無人機在化工消防救援工作中的應(yīng)用

董江(山東省威海市臨港區(qū)消防救援大隊，山東 威海 264200)

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，作為新型工業(yè)技術(shù)的無人機得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，目前，已經(jīng)有許多消防救援機構(gòu)利用無人機進行偵查探測、投放物資等。無人機自身不僅有著操作靈活的特點，而且還有著較強的適應(yīng)能力，準確度較高，尤其是在化工企業(yè)的火災(zāi)當中，事故危險系數(shù)高，救援難度大，而且還很容易發(fā)生爆炸。利用無人機能夠?qū)ο嚓P(guān)的數(shù)據(jù)信息進行搜集，還可以進行高空偵察，打破了傳統(tǒng)模式的約束，讓高空救援工作逐漸向信息化、規(guī)范化和科學化方向邁進。

1 無人機的概念

無人機是飛行器的一種，通過無線遙控設(shè)施以及自身所具備的程序控制裝置對其進行操作，它是由地面接收工作站、傳感器、無人飛行載體等組成。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，無人機也向著更加多樣化的方向轉(zhuǎn)變，由于領(lǐng)域的不同，在對無人機進行應(yīng)用時，要從自身的實際需求出發(fā)來對其進行科學合理的選擇。在選擇飛行載體時，關(guān)鍵就是數(shù)傳體系，它主要是對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、視頻、圖像等進行傳輸。傳感器能從不同的角度來對具有差異性的數(shù)據(jù)信息進行綜合采集，還能確保無人機飛行的穩(wěn)定性，使每一個體系都能夠協(xié)調(diào)運作[1]。地面工作站是信息接收的終點站，主要是保證無人機能夠得到有效管控，存儲它傳遞回的數(shù)據(jù)信息。可以從無人機的結(jié)構(gòu)、作用等劃分出不同種的類型，所以，在進行滅火救援行動時，要根據(jù)實際情況有效地選擇應(yīng)用無人機。通常情況下，消防救援當中的無人機主要有電動和油動兩種類型；電動主要是依靠鋰電池進行驅(qū)動；油動則是通過柴油或是汽油進行驅(qū)動。在實際操作時，電動的穩(wěn)定性和安全性更好，但不能持續(xù)較長時間，而且成本輸出較多；油動的能夠持續(xù)作業(yè)，但容易發(fā)生意外，在實際運作時墜機情況時有發(fā)生。另外，還可以從外觀上對無人機進行分類，主要分為無人直升機、固定翼無人機和多旋翼無人機，常見和普遍使用的是多旋翼無人機。

2 化工火災(zāi)的特點

2.1 突發(fā)性較強

通常情況下，導致化工發(fā)生火災(zāi)的原因是易燃易爆物質(zhì)泄漏，然后和空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，進而產(chǎn)生預(yù)混燃料，如果遇到明火就會發(fā)生劇烈燃燒甚至爆炸，導致相關(guān)人員不能快速做出相應(yīng)的反應(yīng)和對策。這不但會給化工企業(yè)自身造成較大的經(jīng)濟損失，甚至還會造成人員傷亡，也在很大程度上增加了消防救援的難度。

2.2 釋放出大量的化學能

化學燃料與其他燃料不同，一旦遇到明火就會引起劇烈燃燒，并且在燃燒的過程當中還會釋放出許多的化學物質(zhì)，甚至是有毒物質(zhì)，威脅人們的身體健康。例如3 000 kg 的92 號優(yōu)質(zhì)汽油如果發(fā)生燃燒，那么最少會釋放出4 496 kJ 的熱量，同時火焰溫度最高可以達到2 000 ℃，這不僅會威脅著人們的生命安全，而且還會損害現(xiàn)場其他裝置和設(shè)施。

2.3 爆炸泄漏燃燒相互轉(zhuǎn)換

在化工企業(yè)中，無論是原材料、生產(chǎn)的產(chǎn)品還是其他化學藥劑，幾乎都是易燃易爆物質(zhì)，數(shù)量存儲較大，甚至有的還具有較強的揮發(fā)性，一遇明火很有可能發(fā)生預(yù)混爆炸，發(fā)生火災(zāi)，造成無法想象的后果。而且，在進行燃燒時，還會產(chǎn)生泄漏或是其他爆炸，物質(zhì)之間不斷轉(zhuǎn)換、交替，造成的危害和后果是無法想象的。

