無人機在消防通信中的應(yīng)用研究

■ 趙毅 銅川市消防救援支隊

當今社會，經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量顯著提高，隨之而來的是消防滅火救援形勢更加復雜多變，對無人機等現(xiàn)代化消防通信設(shè)備的應(yīng)用提出了新的更高要求。當前形勢下，有必要立足消防通信實際需求，采用靈活多樣的技術(shù)方法，全面優(yōu)化提升消防通信的整體實施效果。

一、研究背景

消防通信是消防滅火救援中的關(guān)鍵內(nèi)容，對于實時傳遞火情信息、精準調(diào)整與優(yōu)化消防滅火救援策略等具有直接作用。無人機作為一種新型技術(shù)裝備，開始在現(xiàn)代消防通信實踐中發(fā)揮更加顯著的作用。近年來，相關(guān)主管部門高度重視無人機在消防通信中的應(yīng)用與創(chuàng)新，在強化無人機應(yīng)用的系統(tǒng)性構(gòu)造、整合遙感技術(shù)等方面制定并實施了一系列重要技術(shù)標準與規(guī)范，為消防通信實踐中高質(zhì)高效地應(yīng)用無人機這一通信載體提供了基本遵循與導向，在火情數(shù)據(jù)信息傳輸方面取得了令人矚目的成就。同時，各級消防應(yīng)急救援單位同樣在創(chuàng)新無人機應(yīng)用流程、整合無人機通信效能等方面進行了大量卓有成效的研究與探索，實現(xiàn)了無人機巡邏偵查、火情態(tài)勢回傳等多樣化功能，為消防救援單位做出準確可靠的救援策略提供了重要數(shù)據(jù)保障，展現(xiàn)出消防救援的現(xiàn)代化與專業(yè)化特征。盡管如此，受限于火情特點與火場信息等方面影響，當前無人機的實踐應(yīng)用水平尚有較大提升空間，無人機應(yīng)用策略與方法的針對性和實效性有待進一步增強[1]。上述背景下，深入探討無人機在消防通信中的應(yīng)用模式與優(yōu)化路徑具有極為深刻的現(xiàn)實意義。

二、無人機在消防通信中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）機動靈活性優(yōu)勢

無人機體型較小，重量較輕，在消防通信中具有顯著的機動靈活性優(yōu)勢。在消防滅火救援環(huán)境下，需要首先對火情現(xiàn)場進行全面實地勘察，獲取火情特點的各類基礎(chǔ)性信息，進而為消防滅火救援策略的制定提供第一手參考資料。通過發(fā)揮無人機的靈活性優(yōu)勢，其可替代消防救援人員完成火情現(xiàn)場勘察任務(wù)，在降低消防救援人員人身傷害風險的基礎(chǔ)上，在相對有限的空間內(nèi)實現(xiàn)對火情信息的精準全面搜集，在時間與空間方面為消防應(yīng)急救援創(chuàng)造更多可能。

（二）視野全面性優(yōu)勢

無人機在消防通信過程中具有較為開闊的視野，可從整體宏觀角度觀察火場火情特點。隨著互聯(lián)網(wǎng)寬帶技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，無人機的視野全面性優(yōu)勢特征更加突出，為多角度拍攝、多維度分析等提供了更為豐富的功能載體，使得傳統(tǒng)技術(shù)條件下難以完成的火情拍攝任務(wù)更具實現(xiàn)可能。在現(xiàn)代科學技術(shù)的推動下，無人機可搭載廣角攝像頭或紅外夜視裝置等，極大限度地拓寬了拍攝視野，有效消除了人工勘察的視野盲區(qū)[2]。

（三）操作簡便性優(yōu)勢

無人機在操作與控制方面同樣獨具優(yōu)勢，可根據(jù)無人機的基本操作要求，輕松完成飛行操作流程，即便是機型相對較大的無人機也可通過兩人協(xié)作完成操作。通常情況下，無人機由飛行載體、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和地面工作站等部分構(gòu)成，不同的構(gòu)成部分在功能要求與任務(wù)模式等方面存在顯著差異，共同完成相應(yīng)的飛行操作任務(wù)。在人機交互環(huán)境下，無人機的操作便捷性得以明顯提高，實現(xiàn)對火情火場的全方位監(jiān)控。

