無人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用研究

岳鑫

（大慶市消防救援支隊(duì)，黑龍江大慶 163000）

1.無人機(jī)技術(shù)消防滅火救援工作中的優(yōu)勢

1.1 機(jī)動靈活

伴隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，大數(shù)據(jù)和智能化呈現(xiàn)出更高的發(fā)展水平，在一定程度上改變了各行各業(yè)的運(yùn)行規(guī)則，也促使各行各業(yè)進(jìn)行技術(shù)的革新，作為空中機(jī)器人的代表無人機(jī)也被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)。與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比較，無人機(jī)的體積比較小，能夠快速實(shí)現(xiàn)飛行角度和速度的轉(zhuǎn)換，方便了消防救援中的搜索工作。與此同時(shí)，無人機(jī)的使用克服了對傳統(tǒng)飛行人員的技術(shù)限制，也擺脫了不良自然環(huán)境的影響，能夠做到隨時(shí)起飛，極大地提高了消防滅火救援工作的效率[1]。

1.2 視野全面

無人機(jī)的發(fā)展依賴于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展。在消防滅火救災(zāi)中使用的無人機(jī)也充分使用了視頻數(shù)據(jù)采集技術(shù)，能夠迅速把拍攝到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)傳送給操作客戶端，方便工作人員快速地了解救災(zāi)情況。除此以外，無人機(jī)的操作非常靈活，能夠從不同的高度不同的角度實(shí)現(xiàn)對同一事物的勘察，保證了勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在高清攝像頭的支持下，無人機(jī)能夠擺脫自然因素的影響，快速地捕捉與火災(zāi)相關(guān)的信息，為之后的救援工作提供了路線上的方便。

1.3 操作簡單

無人機(jī)的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了自動化技術(shù)的發(fā)展水平，無人機(jī)的操作原理比較簡單，操作人員只需要通過操作手柄就能實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的控制。無人機(jī)的軟件由視頻傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)2部分組成，操作人員只需要控制無人機(jī)的控制系統(tǒng)即可，為無人機(jī)的勘察提供方向和高度上的指導(dǎo)即可。無人機(jī)的視頻傳輸系統(tǒng)在啟動后能夠根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行自動更新，并通過無線數(shù)據(jù)把拍攝視頻傳送到中央控制平面，并不需要操作人員進(jìn)行過多的干預(yù)。

1.4 安全可靠

消防滅火救援工作非常危險(xiǎn)，一方面快速的搶救能夠減少受災(zāi)群眾的損失，保護(hù)受災(zāi)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，另一方面也能夠保障救援工作人員的自身安全，減少火災(zāi)的二次傷害。操作人員并不需要直接進(jìn)入到火災(zāi)現(xiàn)場，通過無人機(jī)的操作能夠勘察火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際情況，并通過無人機(jī)的感應(yīng)系統(tǒng)了解火災(zāi)現(xiàn)場的分?jǐn)?shù)和煙霧的情況，從而制定出最佳的救援路線，極大地提高了消防救災(zāi)的速度。

2.無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用分析

2.1 在災(zāi)情偵查中的應(yīng)用

當(dāng)火災(zāi)爆發(fā)以后，消防工作人員需要快速的抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場，并準(zhǔn)確地做出救援路線判斷，減少人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。但是火災(zāi)發(fā)生的情況多種多樣，有些是因?yàn)槿藶榈牟僮魇д`導(dǎo)致的，有些是因?yàn)槭艿阶匀粸?zāi)害的影響導(dǎo)致，還有一些是因?yàn)橐馔庖蛩貙?dǎo)致的，不同類型的火災(zāi)需要采取不同的救援工作計(jì)劃[2]。與此同時(shí)，火災(zāi)的爆發(fā)場地一般會呈現(xiàn)出封閉等特征，無法進(jìn)行最直接的現(xiàn)場情況判斷，需要消防工作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施救方案的選擇，也在一定程度上帶來了消防人員的二次傷害。

