無(wú)人機(jī)在消防滅火救援通信中的作用

■ 趙強(qiáng) 河北省邢臺(tái)市平鄉(xiāng)縣消防救援大隊(duì)

無(wú)人機(jī)，是無(wú)人駕駛飛行器的統(tǒng)稱(chēng)。與載人飛機(jī)相比，無(wú)人機(jī)具有體積小巧、造價(jià)低廉、使用方便、對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，尤其是在極端復(fù)雜環(huán)境下，利用無(wú)人機(jī)偵察能減少作戰(zhàn)偵察人員傷亡，提高消防救援的時(shí)效性。

我國(guó)無(wú)人機(jī)性能指標(biāo)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(guó)無(wú)人機(jī)的最佳秀場(chǎng)，“翼龍”“天翼”“夜鷹”“鷂鷹”“大疆”等多種型號(hào)、多種用途的無(wú)人機(jī)接連不斷研制展出，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，發(fā)揮重要作用。國(guó)產(chǎn)無(wú)人機(jī)在軍用領(lǐng)域大放異彩的同時(shí)，其用途逐漸從軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域拓展。無(wú)人機(jī)在消防救援通信中具有重要意義。

消防領(lǐng)域使用的無(wú)人機(jī)可以在惡劣的自然條件下，利用簡(jiǎn)單條件低空飛行，能第一時(shí)間響應(yīng)、第一時(shí)間作業(yè)，能夠在很短時(shí)間內(nèi)回傳現(xiàn)場(chǎng)情況，便于救災(zāi)指揮部掌握災(zāi)情，為消防救援隊(duì)伍進(jìn)行災(zāi)情分析、實(shí)施救援提供及時(shí)有效的決策參考。例如，在山地、隧道等復(fù)雜救援環(huán)境中，車(chē)輛無(wú)法通行，依靠人員徒步抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)耗時(shí)太長(zhǎng)，而使用無(wú)人機(jī)很短時(shí)間內(nèi)就能完成巡查。消防救援隊(duì)伍在滅火救援中，越來(lái)越重視無(wú)人機(jī)的使用，圍繞滅火救援作戰(zhàn)不斷升級(jí)改造的無(wú)人機(jī)，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(duì)伍滅火救援作戰(zhàn)能力和通信能力。

一、消防無(wú)人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前科研技術(shù)人員已經(jīng)把飛控平臺(tái)和前后臺(tái)視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用到了無(wú)人機(jī)當(dāng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用，幫助工作人員完成空中監(jiān)控并實(shí)施輔助救援。在滅火救援行動(dòng)中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)火情報(bào)警和定點(diǎn)持續(xù)監(jiān)控以及智能分析等，具體來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)在滅火救援行動(dòng)中的應(yīng)用具有以下幾方面技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

第一，較為機(jī)動(dòng)靈活。小型無(wú)人機(jī)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(duì)小型無(wú)人機(jī)的操作任務(wù)。由于小型無(wú)人機(jī)重量較輕，在消防救援活動(dòng)中能夠順利被攜帶至事故現(xiàn)場(chǎng)，迅速投入到救援活動(dòng)中。另外，無(wú)人機(jī)的飛行速度控制方便，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活機(jī)動(dòng)，迅速到達(dá)指定地點(diǎn)，并且反應(yīng)快，如果周?chē)鸁o(wú)突出障礙物，無(wú)人機(jī)的起飛條件僅需要幾平方米的空地，對(duì)于環(huán)境條件較差的救援行動(dòng)意義重大。

第二，視野較為廣闊。現(xiàn)階段，在無(wú)人機(jī)研發(fā)過(guò)程中，已經(jīng)嘗試將寬帶和數(shù)據(jù)鏈技術(shù)應(yīng)用其中，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于無(wú)人機(jī)技術(shù)拓寬了無(wú)人機(jī)的勘察視野，保障了無(wú)人機(jī)能全方位勘查現(xiàn)場(chǎng)，即使在黑暗的環(huán)境中也能完成勘測(cè)任務(wù)，這一操作較好地彌補(bǔ)了人工勘測(cè)的不足。若在無(wú)人機(jī)中配備熱成像和紅外等夜視功能，低空飛行時(shí)無(wú)人機(jī)還可以完成跟蹤拍攝任務(wù)，這能提高消防部隊(duì)搶險(xiǎn)救援的工作效率。

