無人機在消防滅火救援通信中的作用

趙強

摘要：在滅火救援過程中，無人機有靈活、準確、高效的偵查特點，對輔助決策具有重要作用。無人機能在復雜環(huán)境下保障通信暢通，回傳災害現(xiàn)場情況，定位救援人員難以到達的災害部位，推動消防救援工作安全、高效開展?；诖?，文章探討了無人機的技術優(yōu)勢以及在消防通信中的意義，分析了無人機在消防通信中的有效應用，研究了無人機在救援中的應用實例，以此為提升消防通信的整體水平提供一定借鑒和參考。

關鍵詞：無人機;消防通信;消防救援;災情

無人機，是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱。與載人飛機相比，無人機具有體積小巧、造價低廉、使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場生存能力較強等優(yōu)勢，尤其是在極端復雜環(huán)境下，利用無人機偵察能減少作戰(zhàn)偵察人員傷亡，提高消防救援的時效性。

我國無人機性能指標不斷提升，日益令人矚目，已經(jīng)形成了品種齊全、功能多樣的完備系列，近年的珠海航展和北京航展成為中國無人機的最佳秀場，“翼龍”“天翼”“夜鷹”“鷂鷹”“大疆”等多種型號、多種用途的無人機接連不斷研制展出，并應用于各個領域，發(fā)揮重要作用。國產(chǎn)無人機在軍用領域大放異彩的同時，其用途逐漸從軍用領域向民用領域拓展。無人機在消防救援通信中具有重要意義。

消防領域使用的無人機可以在惡劣的自然條件下，利用簡單條件低空飛行，能第一時間響應、第一時間作業(yè)，能夠在很短時間內(nèi)回傳現(xiàn)場情況，便于救災指揮部掌握災情，為消防救援隊伍進行災情分析、實施救援提供及時有效的決策參考。例如，在山地、隧道等復雜救援環(huán)境中，車輛無法通行，依靠人員徒步抵達現(xiàn)場耗時太長，而使用無人機很短時間內(nèi)就能完成巡查。消防救援隊伍在滅火救援中，越來越重視無人機的使用，圍繞滅火救援作戰(zhàn)不斷升級改造的無人機，將有利于大幅減少消防員和群眾的傷亡，不斷提升消防救援隊伍滅火救援作戰(zhàn)能力和通信能力。

一、消防無人機的技術優(yōu)勢

當前科研技術人員已經(jīng)把飛控平臺和前后臺視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)等技術應用到了無人機當中，可以實現(xiàn)對無人機的長時間應用，幫助工作人員完成空中監(jiān)控并實施輔助救援。在滅火救援行動中，無人機的應用可以實現(xiàn)火情報警和定點持續(xù)監(jiān)控以及智能分析等，具體來說，無人機在滅火救援行動中的應用具有以下幾方面技術優(yōu)勢：

第一，較為機動靈活。小型無人機重量較輕，通常在100kg以下，且操作人員較少，一到兩人便可完成對小型無人機的操作任務。由于小型無人機重量較輕，在消防救援活動中能夠順利被攜帶至事故現(xiàn)場，迅速投入到救援活動中。另外，無人機的飛行速度控制方便，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活機動，迅速到達指定地點，并且反應快，如果周圍無突出障礙物，無人機的起飛條件僅需要幾平方米的空地，對于環(huán)境條件較差的救援行動意義重大。

第二，視野較為廣闊?，F(xiàn)階段，在無人機研發(fā)過程中，已經(jīng)嘗試將寬帶和數(shù)據(jù)鏈技術應用其中，移動網(wǎng)絡應用于無人機技術拓寬了無人機的勘察視野，保障了無人機能全方位勘查現(xiàn)場，即使在黑暗的環(huán)境中也能完成勘測任務，這一操作較好地彌補了人工勘測的不足。若在無人機中配備熱成像和紅外等夜視功能，低空飛行時無人機還可以完成跟蹤拍攝任務，這能提高消防部隊搶險救援的工作效率。

第三，操作較為簡單。一般情況下，操作者可利用遙控，通過遠程視頻傳輸功能及控制系統(tǒng)，操作無人機進行實時監(jiān)控、追蹤、勘察情況。在實際操作時，用戶可根據(jù)自身需要，將無人機客戶端接入公共網(wǎng)絡，以此拓寬無人機的操作途徑，實現(xiàn)對無人機多種載體的有效控制，如利用平板電腦、手機等操作無人機，將無人機操作便利化，使其更加便捷地服務于各個領域。

第四，較為安全可靠。無人機使用的限制條件少，環(huán)境要求低，即使在暴雨和高溫環(huán)境下也能實現(xiàn)有效應用。具體到消防救援活動中，無人機能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)救援中存在的短板，提高救援活動的安全性。無人機通過對現(xiàn)場實際情況的跟蹤拍攝，為消防事故救援決策的制定提供相應的依據(jù)，盡可能避免擴大災情，減少人員傷亡。