（四）運行可靠性優(yōu)勢

在消防應(yīng)急救援中，受限于多種客觀條件的影響，現(xiàn)實狀態(tài)往往會出現(xiàn)諸多變化，導致救援環(huán)境復雜多變，而通過無人機的支持作用，可對監(jiān)測獲取到的火情火災(zāi)數(shù)據(jù)信息進行不間斷傳輸，其在運行過程中具有較高可靠性與穩(wěn)定性，可避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸中斷等問題。通過發(fā)揮無人機運行可靠性優(yōu)勢，可更加精準地掌握救援場景信息，以便及時調(diào)整優(yōu)化救援方案，以最小的消防救援代價完成更高質(zhì)量的消防通信任務(wù)，提升現(xiàn)場救援能力。

三、無人機在消防通信中的應(yīng)用路徑研究

（一）實現(xiàn)災(zāi)情偵查

災(zāi)情偵查是無人機在消防通信中的主要應(yīng)用方面，旨在采集救援現(xiàn)場信息，為制定救援方案提供可靠依據(jù)。與傳統(tǒng)災(zāi)情偵查手段相比，無人機的穩(wěn)定性與安全性等更高，可通過搭載數(shù)據(jù)采集設(shè)備，機動采集圖像與聲音信息，對災(zāi)情現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行連續(xù)性不間斷傳送，并利用通信模塊將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较乐笓]調(diào)度系統(tǒng)中，滿足災(zāi)情偵查的各項現(xiàn)實功能。在無人機的支持下，災(zāi)情偵查的精度將大大提高，快速定位應(yīng)急救援的具體位置，救援機構(gòu)與救援人員可有針對性地設(shè)定設(shè)備分布，降低災(zāi)情偵查過程中的人員傷害系數(shù)，為消防應(yīng)急救援提供翔實可靠的信息支持[3]。

（二）實現(xiàn)災(zāi)情監(jiān)控

在消防通信需求不斷提高的背景下，無人機同樣可以實現(xiàn)對災(zāi)情現(xiàn)場的實時監(jiān)控與追蹤，幫助救援機構(gòu)與救援人員及時掌握災(zāi)情現(xiàn)場的變化趨勢，對災(zāi)情救援進行遠程控制，為高效做出正確的救援方案創(chuàng)造更加充分的空間。通過無人機搭載的數(shù)據(jù)監(jiān)控設(shè)備，可將災(zāi)情的變化趨向始終掌握在可控范圍內(nèi)，減少不必要的救援損失。無人機獲取信息的過程具有連續(xù)性特征，因此災(zāi)情監(jiān)控同樣可連續(xù)進行。以確定被困人員的具體位置為例，無人機可發(fā)揮監(jiān)控作用，對被困人員的位置轉(zhuǎn)移狀況進行連續(xù)監(jiān)控，引導其采取正確的安全躲避方法，減少人身傷亡和財產(chǎn)損失。

（三）救援現(xiàn)場人員疏散

科學合理地組織災(zāi)害現(xiàn)場人員疏散是無人機運用的重點方面。在無人機通信技術(shù)支持下，災(zāi)害現(xiàn)場人員可精準獲得正確的逃生救援方法，避免慌亂、擁擠或踩踏事件，實現(xiàn)安全有序逃生，尤其在人員相對密集的建筑內(nèi)部更是具有顯著優(yōu)勢。災(zāi)害現(xiàn)場人員可通過無人機通信信息獲知災(zāi)情基本特點，在相關(guān)指令的引導下快速準確地找到救援通道，完成最高效率的逃生任務(wù)。一方面，無人機可利用微型攝像頭等裝置發(fā)揮視覺分析功能，精準辨識疏散對象，提高疏散效率。另一方面，無人機可快速調(diào)整遠近距離，在分析災(zāi)情環(huán)境特點的基礎(chǔ)上，發(fā)出相應(yīng)指令，評估環(huán)境危險系數(shù)，引導疏散對象快速進入安全區(qū)域，防止盲目逃生而導致的不必要傷害。

