無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用研究

喬瑛娜

摘要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和演變，無(wú)人機(jī)技術(shù)已成為當(dāng)代先進(jìn)技術(shù)之一，在很多領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用，特別是在消防滅火救援過(guò)程中，可以提高滅火救援的效率，展現(xiàn)無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。本研究介紹了無(wú)人機(jī)的現(xiàn)狀、功能、特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，探討了無(wú)人機(jī)應(yīng)用于滅火救援工作中的功能實(shí)現(xiàn)、功能擴(kuò)展及戰(zhàn)勤保障等，為消防規(guī)范化、程序化、現(xiàn)代化應(yīng)用無(wú)人機(jī)開展滅火救援提供技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī);消防救援;滅火技術(shù);應(yīng)用研究

1引言

消防無(wú)人機(jī)具有無(wú)人駕駛、無(wú)視地形、高空俯視視角廣闊、控制靈活、搭載多種探測(cè)設(shè)備等諸多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在消防領(lǐng)域有著不可替代的應(yīng)用價(jià)值，在高溫火場(chǎng)上空或受空氣、溫度、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素影響，消防人員無(wú)法靠近風(fēng)險(xiǎn)較高區(qū)域時(shí)，消防無(wú)人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)火情監(jiān)控、投送救援物資以及基礎(chǔ)滅火等重要工作，可以有效提高滅火救援的實(shí)戰(zhàn)效能，大大降低人員救援風(fēng)險(xiǎn)。在滅火救援過(guò)程中，無(wú)人機(jī)迅速準(zhǔn)確的技術(shù)應(yīng)用，讓火災(zāi)救援取得更好的救援效果，避免受到干擾因素的影響，在實(shí)際消防滅火救援中，受到火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)指揮的一致好評(píng)。

2簡(jiǎn)析無(wú)人機(jī)的基本情況和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1災(zāi)情偵查

在無(wú)人機(jī)設(shè)備上搭載遠(yuǎn)程監(jiān)察設(shè)備，如紅外傳感設(shè)備、高清攝像頭、有毒有害氣體濃度傳感設(shè)備、溫度檢測(cè)設(shè)備等，可以有效對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。我國(guó)航天科工集團(tuán)推出的第三代紅外偵測(cè)無(wú)人機(jī)設(shè)備，可以搭載紅外熱成像儀，針對(duì)高層建筑起火，有效提供外部偵查效果。同時(shí)，超大的復(fù)雜能力可以實(shí)現(xiàn)滅火彈投擲功能。江蘇鴻鵠無(wú)人機(jī)應(yīng)用科技有限公司研發(fā)的SKY-WALKER系列無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載三光三軸光電吊艙、傾斜攝影相機(jī)、多組分氣體檢測(cè)、高功率探照燈、聲光廣播等模塊，實(shí)現(xiàn)了與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，可對(duì)消防安全重點(diǎn)單位進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和災(zāi)時(shí)災(zāi)情監(jiān)測(cè)與輔助救援等。

2.2森林防火監(jiān)測(cè)

森林火災(zāi)發(fā)生具有較高的突發(fā)性，火災(zāi)后果較為嚴(yán)重，其滅火救援活動(dòng)也存在較高的難度，傳統(tǒng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)措施和技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)工作。而消防無(wú)人機(jī)技術(shù)的問世，有效彌補(bǔ)了我國(guó)在森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中的技術(shù)缺失。吉林工程技術(shù)學(xué)校研發(fā)的全新無(wú)人機(jī)預(yù)警裝置，可以在千米以上的高空中精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)森林起火點(diǎn)，并利用自身裝載的滅火彈進(jìn)行初步滅火，同時(shí)將火災(zāi)影像傳回指揮部。