第三，操作較為簡(jiǎn)單。一般情況下，操作者可利用遙控，通過(guò)遠(yuǎn)程視頻傳輸功能及控制系統(tǒng)，操作無(wú)人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、追蹤、勘察情況。在實(shí)際操作時(shí)，用戶(hù)可根據(jù)自身需要，將無(wú)人機(jī)客戶(hù)端接入公共網(wǎng)絡(luò)，以此拓寬無(wú)人機(jī)的操作途徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)多種載體的有效控制，如利用平板電腦、手機(jī)等操作無(wú)人機(jī)，將無(wú)人機(jī)操作便利化，使其更加便捷地服務(wù)于各個(gè)領(lǐng)域。

第四，較為安全可靠。無(wú)人機(jī)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(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用。具體到消防救援活動(dòng)中，無(wú)人機(jī)能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)救援中存在的短板，提高救援活動(dòng)的安全性。無(wú)人機(jī)通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的跟蹤拍攝，為消防事故救援決策的制定提供相應(yīng)的依據(jù)，盡可能避免擴(kuò)大災(zāi)情，減少人員傷亡。

第五，適應(yīng)、生存能力強(qiáng)。無(wú)人機(jī)不用受人的因素限制，因此在極端惡劣的火場(chǎng)環(huán)境下，能夠更好完成任務(wù)并實(shí)現(xiàn)“零傷亡”的目標(biāo)。無(wú)人機(jī)在工作中沒(méi)有飛行員的參與，在設(shè)計(jì)無(wú)人機(jī)時(shí)也就不用考慮預(yù)留駕駛員位置，所以無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)具有較大靈活性，只要充分考慮其飛行動(dòng)力，在滿(mǎn)足空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上盡可能滿(mǎn)足其豐富多樣的結(jié)構(gòu)，還可以著重采用各類(lèi)隱身措施，以此提高無(wú)人機(jī)防雷達(dá)、防紅外、防目視等方面的能力。由于無(wú)人機(jī)沒(méi)有駕駛員的過(guò)載承重力，在實(shí)際操作中可以依環(huán)境、地勢(shì)、場(chǎng)所、災(zāi)情等因素，靈活調(diào)整飛行動(dòng)作來(lái)進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)避和突防，這些特點(diǎn)使無(wú)人機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力得以提高。此外，無(wú)人機(jī)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(cè)的小巧型無(wú)人機(jī)均可采取各種方式進(jìn)行發(fā)射和回收（包括空中發(fā)射、空中回收），對(duì)起飛平臺(tái)的要求較低。

二、無(wú)人機(jī)在消防通信中的意義

目前已有的無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行精準(zhǔn)、直觀(guān)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行全面的火場(chǎng)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(shí)、有效的救援。在消防通信工作中注重科技力量的應(yīng)用，可以有效提升消防救援隊(duì)伍的作戰(zhàn)效能。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，消防通信工作者意識(shí)到了無(wú)人機(jī)對(duì)工作效能提升的作用，他們漸次加大了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍。無(wú)人機(jī)集合了“遙測(cè)遙控技術(shù)、通信技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)等諸多優(yōu)勢(shì)，”[1]其機(jī)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(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，與地勤保障系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合，進(jìn)而精準(zhǔn)、持久地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)可以從多方位、多視角觀(guān)察火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)時(shí)傳輸偵察信息，為救援人員開(kāi)展火場(chǎng)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(zāi)救援中，無(wú)人機(jī)可以將事故現(xiàn)場(chǎng)與救援指揮者、指揮中心連接起來(lái)，使指揮者在最短的時(shí)間內(nèi)提取有價(jià)值的信息和數(shù)據(jù)，對(duì)災(zāi)情做出預(yù)判，進(jìn)而制定救援方案，指揮救援活動(dòng)順利開(kāi)展，也為戰(zhàn)勤提供良好保障，使其能夠及時(shí)掌握火情，并快速撤離災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)，避免傷亡情況的發(fā)生。在消防隊(duì)伍使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行火場(chǎng)偵查與監(jiān)測(cè)、拋投救援物資等通信和救援工作中，無(wú)人機(jī)均發(fā)揮重要作用。