首先，把無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到災(zāi)情偵查中，有效地避免了火災(zāi)現(xiàn)場的自然因素限制，消防工作人員通過操縱無人機(jī)的方式讓無人機(jī)進(jìn)入到火災(zāi)的現(xiàn)場，并準(zhǔn)確地輸送火災(zāi)現(xiàn)場的風(fēng)速和煙霧的信息。其次，消防工作人員也不要貿(mào)然地闖進(jìn)不熟悉的火災(zāi)現(xiàn)場，可以使用無人機(jī)進(jìn)行無死角的現(xiàn)場偵查，了解火災(zāi)建筑物的結(jié)構(gòu)特征，并準(zhǔn)確分析出救援路線，極大地提高了災(zāi)情偵察的效率，也為消防領(lǐng)導(dǎo)部署正確的救援方案提供了理論支持。最后，消防工作人員也可以充分使用無人機(jī)的溫度感應(yīng)技術(shù)，了解火災(zāi)現(xiàn)場的化學(xué)物質(zhì)情況，分析火災(zāi)現(xiàn)場可能出現(xiàn)的二次爆炸事故。

2.2 在災(zāi)情追蹤中的應(yīng)用

火災(zāi)的發(fā)生受到了多種因素的影響，火災(zāi)現(xiàn)場的情況也會隨時(shí)發(fā)生變化。如果消防救援人員無法及時(shí)掌握火災(zāi)的變化情況，無法及時(shí)地更改救援的方法和策略，很有可能會帶來消防人員的二次傷害，加大了火災(zāi)的受災(zāi)影響。為此，消防工作人員會加強(qiáng)對火災(zāi)現(xiàn)場的追蹤報(bào)道，及時(shí)了解火災(zāi)的變化情況。在傳統(tǒng)的災(zāi)情追蹤過程中，消防工作人員通過對講機(jī)的方法進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場和場外控制的聯(lián)系。但由于受到無線電波的影響，經(jīng)常處于斷聯(lián)的狀態(tài)，嚴(yán)重影響了整個(gè)救援的有效性[3]。

把無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用到災(zāi)情追蹤中，一方面有利于消防工作領(lǐng)導(dǎo)者快速地了解火災(zāi)現(xiàn)場的變化情況，另一方面避免了消防人員的現(xiàn)場探測情報(bào)傳遞，加強(qiáng)了對消防人員的生命保障。首先，操作人員要使用耐高溫的無人機(jī)，并操作無人機(jī)在火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行無死角追蹤，并把變幻了的系數(shù)及時(shí)傳遞給指揮中心，從而方便救援方針政策的調(diào)整。其次，操作人員也要為救援人員提供無人機(jī)指導(dǎo)，用無人機(jī)去提前勘測救援路線的安全性，及時(shí)了解救援路線中人員分布的情況以及火災(zāi)濃度的變化情況，并適當(dāng)?shù)靥嵝熏F(xiàn)場救援工作者調(diào)整救援姿勢。

2.3 在輔助救援中的應(yīng)用

火災(zāi)現(xiàn)場的情況比較復(fù)雜，容易受到其他因素的影響。而且火災(zāi)的蔓延具有不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，會威脅到救援工作人員的生命安全。在傳統(tǒng)的火災(zāi)救援現(xiàn)場，消防工作人員一旦進(jìn)入到火災(zāi)現(xiàn)場，就不會輕易地離開，甚至?xí)米约旱纳ゾ仍嚓P(guān)的人員或物資。但是由于火災(zāi)形勢變化比較快，消防救援工作人員無法把救援的所有工具全部帶進(jìn)現(xiàn)場，一旦折返不僅會浪費(fèi)救援的時(shí)間，而且也會威脅到自身的生命安全。與此同時(shí)，消防領(lǐng)導(dǎo)者會通過無線電的方式進(jìn)行相關(guān)信息的傳輸，但由于火勢變化比較快，無線電報(bào)和有線電報(bào)經(jīng)常出現(xiàn)中斷的情況，救援工作者和救援指揮者出現(xiàn)了消息上的斷聯(lián)，也嚴(yán)重影響了整個(gè)救援的安全性和穩(wěn)定性[4]。

把無人機(jī)應(yīng)用到輔助救援工作中，極大地解決了消防救援工作者不能折返的問題，也方便了救援現(xiàn)場與外部指揮中心的聯(lián)系。首先，無人機(jī)操作人員要使用有語音播放系統(tǒng)的無人機(jī)，可以把指揮者的語言轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息，并通過無人機(jī)傳達(dá)給現(xiàn)場的救援工作者，方便救援工作者按照既定的方案實(shí)施救援。其次，無人機(jī)操作人員也可以使用具有搬運(yùn)功能的無人機(jī)，把救援人員急需的救援物資快速地運(yùn)輸給相關(guān)的人員，防止出現(xiàn)救援人員因?yàn)榫仍镔Y不到位而帶來的二次傷害，極大地提高了整個(gè)救援工作的效率。最后，無人機(jī)操作人員也可以使用無人機(jī)宣傳快速逃跑的路線規(guī)劃圖，為被救援的人們提供方法上的指導(dǎo)，幫助被救援的人們快速地尋找救援通道，減少了消防救援工作人員的工作負(fù)擔(dān)，也增大了被救援人員生還的可能性。

