應(yīng)急救援領(lǐng)域無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析

◆沈中澤

應(yīng)急救援領(lǐng)域無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及分析

◆沈中澤

（常州消防救援支隊(duì) 信息通信科 江蘇 213000）

無人機(jī)在當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展過程中無論在軍用還是在民用領(lǐng)域，均具有著較為廣泛的市場(chǎng)，其綜合應(yīng)用情景較為龐大，相應(yīng)的技術(shù)在構(gòu)建過程中形成了具有高新特性的高新技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，而當(dāng)前的市場(chǎng)需求及技術(shù)的進(jìn)步，也使得無人技術(shù)在發(fā)展中所擁有的創(chuàng)新性得以提升，基于上述角度，文章對(duì)消防無人機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜合性的探究，對(duì)當(dāng)前無人機(jī)技術(shù)在消防救援區(qū)域進(jìn)行探討，以及技術(shù)的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行綜合性的研究，希望能夠?qū)ο谰仍畔⒒l(fā)展工作起到一定程度的現(xiàn)實(shí)參考。

無人機(jī)；消防信息化；應(yīng)急救援

無人機(jī)具有體積小、造價(jià)低、使用方便、作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，也更適合“空間狹小，環(huán)境復(fù)雜或危險(xiǎn)”的任務(wù)。目前在農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、快遞運(yùn)輸、應(yīng)急救援、測(cè)繪、新聞報(bào)道、電力巡檢等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大拓展了無人機(jī)本身的用途。在消防救援方面無人機(jī)也以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)迅速發(fā)展，無人機(jī)所具有的高空立體偵察、機(jī)動(dòng)靈活、操作簡便等特性，為消防救援隊(duì)伍有效開展應(yīng)急救援和關(guān)鍵信息采集提供了技術(shù)上的便利。但隨著無人機(jī)在消防救援隊(duì)伍的普及度越來越高無人機(jī)在使用、管理、維護(hù)等方面，所帶來的各類問題也日益凸顯。

1 無人機(jī)在消防救援領(lǐng)域的需求分析

在消防救援應(yīng)用領(lǐng)域，無人機(jī)航拍為基礎(chǔ)功能，全景圖能夠快速對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視角進(jìn)行360度拍攝并發(fā)送至手機(jī)可視化，搭載全景眼鏡觀看航拍效果更加直觀。正射影像二維制圖，可快速出圖，第一時(shí)間獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)景圖，為指揮決策提供關(guān)鍵信息，需較高的平面精度和分辨率，高精度沒有要求。三維建模，應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)對(duì)模型精度和貼圖質(zhì)量沒有較高要求。災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行精細(xì)建模留存，輔助災(zāi)后火調(diào)，對(duì)模型精度和貼圖質(zhì)量要求高，盡可能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)原。三維建模適用于日常訓(xùn)練，通過積累對(duì)城市重點(diǎn)單位建筑開展三維建模，模型精度和貼圖質(zhì)量要求高。

2 無人機(jī)在消防救援領(lǐng)域的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用得以進(jìn)一步體現(xiàn)

常州消防支隊(duì)及轄區(qū)各大、中隊(duì)主要配備了大疆精靈、御2及御行業(yè)版3款小型無人機(jī)，同時(shí)配備了一臺(tái)中型無人機(jī)。無人機(jī)主要有拋投、航拍、全景圖、正射影像、三維建模、夜視熱成像等應(yīng)用。在天氣條件良好條件下無人機(jī)開展飛行任務(wù)，起飛條件只需要幾平米空地，周圍無突出障礙物即可，在低空作業(yè)時(shí)，受氣候條件限制非常小，獲取影像速度快，在2公里范圍內(nèi)穩(wěn)定可靠發(fā)揮偵查作用。常州市轄區(qū)內(nèi)一旦發(fā)生重大災(zāi)情，尤其是支隊(duì)?wèi)?yīng)急通信前途保障分隊(duì)到場(chǎng)后，會(huì)進(jìn)行統(tǒng)一飛行管理和任務(wù)部署。消防隊(duì)伍內(nèi)部通過臨時(shí)建群或?qū)χv機(jī)詢問的方式來進(jìn)行飛行管理和任務(wù)部署。

