消防無(wú)人機(jī)應(yīng)用研究與展望

王瑞強(qiáng)

摘要：無(wú)人機(jī)在消防滅火救援行動(dòng)中具有廣泛應(yīng)用前景，具備靈活、迅速、模塊化等諸多優(yōu)勢(shì)，特別是近年來(lái)無(wú)人機(jī)大量運(yùn)用于應(yīng)急救援行動(dòng)，取得了一些成績(jī)。使用新型的消防無(wú)人機(jī)，符合滅火救援裝備發(fā)展進(jìn)步的新形勢(shì)、新趨勢(shì)。本文主要對(duì)當(dāng)前無(wú)人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并提出了新形勢(shì)下消防無(wú)人機(jī)發(fā)展應(yīng)用的幾點(diǎn)建議，希望無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠更好地輔助作戰(zhàn)指揮與滅火救援行動(dòng)。

關(guān)鍵詞：滅火救援;無(wú)人機(jī);應(yīng)用研究

一、國(guó)內(nèi)外無(wú)人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）軍警領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

無(wú)人機(jī)技術(shù)在軍警領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，通過(guò)無(wú)人機(jī)輔助偵察、快速搜索、組網(wǎng)協(xié)同等應(yīng)用方式，極大地提升了軍警隊(duì)伍的處置能力。

（二）民用領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，無(wú)人機(jī)集訓(xùn)編隊(duì)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于燈光秀表演中，2019年高巨創(chuàng)新公司在建國(guó)70周年完成了2100架無(wú)人機(jī)集訓(xùn)表演。

（三）消防領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

相比軍警領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)消防領(lǐng)域的無(wú)人機(jī)應(yīng)用還處在比較基礎(chǔ)的階段。國(guó)家消防裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心針對(duì)各類(lèi)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，開(kāi)展了測(cè)試、論證和調(diào)研工作，并規(guī)范了消防無(wú)人機(jī)系統(tǒng)檢驗(yàn)的技術(shù)要求，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)。

二、無(wú)人機(jī)在滅火救援中的應(yīng)用

（一）偵察領(lǐng)域的應(yīng)用研究

1.城市建筑火災(zāi)的偵察

當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)力高速發(fā)展，以城市商業(yè)綜合體、高層建筑、地下建筑、大跨度建筑等為代表的現(xiàn)代化建筑迅速增加，這對(duì)消防救援隊(duì)伍開(kāi)展滅火救援行動(dòng)也提出了更高的要求。針對(duì)此類(lèi)情況，可以考慮開(kāi)發(fā)使用小型袖珍無(wú)人機(jī)，通過(guò)隨附偵察模塊，深入火場(chǎng)內(nèi)部獲取第一手信息資源從而輔助決策，為火場(chǎng)指揮員決策提供更加可靠的信息支撐。

2.石油化工火災(zāi)的偵察

由于石油化工火災(zāi)經(jīng)常出現(xiàn)爆炸與立體燃燒現(xiàn)象，危險(xiǎn)性極大。此時(shí)使用搭載偵察模塊（含圖傳系統(tǒng)和熱成像系統(tǒng)）的消防無(wú)人機(jī)實(shí)施高空偵察作業(yè)，保持較長(zhǎng)滯空時(shí)間，可以持續(xù)獲得情報(bào)同時(shí)降低人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)。

3.重大自然災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的偵察

以山體滑坡、泥石流、海嘯、地震等為代表的重大自然災(zāi)害普遍具有高突發(fā)、大范圍、廣面積、強(qiáng)破壞等特點(diǎn)，極易造成當(dāng)?shù)赝ㄐ胖袛嗪徒煌òc瘓，進(jìn)而導(dǎo)致事故現(xiàn)場(chǎng)的信息傳遞陷入堵塞。在這種情況下，外部人員會(huì)出現(xiàn)到達(dá)災(zāi)區(qū)難的問(wèn)題，內(nèi)部被困群眾會(huì)出現(xiàn)聯(lián)絡(luò)通訊難的問(wèn)題。此時(shí)如何建立內(nèi)外聯(lián)絡(luò)和了解災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)形勢(shì)就成為了救援行動(dòng)的關(guān)鍵。

