面向高層建筑的消防無人機應(yīng)用研究

劉金新 侯蓬

摘要：高層火災(zāi)治理是世界性消防安全難題。我國現(xiàn)有火災(zāi)處理設(shè)備和處理技術(shù)在面對大于50米的高層建筑火災(zāi)治理中難以充分發(fā)揮。本文正是在此基礎(chǔ)上探討面向高層建筑的消防無人機應(yīng)用研究。本文針對高層建筑火災(zāi)撲救痛點進(jìn)行分析，并總結(jié)無人機應(yīng)用在高層火災(zāi)撲救上的優(yōu)勢。希望通過本文論述有利于提高消防無人機在高層火災(zāi)撲救中的效率，更好地保證高層建筑消防安全。

關(guān)鍵詞：無人機消防裝備高層建筑火災(zāi)

引言：城市化發(fā)展帶來城市人口集中的傾向，城市人口密度逐漸增高。為了有效解決人口居住和生活需求，建筑物規(guī)模和高度都在不斷增加。目前，我國300米以上的高層建筑多達(dá)60余座，100米以上的高層建筑為兩千余棟。在對應(yīng)的電力石油等相關(guān)建筑過程中，匹配性的救援設(shè)備發(fā)展則相對緩慢，這就導(dǎo)致高層火災(zāi)撲救在我國成為難題。目前，“云梯+消防車”的形式是我國應(yīng)對高層建筑物火災(zāi)的主要辦法，但從實踐角度來講這種方式滅火效果有待提高，火情無法得到及時控制。為了充分保障人民的生命及財產(chǎn)安全，甚至對武警救援官兵造成侵害。

一、高層火災(zāi)的撲救痛點

高層火災(zāi)救援始終是消防工作的世界性困境，雖然目前救援技術(shù)和救援設(shè)備不斷發(fā)展。但在高層建筑救援中仍然難以控制這主要是因為高層建筑火災(zāi)具有“一塊兩難”的特點[1]。即火勢蔓延速度快，人員疏散困難，火災(zāi)撲救困難，這就要求滅火救援人員能夠準(zhǔn)確迅速，科學(xué)施救，最大限度挽救人員生命和降低財產(chǎn)損失。

云梯和消防車配合的救援模式在應(yīng)對高層建筑火災(zāi)救援中略顯無力，本文總結(jié)其撲救痛點進(jìn)行分析：第一：百米數(shù)量的高層消防車價格較高，數(shù)千萬的投入導(dǎo)致資源配置有限。第二，大型消防車高空作業(yè)不穩(wěn)定，高壓水槍難以控制，人員站立不安全。第三，大型建筑設(shè)備使用及維護(hù)成本較高，部分橋梁通道通過條件較差，尤其是在市中心區(qū)域大型消防車受到多種條件限制。第四，準(zhǔn)備時間較長，消防車現(xiàn)場救援存在滯后性。所以，在消防車平臺上集成大荷載無人機將消防安全設(shè)備輸送到更高度，以便應(yīng)對高層火災(zāi)救援是目前主要的發(fā)展方向。

二、消防無人機在高層火災(zāi)的應(yīng)用

（一）輔助滅火救援

突破傳統(tǒng)的火災(zāi)救援模式，使用無人機對火情監(jiān)測，生命探測、應(yīng)急出動、救援設(shè)備拋投等眾多領(lǐng)域就行輔助滅火。通過空中視角給滅火方案制定提供最真實的依據(jù)[2]。

在高層火災(zāi)救援中，應(yīng)用消防無人機具備如下優(yōu)勢。第一，無人機高空作業(yè)可以避免地形及環(huán)境阻擋，充分體現(xiàn)檢查和勘測的靈活性以及機動性，有效彌補了偵查小隊因地形限制而無法進(jìn)行工作的弊端。第二，通過消防無人機進(jìn)行勘查，有效提高勘察質(zhì)量，保證勘察效率。無人機高空作業(yè)有利于分析事故災(zāi)難的起因和關(guān)鍵點，從而為消防決策提供正確的指導(dǎo)意見。第三，有效避免人員傷亡。消防無人機作業(yè)代替人工工作，可以避免消防工作人員進(jìn)入到有毒、易燃易爆等危險場地，有效維護(hù)了消防人員的生命安全。第四，消防無人機應(yīng)用可以集成勘探模塊進(jìn)行區(qū)域化檢測，比如說針對可燃燒天然氣進(jìn)行探測，或者對有毒氣體、易燃易爆物質(zhì)等進(jìn)行遠(yuǎn)距離的分析，這種非接觸式的勘測方法有利于精準(zhǔn)定位險情的危險部位和危險程度，通過區(qū)域模塊化的檢測為救援提供數(shù)據(jù)。

（二）直接滅火

大荷載無人機可以搭載消火栓等滅火設(shè)備，對高層火情進(jìn)行直接控制。如果高層建筑發(fā)生火災(zāi)信息，通過大荷載無人機的應(yīng)用完成高空作業(yè)，充分利用數(shù)據(jù)傳感器進(jìn)行極端環(huán)境下的作業(yè)布置，為無人機荷載滅火設(shè)備提供保障條件?？梢哉f，這種滅火設(shè)備與大荷載無人機的結(jié)合是較好的，滿足了高空建筑滅火需求，極大地保護(hù)了高層建筑人民生命財產(chǎn)安全[3]。