第五，適應、生存能力強。無人機不用受人的因素限制，因此在極端惡劣的火場環(huán)境下，能夠更好完成任務并實現(xiàn)“零傷亡”的目標。無人機在工作中沒有飛行員的參與，在設計無人機時也就不用考慮預留駕駛員位置，所以無人機的結(jié)構(gòu)具有較大靈活性，只要充分考慮其飛行動力，在滿足空氣動力學的基礎上盡可能滿足其豐富多樣的結(jié)構(gòu)，還可以著重采用各類隱身措施，以此提高無人機防雷達、防紅外、防目視等方面的能力。由于無人機沒有駕駛員的過載承重力，在實際操作中可以依環(huán)境、地勢、場所、災情等因素，靈活調(diào)整飛行動作來進行戰(zhàn)場規(guī)避和突防，這些特點使無人機的戰(zhàn)場生存能力得以提高。此外，無人機的起飛、著陸方式靈活多樣，受限制條件較少，普遍用于偵察、勘測的小巧型無人機均可采取各種方式進行發(fā)射和回收（包括空中發(fā)射、空中回收），對起飛平臺的要求較低。

二、無人機在消防通信中的意義

目前已有的無人機能夠進行精準、直觀的現(xiàn)場監(jiān)測，進行全面的火場分析，獲取完整數(shù)據(jù)，輔助指揮者制定解決方案，使事故得到及時、有效的救援。在消防通信工作中注重科技力量的應用，可以有效提升消防救援隊伍的作戰(zhàn)效能。隨著無人機技術的發(fā)展，消防通信工作者意識到了無人機對工作效能提升的作用，他們漸次加大了無人機的應用范圍。無人機集合了“遙測遙控技術、通信技術、遙感傳感器技術、GPS差分定位技術等諸多優(yōu)勢，”[1]其機身配有高分辨率的攝像頭，能夠根據(jù)操控者要求拍攝定位地區(qū)情況，并通過網(wǎng)絡傳輸功能，與地勤保障系統(tǒng)進行聯(lián)合，進而精準、持久地對目標進行監(jiān)測。無人機可以從多方位、多視角觀察火災現(xiàn)場，實時傳輸偵察信息，為救援人員開展火場偵查、制定滅火救援方案、控制火情蔓延等工作提供有效的信息支援。在火災救援中，無人機可以將事故現(xiàn)場與救援指揮者、指揮中心連接起來，使指揮者在最短的時間內(nèi)提取有價值的信息和數(shù)據(jù)，對災情做出預判，進而制定救援方案，指揮救援活動順利開展，也為戰(zhàn)勤提供良好保障，使其能夠及時掌握火情，并快速撤離災情現(xiàn)場，避免傷亡情況的發(fā)生。在消防隊伍使用無人機進行火場偵查與監(jiān)測、拋投救援物資等通信和救援工作中，無人機均發(fā)揮重要作用。

三、無人機在滅火救援通信中的應用

首先，無人機能夠多角度觀察和實時反饋事故圖像信息。消防救援人員在抵達災情現(xiàn)場后，需要及時、全面了解現(xiàn)場情況，如事故地點、有無人員被困、最佳救援路線等信息。無人機可以開展災情探測，實時獲取事故現(xiàn)場多角度的視頻資料，對重點領域從不同高度、角度加以監(jiān)測，獲取大量圖像數(shù)據(jù)，然后借助無線通信網(wǎng)絡將信息反饋到指揮員，便于消防隊伍了解災情現(xiàn)場位置及具體情況，為制定救災策略提供信息。在無人機反饋的圖像視頻中，指揮員能觀察到更廣泛的視野范圍，在開展救援活動時，指揮員可以通過無人機部署救援力量，避免偵查人員盲目涉險，有利于減少作戰(zhàn)人員傷亡和提升救援效率。

圖1? 無人機遠程拍攝火災現(xiàn)場

其次，無人機通信設備有較好的中繼和集成作用。在高海拔等通信條件惡劣的環(huán)境下，“利用無人機擔當通信中繼，例如在地震、山岳等有通信阻斷的環(huán)境下，利用無人機集成轉(zhuǎn)信模塊，充當臨時轉(zhuǎn)信臺，從而使得極端環(huán)境下建立起無線通信的鏈路” [2]，有助于無線信號的接收和傳輸。通過無人機加強消防通信，可以在通信模塊及時傳達語音指令，當面對電話或者指令轉(zhuǎn)移的情況，同樣能夠在第一時間傳遞出準確的信息。在同一臺無人機設備中，“可以傳輸圖像內(nèi)容、語音內(nèi)容、聲光信號等內(nèi)容，這種方式可以高效傳遞信息，而且具有較高的保真性能和抗干擾性能”[2]，有利于促進作戰(zhàn)溝通和交流。