3 無人機的優(yōu)勢

3.1 環(huán)境適應(yīng)力較強

依據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，固定無人機和多旋翼無人機的使用是較為普遍的。多旋翼無人機受到環(huán)境因素影響較小，飛行起來較為靈活、方便，在起飛和降落時是垂直的，因此通常被用在區(qū)域性的火災(zāi)調(diào)查工作中，而且能夠被靈活地應(yīng)用在不同火場的不同狀況中。與多旋翼無人機相比，固定翼無人機起飛降落的環(huán)境要求較高，它不但能夠在惡劣環(huán)境中持續(xù)作業(yè)較長時間，而且實際應(yīng)用時還具有較強穩(wěn)定性，操作靈活，通常會被應(yīng)用在偵查和測繪工作中。

3.2 測量準確度較高

無人機有著較多的優(yōu)勢，其中較為專業(yè)的是低空作業(yè)，同時還能夠掛載一些測量模塊，更加高級的無人機還可以智能生成測繪圖像。無人機可以進入到人工無法測量的現(xiàn)場，并獲取準確的測量數(shù)據(jù)，這在很大程度上降低人工的工作強度和工作量，使測量數(shù)據(jù)更加準確可靠。

3.3 運作成本較低

隨著信息技術(shù)的推陳出新，在設(shè)計無人機時，會把一些模塊應(yīng)用到實際的生產(chǎn)設(shè)計中，不論是機身的一些組織零件還是飛行軟件都能夠相互交替應(yīng)用，甚至還可以對不同類型的遙控設(shè)施兼容，同時應(yīng)用[2]。有的多旋翼無人機體積較小，操作靈活、便利，同時還有許多其他功能，后期的維護和保養(yǎng)也不需要投入較多的資金。

3.4 靈活性較高

小型無人機主要是由于它們的體積較小、質(zhì)量較輕，一個人就可以完成所有的操作流程。比如，某一地區(qū)的地形較為復雜，環(huán)境較為惡劣，那么這時就可以把無人機應(yīng)用其中，它作業(yè)狀態(tài)良好，在起飛時甚至只需要手掌作為支撐就能起飛。在進行操控的過程中，工作人員也能掌握飛行方向，還可以做一些翻轉(zhuǎn)動作，機身十分靈活，依據(jù)周圍環(huán)境可以有效控制和轉(zhuǎn)化測量的角度。

3.5 視野開闊

一些無人機都設(shè)有廣角攝像頭，使拍攝更加具體、全面，較為高級的無人機還能同時安裝多個攝像頭，防止在捕捉畫面時出現(xiàn)遺漏，不同的環(huán)境需要不同的攝像頭分辨率。如果是夜間模式或是在坍塌房屋、洞穴等特殊環(huán)境中，還可以在無人機上安裝紅外夜視裝置，即便環(huán)境較差，也能夠較好地完成搶險和救援工作。

4 無人機在化工消防救援工作中應(yīng)用的技術(shù)要求

4.1 可靠性

無人機在化工消防滅火救援中能夠把其自身的特點和優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。根據(jù)實際情況，要選擇與其相符的救援設(shè)備，能夠穩(wěn)定運作，從而促進無人機使用質(zhì)量和效率的提升[3]，有效提高滅火救援行動效率。在對無人機的類型進行選擇時，要依據(jù)其型號、類型的不同來充分了解和掌握它的特點與功能，再依據(jù)實際的救援情況對無人機進行科學合理的選擇和應(yīng)用，不但能夠進行有效的火災(zāi)救援，同時還能促進救援能力和水平的提高。

4.2 操控性

無人機通過相關(guān)工作人員操控才能進行具體運行。如果操作流程較為繁瑣，而操作人員又沒有完全掌握操作流程，那么在具體應(yīng)用時就會出現(xiàn)失誤。因此，要對操作流程進行優(yōu)化，使其更加優(yōu)化和完善，并對其功能進行科學合理的設(shè)定和調(diào)整，使其能夠在具體運作時覆蓋更加全面，不會出現(xiàn)操作盲區(qū)。

4.3 穩(wěn)定性

要確保救援人員自身的安全，才能充分發(fā)揮無人機自身的優(yōu)勢和功能，從而促進消防救援質(zhì)量和效率的提高。如果無人機不具有較強的穩(wěn)定性，那么在具體應(yīng)用的過程中，就會降低可操作性，達不到理想的作業(yè)效果，甚至會出現(xiàn)失控，會在一定程度上損害無人機本身，同時還會對救援工作的順利開展造成不良影響。