2020年7月14日，江蘇省常州市警方接到一名女子家屬的報(bào)警電話。根據(jù)該女子家屬提供的信息，警方通過路面監(jiān)控確認(rèn)，在當(dāng)天下午4時(shí)50分該名女子背著包獨(dú)自走入了空曠的蘆葦蕩，疑似服用藥物要自殺。公安接到報(bào)警信息之后迅速開展搜索救援，但是警方并不能夠通過監(jiān)控得出該女子所在的具體位置。而隨著天色逐漸變暗，溫度也逐漸下降，這會(huì)對(duì)該女子的生命健康構(gòu)成更大的威脅。隨后常州公安撥打了119指揮中心電話，稱需要消防員提供無人機(jī)的技術(shù)支持。因?yàn)榍捌谝呀?jīng)持續(xù)了4個(gè)小時(shí)左右的搜救，未能準(zhǔn)確找到該女子所在地，消防無人機(jī)到場(chǎng)后立即起飛大疆御2雙光版無人機(jī)，從高空開始偵查，到達(dá)蘆葦蕩正上方后，迅速開啟紅外熱成像功能，顯示器上的深淺不一的紅紫色塊代表了不去區(qū)域的溫度分布，夜間地面溫度較低，與人體37.5度有明顯的差異，5分鐘左右，南環(huán)路消防救援站的無人機(jī)飛手就發(fā)現(xiàn)了一處紅點(diǎn)。切換至視頻光圖像后，清晰地看到一個(gè)人躺在蘆葦蕩中央，通過無人機(jī)指引警方也迅速鎖定了位置并成功救出這名女子。

在這個(gè)應(yīng)用當(dāng)中，采取無人機(jī)搜救的方式可以減少人員、搜救犬調(diào)遣和集合的時(shí)間，同時(shí)節(jié)省財(cái)力。并且直接采用無人機(jī)搭載紅熱成像相機(jī)的方式，可以有效應(yīng)對(duì)天色已晚而人眼較難發(fā)現(xiàn)被困女子的問題。在天色漸晚、范圍較廣的環(huán)境之下，無人機(jī)救援展現(xiàn)出在速度、搜救范圍、危險(xiǎn)性、成本方面的突出優(yōu)勢(shì)。

3 對(duì)技術(shù)瓶頸進(jìn)行綜合研究

無人機(jī)作為新興發(fā)展產(chǎn)業(yè)，在消防救援應(yīng)用領(lǐng)域已處于初期探索和中期應(yīng)用階段，已成為當(dāng)前主要輔助決策指揮手段之一。同時(shí)，在實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中，主要存在未與現(xiàn)有自建系統(tǒng)有效融合、拍攝成果輸出效率低、展示困難等問題。

現(xiàn)場(chǎng)飛行環(huán)境復(fù)雜。大疆無人機(jī)在系統(tǒng)設(shè)置上設(shè)置了禁飛區(qū)、限飛區(qū)等功能，但仍然存在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境不利于無人機(jī)飛行。2020年10月24日，技術(shù)人員在愛琴海大型商業(yè)綜合體飛行保障中，一臺(tái)無人機(jī)炸機(jī)，經(jīng)分析原因，主要是由于飛手在城市建筑三維建模飛行途中，對(duì)建模主體航線規(guī)劃時(shí)，未考慮到周邊建筑高度，航拍高度設(shè)置有誤，導(dǎo)致飛行過程中撞到周邊建筑炸機(jī)。同時(shí)，對(duì)城市部分建筑密集場(chǎng)所，也會(huì)發(fā)生GPS信號(hào)干擾或者信號(hào)中斷等情況，影響無人機(jī)航拍及三維建模。