（四）室內(nèi)利用通信設(shè)施實現(xiàn)信息交互

從以往消防應(yīng)急救援實際來看，部分傷亡事件的發(fā)生更多地與信息交互不暢具有密切關(guān)聯(lián)。在無人機運用中，必須保證消防應(yīng)急通信效能，高效完成室內(nèi)偵查和室內(nèi)通信，對物體進行全方位環(huán)繞拍攝和追蹤拍攝，并保持動態(tài)化調(diào)整與跟蹤，實現(xiàn)無人機目標跟蹤技術(shù)的運用效果。同時，救援人員可運用攜帶定位模塊的遙控器進行救援，并傳遞視頻、音頻等信號，強化與救援指揮中心之間的信息關(guān)聯(lián)。此外，無人機還可搭載跟隨模塊，通過操作路由機和終端機等加載避障以及室內(nèi)導航等功能，拓展通信區(qū)域，展開巡航搜救[4]。

（五）實現(xiàn)輔助監(jiān)督與救援

在消防通信中，輔助監(jiān)督與救援的直接作用極為突出，尤其是在當前火情事故多變，受環(huán)境條件影響日趨復雜的狀況下，救援難度不斷增大，救援要求不斷提高。無人機在消防通信中的運用可構(gòu)建基于災(zāi)情特點與演變趨勢的災(zāi)情圖像，并通過拍攝與傳輸功能將圖像信息進行加工處理，傳輸?shù)较腊踩到y(tǒng)之中，便于控制中心進行輔助監(jiān)督與救援。無人機的設(shè)計可細化分為集成語音和擴音兩個方面，建立通信線路，可與救援人員進行現(xiàn)場對話，完成應(yīng)急測繪任務(wù)，為拓展救援渠道、豐富救援方式等提供了良好前提條件。

（六）多路音視頻通信

在無人機語音中，可搭建基于消防指揮調(diào)度網(wǎng)的多路音視頻通信模塊，在對相關(guān)視頻、圖像、音頻等進行多方位處理的基礎(chǔ)上，進行實時通信傳輸。多路音視頻通信是消防應(yīng)急通信保障的核心構(gòu)成單元，可對消防救援現(xiàn)場全景圖像與聲音等進行觀測分析。在現(xiàn)代通信技術(shù)的支持下，無人機可完成的多路音視頻通信任務(wù)更趨多樣化，提高了移動通信鏈路與現(xiàn)場控制中心交互狀態(tài)的穩(wěn)定性，將信息資源傳遞給流媒體分發(fā)服務(wù)器，并利用安全網(wǎng)閘等單元與網(wǎng)絡(luò)綜合信息平臺進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)同步傳輸圖像，構(gòu)建形成動態(tài)化、連續(xù)化的高質(zhì)量多路音視頻通信網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)互聯(lián)互通，提高消防通信的質(zhì)量。

（七）遙感監(jiān)測與應(yīng)急照明應(yīng)用

消防救援任務(wù)的完成需要同步開展遙感監(jiān)測，與救援現(xiàn)場之間實現(xiàn)信息傳遞和互動。從以往傳統(tǒng)消防通信技術(shù)環(huán)境來看，因為受限于監(jiān)測條件等要素，監(jiān)測效果往往不甚理想，難以為高效救援方案的制定提供參考。而通過無人機消防通信技術(shù)的運用，可使遙感數(shù)據(jù)實現(xiàn)采集多點化，避免了因無人機飛行慣性、擺動、顛簸或傾斜等造成的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)失真失實等問題，減小了不必要的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差。此外，無人機消防通信還可搭載照明設(shè)備與供電設(shè)備等，通過空中懸停操作，對救援現(xiàn)場進行應(yīng)急照明，拓展救援現(xiàn)場的可視范圍，優(yōu)化現(xiàn)場可視條件，完成夜間大區(qū)域照明。