三、無(wú)人機(jī)在滅火救援通信中的應(yīng)用

首先，無(wú)人機(jī)能夠多角度觀(guān)察和實(shí)時(shí)反饋事故圖像信息。消防救援人員在抵達(dá)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)后，需要及時(shí)、全面了解現(xiàn)場(chǎng)情況，如事故地點(diǎn)、有無(wú)人員被困、最佳救援路線(xiàn)等信息。無(wú)人機(jī)可以開(kāi)展災(zāi)情探測(cè)，實(shí)時(shí)獲取事故現(xiàn)場(chǎng)多角度的視頻資料，對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域從不同高度、角度加以監(jiān)測(cè)，獲取大量圖像數(shù)據(jù)，然后借助無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)將信息反饋到指揮員，便于消防隊(duì)伍了解災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)位置及具體情況，為制定救災(zāi)策略提供信息。在無(wú)人機(jī)反饋的圖像視頻中，指揮員能觀(guān)察到更廣泛的視野范圍，在開(kāi)展救援活動(dòng)時(shí)，指揮員可以通過(guò)無(wú)人機(jī)部署救援力量，避免偵查人員盲目涉險(xiǎn)，有利于減少作戰(zhàn)人員傷亡和提升救援效率。

圖1 無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程拍攝火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)

其次，無(wú)人機(jī)通信設(shè)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(wú)人機(jī)擔(dān)當(dāng)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(wú)人機(jī)集成轉(zhuǎn)信模塊，充當(dāng)臨時(shí)轉(zhuǎn)信臺(tái)，從而使得極端環(huán)境下建立起無(wú)線(xiàn)通信的鏈路”[2]，有助于無(wú)線(xiàn)信號(hào)的接收和傳輸。通過(guò)無(wú)人機(jī)加強(qiáng)消防通信，可以在通信模塊及時(shí)傳達(dá)語(yǔ)音指令，當(dāng)面對(duì)電話(huà)或者指令轉(zhuǎn)移的情況，同樣能夠在第一時(shí)間傳遞出準(zhǔn)確的信息。在同一臺(tái)無(wú)人機(jī)設(shè)備中，“可以傳輸圖像內(nèi)容、語(yǔ)音內(nèi)容、聲光信號(hào)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(jìn)作戰(zhàn)溝通和交流。

圖2 無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)

最后，要正確認(rèn)識(shí)無(wú)人機(jī)的紅外探測(cè)功能。無(wú)人機(jī)在紅外探測(cè)模式下，可以探測(cè)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(chǎng)，并將這一信息及時(shí)傳遞給消防隊(duì)員，使救援人員充分了解到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的滅火情況，便于及時(shí)合理部署，調(diào)整滅火方案。但是在實(shí)戰(zhàn)中，這種具備紅外探測(cè)功能的無(wú)人機(jī)在傳輸畫(huà)面到后方指揮部時(shí)存在弊端，無(wú)法做到同步把握事故現(xiàn)場(chǎng)的災(zāi)情嚴(yán)重程度，現(xiàn)場(chǎng)指揮員觀(guān)察到的煙勢(shì)和火勢(shì)是有區(qū)分的，但無(wú)人機(jī)在紅外模式下，畫(huà)面成像以溫度為依據(jù)，高溫濃煙也呈現(xiàn)類(lèi)似火的效果，這就容易夸大火災(zāi)情勢(shì)，誤導(dǎo)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(gè)“大腦”，在收到無(wú)人機(jī)傳輸?shù)募t外模式畫(huà)面后，也要同現(xiàn)場(chǎng)指揮員保持不間斷通信，聽(tīng)取現(xiàn)場(chǎng)對(duì)災(zāi)情的描述，把無(wú)人機(jī)的高空“電子眼”同現(xiàn)場(chǎng)救援人員的平面“肉眼”看到的情況有效結(jié)合起來(lái)，才能做出正確的災(zāi)情判斷，制定完善、周密的戰(zhàn)斗方案。