3.無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援工作中的注意事項(xiàng)

3.1 消防無人機(jī)的建設(shè)與推廣

伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，也極大地促進(jìn)了行業(yè)的自動化和無人化發(fā)展趨勢。但對于消防滅火救援工作而言，普通的無人機(jī)設(shè)備無法適應(yīng)變化多端的火災(zāi)救援現(xiàn)場，普通材質(zhì)的無人機(jī)也無法適應(yīng)高溫的救援環(huán)境。為此，無人機(jī)技術(shù)人員要根據(jù)火災(zāi)救援現(xiàn)場的實(shí)際情況，制定專門的消防無人機(jī)，并推廣到其他的消防救援工作中[5]。

（1）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員要充分了解無人機(jī)的工作原理，也要了解火災(zāi)救援現(xiàn)場的變化情況，構(gòu)建無人機(jī)與火災(zāi)現(xiàn)場情況的有效聯(lián)系，并充分了解消防無人機(jī)應(yīng)該具備的功能。（2）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員要更改普通無人機(jī)的構(gòu)成材料，盡可能地避免使用容易發(fā)生燃燒的布質(zhì)材料，充分使用耐高溫的金屬鋁箔和玻璃纖維材料，也可以在無人機(jī)的機(jī)體表面涂上耐高溫的油漆，從而提高整個(gè)無人機(jī)的使用壽命。（3）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員也要充分考慮無人機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性，要加強(qiáng)對軟件系統(tǒng)的操作控制，從而實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)高度和方向的準(zhǔn)確控制，方便無人機(jī)能夠在火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行全方位的災(zāi)情勘測。（4）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員也要考慮無人機(jī)的結(jié)構(gòu)和大小，盡可能地減少無人機(jī)的體積，方便消防工作者外出進(jìn)行安裝和攜帶。另一方面也要實(shí)現(xiàn)無人機(jī)機(jī)翼的折疊，方便無人機(jī)能夠穿過比較小的火災(zāi)現(xiàn)場。（5）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員也要充分學(xué)習(xí)動力學(xué)的物理知識，利用機(jī)身設(shè)置減少無人機(jī)的飛行阻力，從而提高消防無人機(jī)獲取現(xiàn)場信息的速度，提高了整個(gè)救援工作的速度。

3.2 明確消防無人機(jī)的工作流程

消防無人機(jī)在輔助救援工作中發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代救援工作中不可缺少的重要組成部分。與此同時(shí)，伴隨城市化進(jìn)程加快，大量的農(nóng)村人口開始涌入城市，無形之中推動了城市高樓建筑的飛速發(fā)展，城市高層建筑結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，涉及的功能處室比較多，無形之中加大了火災(zāi)爆發(fā)的可能性，也加重了救援人員的救災(zāi)難度。而消防無人機(jī)的使用，極大地便利了救援工作[6]。

（1）當(dāng)火災(zāi)爆發(fā)以后，負(fù)責(zé)控制消防無人機(jī)的相關(guān)部門就可以直接把無人機(jī)輸送到火災(zāi)現(xiàn)場，并攜帶用于火災(zāi)現(xiàn)場勘測的紅外線儀器，彩色攝影儀器等，方便現(xiàn)場救援的工作人員能夠快速的組裝救援無人機(jī)，并實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的最初勘探。（2）無人機(jī)進(jìn)入到火災(zāi)現(xiàn)場以后，可以充分使用現(xiàn)場彩色圖像信息處理系統(tǒng)，把已經(jīng)獲得到的現(xiàn)場信息，圖片快速的傳給指揮中心，指揮人員根據(jù)現(xiàn)場的情況進(jìn)行救援方針的選擇，從而極大地提高了方針政策的正確性。（3）指揮中心再次操控?zé)o人機(jī)的飛行高度和方向，并帶領(lǐng)現(xiàn)場救援人員一起進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場，并把指揮中心的任務(wù)語音播放給現(xiàn)場的救援人員，方便救援人員按照統(tǒng)一的方針進(jìn)行救援工作，避免出現(xiàn)救援混亂的情況，極大地提高了救援速度。（4）消防無人機(jī)要始終在火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行盤旋偵察，隨時(shí)了解消防救援工作人員的設(shè)備短缺情況，并把相關(guān)的設(shè)備快速輸送到救災(zāi)現(xiàn)場，減少火災(zāi)對于消防工作者的傷害。