（八）高空送物和高空喊話

在高溫或高空等消防應(yīng)急救援環(huán)境下，救援人員難以近距離進行救援，傳統(tǒng)拋投器在使用環(huán)境和范圍上具有一定短板，而通過無人機搭載擴音器、拾音器等相關(guān)功能模塊，將無人機提升到一定飛行高度，進行高空送物和高空喊話，通過移動通信鏈路的中樞銜接作用，與救援對象進行信息交互，有針對性地化解其焦躁情緒，指導其進行科學自救和逃生或等待外來救援。在無人機高空送物功能支持下，可向救援對象投送救生衣、救生索、食品和藥品等救援物資，提高救援對象的生存能力，減少人員傷亡。

四、無人機在消防通信應(yīng)用中的注意問題探討

（一）提高無人機的穩(wěn)定性

無人機的穩(wěn)定性對于消防通信效果的影響是深刻的、直接的，因此應(yīng)將提高無人機穩(wěn)定性作為優(yōu)化消防通信的重要手段。從以往消防通信技術(shù)來看，由于空氣流動等因素影響，制約了通信效果的可靠性。在提高無人機穩(wěn)定性過程中，應(yīng)根據(jù)救援對象的實際情況，降低飛行過程中的震動系數(shù)，防止所拍攝的視頻或音頻受到不良影響，確保信息采集的清晰度。無人機具有體積小、質(zhì)量輕等顯著優(yōu)勢，只有采集到清晰準確的救援現(xiàn)場圖像才能有效拓展消防應(yīng)急救援空間，提高消防通信中的保障能力和保障效果[5]。

（二）合理布置無人機

在消防通信中，無人機的合理布置包括布置數(shù)量和布置位置兩個維度。在數(shù)量維度方面，盡管無人機的布置數(shù)量越多，可獲取到的救援現(xiàn)場信息就越多，增加了信息采集端口，但卻也無形之中增加了信息分析與辨識工作量。因此，應(yīng)圍繞消防應(yīng)急救援的實際狀況，合理設(shè)計無人機數(shù)量，實現(xiàn)無人機消防通信效果的最優(yōu)化。在布置位置維度時，同樣應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場條件，提高各個無人機的銜接匹配效果，做到各負其責，使不同功能的無人機能夠協(xié)同搭配，發(fā)揮最佳銜接作用，滿足消防應(yīng)急救援實際需求。

（三）培養(yǎng)專業(yè)無人機操作人員

消防通信中的無人機應(yīng)用應(yīng)由專業(yè)人員進行操作，在消防通信要求較高的環(huán)境下，更需要穩(wěn)定可靠的操作控制，提高通信效能。因此，應(yīng)積極組織無人機操作人員參加專項培訓與學習，由業(yè)內(nèi)人士為其講解新形勢下無人機的基本操作要領(lǐng)，引導其熟練掌握無人機各項控制方法，使其能夠在最短時間內(nèi)完成無人機的調(diào)試，以更加精準高效地開展消防通信工作。將對無人機的操作訓練納入績效考核評價體系，充分激發(fā)操作人員熟練操控無人機的主觀能動性，并通過模擬真實化的消防應(yīng)急救援環(huán)境，對其消防通信操控能力等進行強化鍛煉。

五、結(jié)語

綜上所述，受傳統(tǒng)消防通信模式等要素限制，當前無人機在消防通信中的實踐應(yīng)用依舊存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，阻礙著消防通信整體效果的優(yōu)化提升。因此，有關(guān)人員應(yīng)該從消防通信的客觀實際需求出發(fā)，充分遵循無人機的基本應(yīng)用操作要求，創(chuàng)設(shè)靈活多樣的應(yīng)用環(huán)境載體，強化無人機的整體應(yīng)用流程與規(guī)則方法，全面挖掘無人機的現(xiàn)實價值與優(yōu)勢，提高消防通信整體效能，為全面彰顯無人機的綜合應(yīng)用效果貢獻力量。