目前，為了有效提高高層建筑火災(zāi)撲救效率。在無人機的選擇和應(yīng)用上需要具備如下標(biāo)準(zhǔn)。第一，百公斤級標(biāo)準(zhǔn)，只有大載重的無人機才能有效應(yīng)對200平方米以上的險情。第二，滿足長時間持續(xù)空中作業(yè)的需求，無論是監(jiān)測還是撲滅火災(zāi)，均需要具備較為穩(wěn)定的飛行能力?？梢哉f，滅火無人機的應(yīng)用屬于一個優(yōu)質(zhì)的防火救災(zāi)工作人員，在火災(zāi)發(fā)生的初期，無人機通過高空檢測完成高層火災(zāi)的分析和定位。在火災(zāi)撲滅的初期會代替救援人員進(jìn)行現(xiàn)場勘探，在易燃易爆和有毒缺氧等災(zāi)害場地進(jìn)行作業(yè)。火災(zāi)中后期可以通過協(xié)同方式對高空火災(zāi)撲救做出全面性的管理，可以充分配合滅火戰(zhàn)術(shù)和其他消防設(shè)備進(jìn)行協(xié)同作業(yè)。

（三）滅火戰(zhàn)術(shù)

目前消防領(lǐng)域常用的滅火戰(zhàn)術(shù)，包括以下幾項：單機單架次、單機多架次、雙機組合以及多級組合。通過大載重?zé)o人機進(jìn)行滅火，整體表現(xiàn)出控制和消滅的戰(zhàn)術(shù)原則。內(nèi)外夾擊以圍為主，相互結(jié)合，完成快速滅火。

首先，禁止火勢蔓延。消防人員會在火災(zāi)蔓延區(qū)域進(jìn)行隔離設(shè)置，在起火位置的左右兩側(cè)和下方墻體處噴灑專業(yè)滅火藥劑，防止險情四處蔓延。其次，需要將無人機調(diào)控至安全位置，確保無人機氣流不會對火場煙氣產(chǎn)生干擾的情況下進(jìn)行滅火藥劑的直接噴射。

組合方式實施滅火：為了有效保證滅火藥劑噴灑的持續(xù)，需要在起火位置的下方和左右兩側(cè)采取預(yù)留位置，也就是說通過無人機帶高壓液體滅火裝置的形式進(jìn)行滅火。在實施過程中需要充分考慮溫度對高壓液體管的作用，可以更換儲壓液體設(shè)備，或者是保持無人機機動性的措施進(jìn)行維護(hù)。

內(nèi)攻為主，內(nèi)外夾擊，以圍為主，圍移結(jié)合：無人機高層滅火體現(xiàn)靈活性和便捷性。尤其是可以和消防工作人員形成內(nèi)外聯(lián)動，在輔助消防車等設(shè)備的基礎(chǔ)上實施快速和有效的滅火行動，這種全新的無人機高層滅火手段體現(xiàn)出內(nèi)外聯(lián)動的特性。

三、無人機用于滅火的難點

（一）滅火新模式與傳統(tǒng)滅火模式的磨合

消防車和云梯組合模式是傳統(tǒng)情況下應(yīng)對高層火災(zāi)的主要手段，但是這種方法在50米以上的建筑物消防安全中作用不佳。因此，通過消防無人機搭載形式進(jìn)行滅火已經(jīng)體現(xiàn)出較好的實踐效果，這就需要在應(yīng)用中對消防工作人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。在借鑒以往滅火優(yōu)勢的基礎(chǔ)上做到新密火模式的結(jié)合，從而有效提高高層建筑滅火效率。

（二）無人機技術(shù)

無人機應(yīng)用技術(shù)是目前高層火災(zāi)救援中的新產(chǎn)品。但在實際應(yīng)用中需要充分考慮消防救災(zāi)特殊性以及火災(zāi)救援的場景需求。大荷載無人機滿足實用性標(biāo)準(zhǔn)，但在基礎(chǔ)上仍然需要做到模塊化、安全化和智能化，保證一秒內(nèi)實現(xiàn)滅火和裝載，單次作業(yè)面積100平方米以上。

結(jié)語：社會發(fā)展日新月異的今天，滅火救援工作不再局限于傳統(tǒng)的救援方式與老舊的工具，新科技、新產(chǎn)品的出現(xiàn)不斷推動滅火救援技術(shù)科學(xué)化、現(xiàn)代化，這是滿足消防救援的實際需要，也是現(xiàn)代災(zāi)害事故處置的發(fā)展趨勢。借助于科學(xué)的一體化合作平臺，無人機一定會在高層消防應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更大的價值。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳鑌，秦正楠.八旋翼消防預(yù)警無人機設(shè)計與實現(xiàn)[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2019（3）：424-427.

[3]崔彥琛，吳立志，朱紅偉，等.無人機在消防通信中的應(yīng)用研究[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2019（4）.

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勝利油田應(yīng)急救援中心特勤綜合（石化專業(yè)）應(yīng)急救援站，山東 東營 257000