4.4 集成兼容性

在對無人機進行具體應(yīng)用時，要與其他設(shè)備有機結(jié)合，并受指揮體系的統(tǒng)一引導，這就需要無人機自身要具有集成兼容性。并依據(jù)系統(tǒng)的需求來開展相應(yīng)的火災(zāi)救援工作，把自身的功能和作用充分發(fā)揮出來，達到理想的救援效果。

5 在化工消防救援中無人機功能的實現(xiàn)和擴展

5.1 空中監(jiān)測功能的實現(xiàn)

在對無人機進行具體應(yīng)用時，可以把彩色數(shù)字攝像儀、紅外熱成像儀或是溫度測量儀等設(shè)施安裝在機器的頭部?？梢酝ㄟ^彩色數(shù)字攝像儀來獲取火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況，然后通過地面接收器來對數(shù)據(jù)信息進行采集，紅外線成像儀可以把火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況傳輸給指揮中心，再與GPS 定位相結(jié)合來對火災(zāi)的變化情況進行確定，為火災(zāi)救援措施的制定提供有效的數(shù)據(jù)支持。同時，還能幫助相關(guān)人員對火災(zāi)的具體情況有一個詳細的了解和掌握，起到良好的輔助作用。

5.2 機載輔助滅火功能的實現(xiàn)

如果是在高壓線路或是變壓器附近發(fā)生火災(zāi)，那么消防救援人員是無法靠近實施救援的。出于對消防救援人員人身安全的考慮，若是不能使用液體滅火劑，那么就要應(yīng)用機載滅火器。由相關(guān)的救援人員對無人機進行操控，確定著火點之后來進行滅火劑的噴灑，從而達到良好的滅火效果。

5.3 機載輔助救援功能的實現(xiàn)

可以把一些簡單的火災(zāi)救援設(shè)備安裝在無人機上，例如救援繩、防毒面具等。如果救援高度較高，也可以應(yīng)用無人機把這些救援器材傳遞給相關(guān)的救援人員。這樣不但能夠提高救援工作的質(zhì)量和效率，同時還能為救援人員或是被困人員的生命安全提供保障。

5.4 機載語言交互功能的實現(xiàn)

在對化工火災(zāi)進行救援時，如果現(xiàn)場有被困人員，那么救援人員要在第一時間內(nèi)和被困人員取得聯(lián)系。此時，就可以有效地應(yīng)用無人機，在無人機上安裝較大功率的揚聲器，通過揚聲器來對被困人員的安全疏散進行引導，使其能夠進行自救。再通過遠程指揮來指導被困人員從火場進行逃生，保障他們的生命安全，促進救援效率的提高。

5.5 機載強光照明功能的實現(xiàn)

在對化工火災(zāi)現(xiàn)場進行實際救援時，若想保證救援工作的順利開展，那么就要進行強光照輻射?？梢栽跓o人機上安裝強光照明體系，并保證與空中的監(jiān)控攝像頭相一致，如果自然光線或者是建筑物照明設(shè)施受到損壞或燈光較暗，可以起到良好的輔助照明作用[4]。若是在夜間進行救援時，也可以利用無人機進行空中照明來對發(fā)生火災(zāi)的位置進行快速確定，鎖定救援目標，然后實施相應(yīng)的救援措施。

6 無人機在化工消防救援工作中的應(yīng)用

6.1 災(zāi)情的偵查

一般情況下，火災(zāi)現(xiàn)場都十分復雜并且混亂，若救援人員不能從火場的實際情況出發(fā)，只是盲目地開展救援行動，不但會讓他們身陷危險當中，還會影響救援效果。如果能把無人機有效應(yīng)用其中，就能使救援人員的人身安全得到保障。在進行火災(zāi)救援之前，可以先利用無人機來對火場進行偵查，充分發(fā)揮它的優(yōu)勢和作用[5]。無人機不僅操作靈活，而且體積較小，可以在發(fā)生火災(zāi)之后快速地進入到火場當中實施救援。有些自然因素和環(huán)境因素會對火災(zāi)現(xiàn)場造成不同程度的影響，阻礙救援人員救援行動的順利開展，這時就可應(yīng)用無人機，利用它的數(shù)字傳輸體系來拍攝和偵查火場的具體狀況，把相關(guān)的信息、視頻、圖像等快速地傳輸給指揮中心，指揮人員對所收取的信息進行分析，然后依據(jù)具體狀況來制定科學合理的救援規(guī)劃。然而，在實際救援時也會遇到一些突發(fā)情況，例如在對化工的火災(zāi)現(xiàn)場進行實際救援時，可以在無人機上安裝上測溫儀和風速儀，偵查那些具有特殊功能的危險品，為救援工作的順利開展提供保障。