2.3輔助滅火和應(yīng)急救援

伴隨無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是無(wú)人機(jī)承載能力以及遙感范圍技術(shù)的不斷突破，讓無(wú)人機(jī)技術(shù)可承載更多的設(shè)備與儀器，實(shí)現(xiàn)更多輔助滅火的消防功能。2013年，澳大利亞率先研發(fā)的無(wú)人機(jī)水泡滅火設(shè)備，通過(guò)全新動(dòng)力架構(gòu)下的承載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大重量的垂直升降、噴射水及滅火劑，實(shí)現(xiàn)了滅火功能。我國(guó)自主研發(fā)的四旋翼無(wú)人機(jī)設(shè)備，通過(guò)加裝導(dǎo)航系統(tǒng)以及聲波發(fā)生系統(tǒng)，可以向火源發(fā)生30-60赫茲的高頻滅火聲波，通過(guò)聲波擊打，隔離氧氣以及可燃物，實(shí)現(xiàn)阻燃作用。長(zhǎng)安大學(xué)設(shè)計(jì)的—種基于無(wú)人機(jī)的滅火控制系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)顯示影像信息，并對(duì)無(wú)人機(jī)攝像鏡頭、滅火系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)進(jìn)行有效控制。國(guó)家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心在對(duì)各類無(wú)人機(jī)產(chǎn)品跟蹤調(diào)研、科學(xué)論證和模擬測(cè)試的基礎(chǔ)上，形成了消防無(wú)人機(jī)系統(tǒng)檢驗(yàn)的技術(shù)要求及試驗(yàn)說(shuō)明，主要包括消防功能、飛行性能、環(huán)境適應(yīng)性能、電磁兼容性能等50余項(xiàng)，并于2016年8月正式受理消防無(wú)人機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的檢驗(yàn)申請(qǐng)。

3應(yīng)用無(wú)人機(jī)進(jìn)行消防滅火救援存在的技術(shù)問題和不足

3.1無(wú)人機(jī)設(shè)備適用性較弱，環(huán)境要求高

無(wú)人機(jī)設(shè)備屬于高精密設(shè)備之一，對(duì)適用環(huán)境有較為苛刻的需求，而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分復(fù)雜惡劣，其風(fēng)場(chǎng)、煙霧、溫度以及爆炸產(chǎn)生的震蕩波等因素均對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備造成影響，有可能發(fā)生故障甚至墜機(jī)事故。

3.2模塊化集成和兼容性不強(qiáng)

現(xiàn)階段我國(guó)沒有消防專用的無(wú)人機(jī)設(shè)備，均為普通無(wú)人機(jī)設(shè)備加裝各類設(shè)備儀器進(jìn)行消防作業(yè)，而攜帶過(guò)多不同功能模塊設(shè)備的無(wú)人機(jī)，在工作中不同模塊之間存在相互干擾的情況，導(dǎo)致模塊功能受限或失控的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3.3消防無(wú)人機(jī)在續(xù)航、載重、防爆等方面的技術(shù)仍不成熟

近年來(lái)，雖然無(wú)人機(jī)續(xù)航能力有了顯著提高，但給予消防無(wú)人機(jī)設(shè)備的預(yù)期作戰(zhàn)時(shí)間，無(wú)人機(jī)續(xù)航能力仍然不夠充足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)作業(yè)能力?，F(xiàn)階段無(wú)人機(jī)設(shè)備承載能力雖然可以滿足各類儀器設(shè)備的重量需求，但仍無(wú)法直接攜帶水、藥、粉等滅火材料進(jìn)行直接滅火。同時(shí)，無(wú)人機(jī)的防爆能力不夠強(qiáng)，無(wú)法進(jìn)入有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)所進(jìn)行作業(yè)，且大多數(shù)無(wú)人機(jī)不具備智能化避障技術(shù)。

4無(wú)人機(jī)進(jìn)行消防滅火救援工作的具體應(yīng)用

4.1專業(yè)化

根據(jù)不同類型火災(zāi)對(duì)無(wú)人機(jī)的實(shí)際需求，研發(fā)出對(duì)應(yīng)功能的專用消防無(wú)人機(jī)設(shè)備，是消防無(wú)人機(jī)發(fā)展的重要趨勢(shì)。立足差異化、專業(yè)化的無(wú)人機(jī)發(fā)展理念，設(shè)計(jì)出有技術(shù)側(cè)重點(diǎn)的專業(yè)無(wú)人機(jī)設(shè)備，如森林火災(zāi)的探測(cè)中，由于森林面積普遍較大，對(duì)無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力以及控制范圍有較高的需求，因此森林檢測(cè)用無(wú)人機(jī)應(yīng)側(cè)重于其續(xù)航能力和遙感范圍。對(duì)于石油化工火災(zāi)消防使用無(wú)人機(jī)時(shí)，應(yīng)重視其對(duì)可燃?xì)怏w以及有毒有害氣體的檢測(cè)能力，對(duì)于地震、山丘、水域的消防無(wú)人機(jī)，應(yīng)重視起承載能力，以求滿足更高的物資投放需求。