四、無(wú)人機(jī)在滅火救援和通信保障中的應(yīng)用實(shí)例

2011年云南盈江地震后，低空無(wú)人機(jī)完成災(zāi)區(qū)航拍任務(wù)，使救災(zāi)指揮部第一時(shí)間獲得了震后20km2、0.1m高分辨率的50分鐘的災(zāi)區(qū)航拍影像，并第一時(shí)間傳回北京，為國(guó)家實(shí)施災(zāi)害救援、進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估和重建提供了可靠的決策依據(jù)，其救援通信作用開(kāi)始引起消防隊(duì)伍廣泛重視。

2021年鄭州暴雨，在處置地鐵積水事件時(shí)，消防救援人員操控?zé)o人機(jī)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(zāi)救援中，全國(guó)多地的隊(duì)伍帶著無(wú)人機(jī)火速援馳，把無(wú)人機(jī)參加消防救援的多樣化應(yīng)用推向了一個(gè)高峰。

2022年5月中旬，中部某省一機(jī)器配件公司廠(chǎng)房發(fā)生火災(zāi)，起火建筑面積約6000m2，過(guò)火面積500m2，現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)猛烈伴有大量濃煙。廠(chǎng)房負(fù)責(zé)人對(duì)廠(chǎng)房?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)、存放氣罐鋼瓶數(shù)量、氣體類(lèi)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(dòng)的無(wú)人機(jī)立即起飛升空，進(jìn)行多角度、全方位火場(chǎng)偵察，獲取了事故現(xiàn)場(chǎng)高空清晰圖像，并把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況反饋到指揮中心。指揮部依據(jù)在高空中看到的火災(zāi)態(tài)勢(shì)和火災(zāi)重點(diǎn)部位，引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)人員分配力量，開(kāi)展火災(zāi)撲救，引導(dǎo)消防車(chē)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(hù)了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

五、結(jié)語(yǔ)

消防無(wú)人機(jī)的有效應(yīng)用有助于事故現(xiàn)場(chǎng)和惡劣環(huán)境下建立起無(wú)線(xiàn)通信的鏈路，有效支持消防通信穩(wěn)步開(kāi)展，給消防救援行動(dòng)提供有力支撐。實(shí)際應(yīng)用無(wú)人機(jī)的過(guò)程中，不僅能夠探測(cè)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)情況、指揮現(xiàn)場(chǎng)救援行動(dòng)，還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)災(zāi)情變化，切實(shí)保障通信效果。此外，在無(wú)人機(jī)紅外成像模式下，要注重與現(xiàn)場(chǎng)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(duì)伍需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)的采購(gòu)，還要注重對(duì)無(wú)人機(jī)的操作培訓(xùn)，保證無(wú)人機(jī)飛手?jǐn)?shù)量充足、技術(shù)過(guò)硬，不斷增強(qiáng)無(wú)人機(jī)在消防通信中的使用，使通信技術(shù)更加便捷，使消防隊(duì)伍能夠更好地保護(hù)好人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，消防救援隊(duì)伍將面臨更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。滅火救援作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)情況瞬息萬(wàn)變，在處置過(guò)程中，消防無(wú)人機(jī)雖能輔助消防救援隊(duì)伍開(kāi)展日常巡查、災(zāi)情偵查、實(shí)時(shí)追蹤等工作，但尚缺乏能夠開(kāi)展精準(zhǔn)滅火、近火場(chǎng)執(zhí)行任務(wù)等需求的多功能消防無(wú)人機(jī)。囿于技術(shù)、工程、資金等條件的限制，這些無(wú)人機(jī)的開(kāi)發(fā)工作還比較滯后，所以還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)人機(jī)的深度研發(fā)，以滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需求。