（二）滅火領(lǐng)域的應(yīng)用研究

1.運(yùn)輸滅火器材裝備

在處置城郊與農(nóng)村火災(zāi)時(shí)，存在大量偏遠(yuǎn)地區(qū)，這些地區(qū)的道路交通條件不佳，第一出動(dòng)力量到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)花費(fèi)大量時(shí)間乃至出現(xiàn)難以到場(chǎng)的情況。這種情況下可以通過(guò)派遣運(yùn)輸無(wú)人機(jī)攜帶簡(jiǎn)易滅火器材先行抵達(dá)事故地點(diǎn)，控制火勢(shì)蔓延，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)初期控火的目標(biāo)。

2.精準(zhǔn)釋放滅火劑打擊火勢(shì)

某些起火位置不便于人員攀爬和靠近如變壓器、高壓線等，此時(shí)可以利用滅火無(wú)人機(jī)搭載滅火劑在控制臺(tái)的指引下迅速抵達(dá)任務(wù)區(qū)域，在空中懸停瞄準(zhǔn)火源釋放滅火劑精準(zhǔn)打擊火勢(shì)。如天龍Ⅰ號(hào)高層建筑專(zhuān)用特種消防滅火無(wú)人機(jī)具有20kg掛載能力，在20m外發(fā)射攜帶的4枚滅火彈，可以穿透厚度20mm的雙層鋼化玻璃，拋射8kg滅火劑，滅火覆蓋能力達(dá)80m2。

（三）救援領(lǐng)域的應(yīng)用研究

1.拋投功能模塊

通過(guò)拋投功能模塊，快速準(zhǔn)確地將救助裝備或物資投放給被困人員，緊急情況下可以一定程度替代拋投器的功能，安全迅速地建立救援系統(tǒng)。

2.基站功能模塊

把模塊化小型基站與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可以深入山區(qū)密林中搜索信號(hào)搭建聯(lián)絡(luò)平臺(tái)，被困人員能夠使用手機(jī)等通訊設(shè)備與外部人員直接取得聯(lián)系，可以極大提升作戰(zhàn)效能。

3.擴(kuò)音照明功能模塊

無(wú)人機(jī)可以利用擴(kuò)音模塊喊話引導(dǎo)受困群眾撤離，在夜間利用照明模塊提供不間斷、大范圍的照明保障。無(wú)人機(jī)可以搭載擴(kuò)音照明模塊，對(duì)建筑物內(nèi)人員實(shí)現(xiàn)良好的引導(dǎo)疏散效果，同時(shí)通過(guò)圖傳系統(tǒng)掌握疏散現(xiàn)場(chǎng)的整體態(tài)勢(shì)。

（四）通信領(lǐng)域的應(yīng)用研究

無(wú)人機(jī)可以通過(guò)搭載有線、無(wú)線、微波單兵、4G圖傳系統(tǒng)和后方指揮中心、動(dòng)中通、靜中通衛(wèi)星指揮車(chē)有效地開(kāi)展通信。

1.實(shí)現(xiàn)大范圍通信覆蓋

把通信中繼模塊與長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的有力保障和全面覆蓋，從而有力解決通信盲區(qū)和信道堵塞等問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)已有多家公司開(kāi)展相應(yīng)測(cè)試工作，投入市場(chǎng)只是時(shí)間問(wèn)題。

2.有效解決火場(chǎng)內(nèi)攻通信不暢

無(wú)人機(jī)在搭載通信中繼模塊后，能夠迅速建立現(xiàn)場(chǎng)通信鏈路。依靠暢通的現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，還能夠操作多臺(tái)無(wú)人機(jī)完成對(duì)火場(chǎng)人員位置的有效定位，然后由現(xiàn)場(chǎng)指揮員進(jìn)行力量調(diào)度完成科學(xué)部署和及時(shí)調(diào)整，提升整個(gè)火場(chǎng)的滅火救援效能，解決內(nèi)攻通信不暢的典型問(wèn)題。

三、建議與展望

本文從偵察、滅火、救援、通信共四個(gè)典型方面對(duì)無(wú)人機(jī)在消防工作實(shí)際中的應(yīng)用加以研究，希望能夠?yàn)橄罒o(wú)人機(jī)的發(fā)展建設(shè)提供一些可借鑒的思路。無(wú)人機(jī)由于其自身獨(dú)特的技術(shù)與平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，在可見(jiàn)的未來(lái)，其應(yīng)用前景必將更加廣闊，下面從四個(gè)方面對(duì)無(wú)人機(jī)未來(lái)發(fā)展加以展望。