3.3 持續(xù)拓展消防無人機(jī)的功能

消防無人機(jī)重點(diǎn)在于輔助消防救援工作，極大地提高消防救援的速度，也最大限度地減少人力、物力和財(cái)力的損失。消防無人機(jī)設(shè)計(jì)者在認(rèn)識到無人機(jī)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，也要大膽地進(jìn)行功能的設(shè)計(jì)，不斷地提高消防無人機(jī)的救援功能，盡可能地減少對救援人員的依賴，不斷地提高整個(gè)救援的速度[7]。

（1）消防無人機(jī)設(shè)計(jì)人員可以給無人機(jī)增加空中監(jiān)測系統(tǒng)，也可以給無人機(jī)安裝定位系統(tǒng)，讓無人機(jī)能夠跟隨定位進(jìn)行相關(guān)的自動化操作，從而提高操作的速度。（2）可以為消防無人機(jī)安裝輔助滅火的裝備。當(dāng)勘察無人機(jī)進(jìn)入到火災(zāi)現(xiàn)場時(shí)，當(dāng)接近火災(zāi)爆發(fā)的源頭時(shí)，無人機(jī)可以釋放已經(jīng)安裝好的液體滅火清潔劑，快速地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的滅火，其他無人機(jī)也要做好物資的接應(yīng)，可以隨時(shí)給救援無人機(jī)增加救援滅火器。當(dāng)救援工作者的生命受到威脅時(shí)，救援無人機(jī)也能夠迅速到達(dá)現(xiàn)場，并直接進(jìn)行局部滅火工作。（3）在保證消防無人機(jī)體積小的情況下，也可以給無人機(jī)機(jī)身上安裝輔助救援設(shè)備，可以給受災(zāi)群眾提供防毒面具等物資，極大地提高了受災(zāi)群眾的自救能力，也減少了人員的傷亡。（4）要加強(qiáng)無人機(jī)的語音互動功能設(shè)計(jì)，消防無人機(jī)不僅僅能夠傳遞指揮部下達(dá)的指揮命令，也可以快速收集現(xiàn)場救援消防人員的語音，方便指揮部及時(shí)地調(diào)整救援路線。無人機(jī)也能夠快速收集被救援人員的語言信息，并充分結(jié)合定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了消防救援人員的準(zhǔn)確定位，從而提高了救援的速度。（5）可以給消防無人機(jī)增加強(qiáng)光照明的功能，方便無人機(jī)在空氣稀薄和環(huán)境比較黑暗的情況下工作。通常情況下，火災(zāi)現(xiàn)場會出現(xiàn)燈火通明的情況，但由于受到濃煙的影響，無人機(jī)無法拍攝出高清的現(xiàn)場圖片，也無法提供準(zhǔn)確的煙霧濃度信息，但增加了照明功能以后，無人機(jī)能夠擺脫現(xiàn)場濃霧的限制，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場圖片的精準(zhǔn)拍攝，極大地提高了救援工作的準(zhǔn)確性。

4.結(jié)語

無人機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到消防滅火救援工作中，為指揮部提供了現(xiàn)場的準(zhǔn)確圖片，方便了指揮部做出快速準(zhǔn)確的判斷，提高了整個(gè)救援工作的速度，最大限度地保障了生命財(cái)產(chǎn)和物資的安全。但是，無人機(jī)設(shè)計(jì)一定要充分考慮救災(zāi)現(xiàn)場的特殊性，從硬件和軟件2個(gè)角度出發(fā)增加消防無人機(jī)的功能，克服傳統(tǒng)無人機(jī)的工作局限性，可以使用耐高溫性質(zhì)的材料進(jìn)行無人機(jī)的硬件設(shè)計(jì)，也可以通過引用最先進(jìn)的觀察系統(tǒng)來提高無人機(jī)的操作靈活性，不斷地提高消防救災(zāi)無人機(jī)的使用壽命，從而推動整個(gè)消防救災(zāi)工作的自動化水平。