建模輸出效率較低。災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的全景、正射、三維建模等圖像輸出可以極大提升災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的輔助決策能力，目前所采用的建模流程主要為傳統(tǒng)的圖像采集-數(shù)據(jù)導(dǎo)出-現(xiàn)場(chǎng)建模-模型上傳與分享-模型展示，由于數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)導(dǎo)出、現(xiàn)場(chǎng)建模、模型上傳與分享均需要煩瑣的操作過程，并消耗大量的時(shí)間。尤其是現(xiàn)場(chǎng)建模，除了需要配備性能較高的圖形工作站現(xiàn)場(chǎng)建才能較快完成模任務(wù)外，災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)也往往難以提供良好的現(xiàn)場(chǎng)建模環(huán)境，不良天氣影響、現(xiàn)場(chǎng)供電不足、裝備攜行困難等都是現(xiàn)場(chǎng)建模的不便因素，并帶來了極大的工作量。另一方面，消防救援過程中對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)模型需求是“求快多于求精”，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面?zhèn)鬏敹嘤谌S建模，圖像的高精度建?？捎糜诤笃趹?zhàn)評(píng)復(fù)盤所需，而現(xiàn)場(chǎng)指揮作戰(zhàn)所需以無人機(jī)實(shí)時(shí)圖像傳輸為主。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)畫面

飛控平臺(tái)數(shù)據(jù)孤島。當(dāng)前消防無人機(jī)所應(yīng)用的飛控平臺(tái)多與無人機(jī)品牌相對(duì)應(yīng)，無人機(jī)采集的各類畫面需通過與圖綜平臺(tái)的配套終端進(jìn)行硬連接的方式回傳至后方，大大增加了飛手工作量，影響了任務(wù)執(zhí)行效率，附加傳輸終端的方式對(duì)無人機(jī)飛手的操作也帶來了極大不便。無人機(jī)所采集的圖像、模型以及無人機(jī)狀態(tài)信息是滅火救援指揮決策的重要依據(jù)，需及時(shí)回傳至后方指揮中心，缺乏與消防內(nèi)部圖綜、實(shí)戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的融合性。同時(shí)，針對(duì)消防行業(yè)應(yīng)用，缺少一個(gè)可視化實(shí)景三維數(shù)據(jù)云管理平臺(tái)，市場(chǎng)上比較成熟且常用的三維數(shù)據(jù)管理平臺(tái)主要為Wish3D-Earth，可借鑒針對(duì)消防行業(yè)應(yīng)用開發(fā)。

4 結(jié)語

在當(dāng)今時(shí)代發(fā)展之下，我國的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)得到了有效的優(yōu)化發(fā)展，并且其自身整體行業(yè)的創(chuàng)新能力突出，使其自身在諸多領(lǐng)域得到了進(jìn)一步的應(yīng)用?；仡櫹罒o人機(jī)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的發(fā)展歷程，特別是2018年以來，基于無人機(jī)智能運(yùn)用的“數(shù)字化”應(yīng)急通信裝備應(yīng)用，已經(jīng)成為消防近兩年面對(duì)的新階段、新課題。而無人機(jī)在發(fā)展過程中所有的前景得以進(jìn)一步的拓廣，在消防救援領(lǐng)域?qū)⒂枰愿訌V泛性的應(yīng)用，其技術(shù)的優(yōu)化，也將使消防無人機(jī)的應(yīng)用趨勢(shì)能夠獲得有效的支撐。

[1]楊懷宇.5G通信技術(shù)促進(jìn)軍用無人機(jī)發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2020（12）：92-93.

[2]姚抒含，劉楠，徐金濤，等.無人機(jī)遙感海洋監(jiān)測(cè)技術(shù)及其發(fā)展策略[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（下），2020，9（4）：54.

[3]熊峻堯.無人機(jī)遙控技術(shù)及航拍應(yīng)用與發(fā)展[J].數(shù)字化用戶，2019，25（2）：28，32.