攜帶方便，能夠較好地實現(xiàn)消防滅火救援指揮調(diào)度的輔助工作。一般來說，在救援過程中，及時傳輸音頻、錄像等資料對于消防指揮調(diào)度工作具有十分重要的作用[4]。工作人員可以就其想要查看的地區(qū)指揮無人機去開展勘察工作，將現(xiàn)場情況傳輸?shù)街笓]總部，供各級人員開展決策，保證了決策的科學(xué)性的同時，也大大縮短了決策時間。

2.4 用于消防輔助工作

無人機除了可以開展追蹤定位、傳輸圖像信息等工作，其本身還具有一定的輔助工作能力。一是利用多旋翼無人機運載滅火劑，在變壓器、高壓線路聚集十分危險的地區(qū)，遙控指揮無人機在制定地點噴灑滅火劑，從而在保證消防人員人身安全的同時達(dá)到滅火的目的。二是在無人機上面吊掛一些簡單的防護(hù)設(shè)備，例如，防毒面具、救援繩等，幫助消防員開展被困人員的疏散、解救工作。三是在旋翼無人機上安裝擴音設(shè)備實現(xiàn)被困人員和搜救人員的直接對話，為被困人員提供有效的自救指導(dǎo)，對火災(zāi)現(xiàn)場開展疏散工作，更好地幫助火災(zāi)現(xiàn)場的被困人員開展逃生工作[6]。四是在多旋翼無人機前端一般還設(shè)置了照明裝置，當(dāng)現(xiàn)場處于昏暗的狀態(tài)時，無人機可以提升空中拍攝的下效果，同時為火災(zāi)現(xiàn)場消防人員的救援工作提供照明需求，幫助消防人員快遞確定火源及被困人員。

2.5 記錄滅火救援現(xiàn)場

無人機的錄像和拍照功能可以將整個滅火救災(zāi)工作的過程記錄下來，一方面，在滅火救災(zāi)公工作完畢之后，可以組織消防人員進(jìn)行觀看，總結(jié)出本次救災(zāi)工作中的不足和可取之處，以便進(jìn)行改進(jìn)，提高救援工作的效率。另一方面，還可以開展宣傳工作，讓人們認(rèn)識到火災(zāi)對人們的生命和財產(chǎn)都造成了巨大的威脅，提高人們的防火意識。

3 多旋翼無人機在消防工作中的改進(jìn)方向

3.1 圖像傳輸功能需完善

圖像傳輸功能采用適當(dāng)?shù)囊曨l壓縮技術(shù)、信號處理技術(shù)等將現(xiàn)場無人機上安裝的攝像設(shè)備以無線的方式傳輸?shù)娇蛻舳?。這項功能就像是無人機的眼睛，在消防工作中具有十分重要的作用。因此，在日后的工作中應(yīng)該進(jìn)一步提高圖像傳輸?shù)馁|(zhì)量，提高分辨率，當(dāng)前已經(jīng)支持4K 的分辨率，可以將其應(yīng)用在其中。

3.2 滅火救援現(xiàn)場適應(yīng)性能需加強

火災(zāi)現(xiàn)場是十分危險的，情況十分惡劣，爆炸等情況時有發(fā)生，甚至還可能出現(xiàn)刮風(fēng)、地震等情況，這就要求多旋翼無人機具有較強的適應(yīng)性能，能夠抗風(fēng)、防水、防火，因此在材質(zhì)選擇上要十分注意。在制作多旋翼無人機時，一般要求選擇耐高溫、機械強度大、耐腐蝕的材質(zhì)[7]。

3.3 輔助數(shù)字化預(yù)案編制能力需提高

在救援現(xiàn)場，對災(zāi)害環(huán)境的三維環(huán)境掌握至關(guān)重要，無人機也可發(fā)揮重大作用。針對環(huán)境和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的消防安全重點單位，應(yīng)用專用軟件對無人機的航線進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)置，通過無人機對目標(biāo)進(jìn)行傾斜攝影，基于傾斜攝影照片進(jìn)行實景三維建模。該方法可實現(xiàn)對消防安全重點單位的三維立體全方位展現(xiàn)，使得消防救援在可視化、立體化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化上更加便利，更低的成本和難度地實現(xiàn)數(shù)字化預(yù)案的編制。

4 結(jié)論

隨著無人機技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，無人機對消防滅火救援的災(zāi)情偵查、參與救援指揮、輔助救援等工作將得到更大的應(yīng)用空間，因而要全面強化無人機在消防救援工作中的科學(xué)運用。要加強無人機操作人員的培訓(xùn)，并對無人機在續(xù)航問題以及承重問題等方面進(jìn)行優(yōu)化研究，全面提升無人機的使用性能和拓展應(yīng)用范圍。