圖2? 無人機實時監(jiān)測火災救援現(xiàn)場

最后，要正確認識無人機的紅外探測功能。無人機在紅外探測模式下，可以探測和生成事故區(qū)域內(nèi)的溫度，形成溫度分布圖表面的溫度場，并將這一信息及時傳遞給消防隊員，使救援人員充分了解到火災現(xiàn)場的滅火情況，便于及時合理部署，調(diào)整滅火方案。但是在實戰(zhàn)中，這種具備紅外探測功能的無人機在傳輸畫面到后方指揮部時存在弊端，無法做到同步把握事故現(xiàn)場的災情嚴重程度，現(xiàn)場指揮員觀察到的煙勢和火勢是有區(qū)分的，但無人機在紅外模式下，畫面成像以溫度為依據(jù)，高溫濃煙也呈現(xiàn)類似火的效果，這就容易夸大火災情勢，誤導依托視頻指揮調(diào)度的后方指揮部人員。所以，后方指揮部這個“大腦”，在收到無人機傳輸?shù)募t外模式畫面后，也要同現(xiàn)場指揮員保持不間斷通信，聽取現(xiàn)場對災情的描述，把無人機的高空“電子眼”同現(xiàn)場救援人員的平面“肉眼”看到的情況有效結(jié)合起來，才能做出正確的災情判斷，制定完善、周密的戰(zhàn)斗方案。

四、無人機在滅火救援和通信保障中的應用實例

2011年云南盈江地震后，低空無人機完成災區(qū)航拍任務，使救災指揮部第一時間獲得了震后20km2、0.1m高分辨率的50分鐘的災區(qū)航拍影像，并第一時間傳回北京，為國家實施災害救援、進行災害評估和重建提供了可靠的決策依據(jù)，其救援通信作用開始引起消防隊伍廣泛重視。

2021年鄭州暴雨，在處置地鐵積水事件時，消防救援人員操控無人機鉆入隧道飛行數(shù)百米，為搶救人員探明道路并保障安全。在河南洪災救援中，全國多地的隊伍帶著無人機火速援馳，把無人機參加消防救援的多樣化應用推向了一個高峰。

2022年5月中旬，中部某省一機器配件公司廠房發(fā)生火災，起火建筑面積約6000m2，過火面積500m2，現(xiàn)場火勢猛烈伴有大量濃煙。廠房負責人對廠房內(nèi)結(jié)構(gòu)、存放氣罐鋼瓶數(shù)量、氣體類型和基本情況均不熟悉。在警情處置中，消防救援站隨警出動的無人機立即起飛升空，進行多角度、全方位火場偵察，獲取了事故現(xiàn)場高空清晰圖像，并把現(xiàn)場實時情況反饋到指揮中心。指揮部依據(jù)在高空中看到的火災態(tài)勢和火災重點部位，引導現(xiàn)場參戰(zhàn)人員分配力量，開展火災撲救，引導消防車輛合理行駛及停放，有效提升滅火效率，保障了消防救援人員的作戰(zhàn)安全，最大限度地保護了人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

五、結(jié)語

消防無人機的有效應用有助于事故現(xiàn)場和惡劣環(huán)境下建立起無線通信的鏈路，有效支持消防通信穩(wěn)步開展，給消防救援行動提供有力支撐。實際應用無人機的過程中，不僅能夠探測災情現(xiàn)場情況、指揮現(xiàn)場救援行動，還能實時監(jiān)測災情變化，切實保障通信效果。此外，在無人機紅外成像模式下，要注重與現(xiàn)場指揮員保持不間斷通信，利用好高空“電子眼”和平面“肉眼”，以便做出正確判斷，制定完善戰(zhàn)斗方案。

在消防通信的利用方面，消防救援隊伍需要進一步加強對無人機的采購，還要注重對無人機的操作培訓，保證無人機飛手數(shù)量充足、技術過硬，不斷增強無人機在消防通信中的使用，使通信技術更加便捷，使消防隊伍能夠更好地保護好人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，消防救援隊伍將面臨更加嚴峻的考驗。滅火救援作戰(zhàn)現(xiàn)場情況瞬息萬變，在處置過程中，消防無人機雖能輔助消防救援隊伍開展日常巡查、災情偵查、實時追蹤等工作，但尚缺乏能夠開展精準滅火、近火場執(zhí)行任務等需求的多功能消防無人機。囿于技術、工程、資金等條件的限制，這些無人機的開發(fā)工作還比較滯后，所以還應加強對無人機的深度研發(fā)，以滿足社會發(fā)展的需求。

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