6.2 信息的采集

在對化工企業(yè)進行消防救援時，要從火災(zāi)現(xiàn)場的實際情況出發(fā)來設(shè)置無人機，并確保其科學、合理、安裝相應(yīng)模塊，并且要具備傳感器、拍攝設(shè)備等。在具體應(yīng)用的過程中，可以把無人機和有線、衛(wèi)星線路等相結(jié)合，給救援人員在實施救援活動時帶來依據(jù)。在進行具體救援時，無人機依靠4G 或是5G 網(wǎng)絡(luò)等設(shè)施和指揮中心相連通，無論是相關(guān)的控制人員還是救援人員都能及時獲取相應(yīng)的視頻資料和數(shù)據(jù)信息，從而提高指揮的實效性，為救援工作的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)[6]。另外，還能有效采集、存儲和整理無人機傳輸回的數(shù)據(jù)、視頻、圖片等信息，為火災(zāi)后期的評估工作奠定良好的理論基礎(chǔ)。

6.3 提升指揮調(diào)度效率

任何的救援或是救災(zāi)都關(guān)系著人們的生命財產(chǎn)安全，因此，消防救援工作的質(zhì)量和效率會對救援的效果產(chǎn)生直接影響。無人機具有操作靈活、簡便、體積小等特點，因此，在進行實際的消防救援行動時能充分體現(xiàn)出它的機動性，并與消防火災(zāi)救援指揮調(diào)度的實際需求相符。在面對突發(fā)事件或緊急事件時，能夠在最短的時間內(nèi)來對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息、視頻資料等進行獲取，給人員指揮決策提供依據(jù)。無人機能夠在救援環(huán)境較為復雜的區(qū)域進行作業(yè)，對數(shù)據(jù)信息、視頻、圖像等進行拍攝，傳遞回指揮中心，指揮中心以此來制定相應(yīng)的救援策略，促進了指揮調(diào)度能力和水平的提升。這不僅使數(shù)據(jù)信息的利用效率得到較大程度的提高，還實現(xiàn)了信息資源的有效共享，使調(diào)度中心的工作質(zhì)量和效率得到較大的提高。

6.4 化工火災(zāi)的撲救

化工火災(zāi)自身具有較強的綜合性和復雜性，如果化工企業(yè)發(fā)生火災(zāi)，救援人員不能對火情進行近距離觀察，那么就可以充分應(yīng)用無人機。利用裝載的高清攝像頭來對火場的實際情況進行有效勘查，從而對數(shù)據(jù)信息進行快速獲取，并傳輸回給指揮中心，使相關(guān)的指揮人員能夠更加直觀和真實地了解火災(zāi)現(xiàn)場情況，同時還確保了數(shù)據(jù)信息的有效性和準確性[7]。除此之外，在化工火災(zāi)現(xiàn)場還會存在一些有毒物質(zhì)，也可以應(yīng)用無人機對其進行近距離的偵查，測試它的濃度，進而確定需要管控的范圍。對火情較為復雜的區(qū)域，救援人員不能直接進入火場實施救援行動，此時也可以通過無人機實施救援，把滅火藥劑安裝在無人機上，然后對其進行操控直接滅火。

6.5 化工火災(zāi)的預(yù)防

無人機小巧靈活、操作簡單，如果某一區(qū)域火災(zāi)發(fā)生頻率較高，那么就可以在無人機上設(shè)置紅外鏡頭來對其進行高空偵查，快速鎖定火災(zāi)發(fā)生區(qū)域或是泄漏源頭，從而應(yīng)用與其相符的救援手段，抑制火災(zāi)的擴大。如果發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域存在較多的有毒有害物質(zhì)，那么就可以在無人機上安裝相關(guān)的檢測儀器，快速找出泄漏點，然后對技術(shù)人員進行科學合理的調(diào)度，并制定與其相符的救援措施，防止發(fā)生二次事故。

7 結(jié)語

基于化工火災(zāi)的特殊性，要對無人機進行科學合理的應(yīng)用，使其自身的功能和作用得到充分發(fā)揮，達到預(yù)期的救援效果。而且，在實際應(yīng)用時，無人機還能對一些突發(fā)性的緊急事件進行報告和預(yù)警，大大提高了火災(zāi)救援的質(zhì)量和效率。它能夠把數(shù)據(jù)信息、視頻圖像等第一時間傳回指揮中心，為救援措施的制定提供有效的理論依據(jù)，降低火災(zāi)帶來的危害，保障人身安全。