（一）健全消防無(wú)人機(jī)管理機(jī)制

要在消防裝備發(fā)展總體規(guī)劃中加入無(wú)人機(jī)建設(shè)有關(guān)內(nèi)容，研究制定消防無(wú)人機(jī)建設(shè)發(fā)展規(guī)范性文件，重點(diǎn)是形成一套行業(yè)性標(biāo)準(zhǔn)和與之配套的措施，進(jìn)而建立健全研發(fā)、列裝、應(yīng)用、管理、創(chuàng)新等多方面工作機(jī)制。把上層設(shè)計(jì)作為重中之重，著重解決無(wú)人機(jī)布點(diǎn)、空域申請(qǐng)、響應(yīng)機(jī)制、實(shí)戰(zhàn)保障等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建議設(shè)立專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)從部局、總隊(duì)、支隊(duì)三個(gè)層面出發(fā)，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)消防隊(duì)伍無(wú)人機(jī)的使用與管理工作。同時(shí)，還要建立健全無(wú)人機(jī)使用的空域申請(qǐng)和報(bào)備報(bào)批制度，讓“黑飛”現(xiàn)象消失。

（二）出臺(tái)消防無(wú)人機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

新形勢(shì)下，消防救援隊(duì)伍開(kāi)展滅火救援行動(dòng)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)應(yīng)當(dāng)盡快建立健全消防無(wú)人機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)消防無(wú)人機(jī)研發(fā)、生產(chǎn)、采購(gòu)、裝備、應(yīng)用的系統(tǒng)性與規(guī)范化，形成操作應(yīng)用和維修保養(yǎng)的制度化體系。專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)人機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)有效地測(cè)試論證，滿足消防救援隊(duì)伍的實(shí)戰(zhàn)需求，確保從零部件到整個(gè)裝備體系的可持續(xù)發(fā)展。

（三）加強(qiáng)無(wú)人機(jī)人才隊(duì)伍建設(shè)

在總隊(duì)、支（大）隊(duì)、消防站三個(gè)層面建立無(wú)人機(jī)專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍，特勤消防站至少培養(yǎng)1～2名持證飛手，總隊(duì)、支（大）隊(duì)兩級(jí)培養(yǎng)3名以上持證飛手。以開(kāi)展實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練為目標(biāo)，制定《消防無(wú)人機(jī)訓(xùn)練大綱》。推動(dòng)建立“專(zhuān)常兼?zhèn)洹⒖焖夙憫?yīng)”的消防無(wú)人機(jī)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)體系，通過(guò)與合作單位的專(zhuān)業(yè)飛手定期研討交流與合作訓(xùn)練的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)應(yīng)用效能的更大提升。

（四）消防無(wú)人機(jī)實(shí)戰(zhàn)化遠(yuǎn)期構(gòu)想

1.重點(diǎn)突破無(wú)人機(jī)多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)

建議重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)多機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)應(yīng)用從單機(jī)到多機(jī)的跨越。如在大型車(chē)輛事故救援現(xiàn)場(chǎng)中，存在重大危險(xiǎn)源，搭載協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的消防無(wú)人機(jī)就能夠迅速分散執(zhí)行外圍廣播疏散任務(wù)。此外，重型無(wú)人機(jī)通過(guò)協(xié)同作業(yè)，可以執(zhí)行車(chē)輛起重任務(wù)，解決重型起重機(jī)械無(wú)法展開(kāi)作業(yè)時(shí)的應(yīng)急需要。

2.提升消防無(wú)人機(jī)智能化水平

將無(wú)人機(jī)與人工智能、GIS地理信息系統(tǒng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，利用無(wú)人機(jī)提供災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)情況，使用GIS地理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)為指揮員提供分析決策的信息資源。

3.優(yōu)化消防無(wú)人機(jī)核心性能指標(biāo)

未來(lái)通過(guò)應(yīng)用固態(tài)電池、石墨烯電池等新型電池技術(shù)甚至是小型核聚變裝置等更加先進(jìn)的能源技術(shù)，將先進(jìn)動(dòng)力源裝置和無(wú)人機(jī)平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)消防無(wú)人機(jī)續(xù)航時(shí)長(zhǎng)的新突破。

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