4.2智能化

現(xiàn)階段的消防無(wú)人機(jī)設(shè)備通過(guò)安裝承載對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)以及消防設(shè)備，并植入預(yù)定的控制程序，實(shí)現(xiàn)多種消防功能。但該方法也導(dǎo)致無(wú)人機(jī)設(shè)備在任務(wù)執(zhí)行時(shí)缺少必要的變通能力，出發(fā)后只能按照預(yù)定程序繼續(xù)操作執(zhí)行，火災(zāi)消防現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境瞬息萬(wàn)變，因此應(yīng)建立智能化的控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況讓機(jī)載設(shè)備自動(dòng)調(diào)整自身參數(shù)以及任務(wù)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的消防監(jiān)測(cè)作用。

4.3一體化

消防無(wú)人機(jī)一方面要實(shí)現(xiàn)火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)信息的實(shí)時(shí)立體化展示，另一方面要能夠參與特殊地點(diǎn)的輔助滅火，同時(shí)還應(yīng)具備為被困人員提供一系列輔助應(yīng)急救援的能力。只有“三位一體”的消防無(wú)人機(jī)才能滿足救援現(xiàn)場(chǎng)全方位作業(yè)的客觀需求。

4.4量產(chǎn)化

消防無(wú)人機(jī)技術(shù)在我國(guó)屬于高新技術(shù)之一，機(jī)載設(shè)備儀器生產(chǎn)安裝成本較高，無(wú)法進(jìn)行大面積生產(chǎn)和普及，同時(shí)在使用過(guò)程中其高昂的維護(hù)成本，也讓多數(shù)持有單位輕易不會(huì)使用無(wú)人機(jī)消防設(shè)備。我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備以及機(jī)載儀器的生產(chǎn)技術(shù)、成本控制研究，對(duì)于無(wú)法良好控制的高成本環(huán)境應(yīng)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的技術(shù)替代研究，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)設(shè)備的量產(chǎn)，從而全面普及應(yīng)用消防無(wú)人機(jī)。

4.5普及化

無(wú)人機(jī)設(shè)備是當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的一種航空攝錄電子設(shè)備，它是在我國(guó)科學(xué)技術(shù)研究能力不斷提升背景下產(chǎn)生的一種新型飛行設(shè)備，根據(jù)自身應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，它可以應(yīng)用在復(fù)雜地形的監(jiān)測(cè)，但當(dāng)前無(wú)人機(jī)操作程序?qū)ΜF(xiàn)有人員的技術(shù)能力要求比較高，在實(shí)際應(yīng)用無(wú)人機(jī)開展各項(xiàng)工作時(shí)，應(yīng)該針對(duì)不同領(lǐng)域的工作，特別是消防救援，對(duì)相關(guān)人員開展一系列操作知識(shí)和技能專業(yè)培訓(xùn)。

5結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)能夠及時(shí)掌控火災(zāi)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況，在消防任務(wù)執(zhí)行中自主性和智能性比較高，能夠配合火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)指揮人員對(duì)災(zāi)情進(jìn)行實(shí)時(shí)有效準(zhǔn)確預(yù)判。目前，幾乎所有無(wú)人機(jī)在操作上都較為簡(jiǎn)單，技術(shù)尚處在初級(jí)階段，今后，應(yīng)不斷創(chuàng)新和完善，讓無(wú)人機(jī)在消防救援應(yīng)用中適應(yīng)實(shí)際需求，通過(guò)消防單位和研發(fā)機(jī)構(gòu)的共同努力，發(fā)揮更大綜合效益。