無人機在應(yīng)急救援中的應(yīng)用研究

李玉童

摘要：無人機的出現(xiàn)給現(xiàn)代應(yīng)急救援提供了更多的思路和方法，加強無人機在應(yīng)急救援領(lǐng)域的應(yīng)用，對進一步筑牢防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)的生命防線有著十分重要的意義。分析當(dāng)前無人機在應(yīng)急救援領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合實際滅火救援案例總結(jié)應(yīng)用無人機作業(yè)的優(yōu)勢及缺陷，根據(jù)存在不足提出相應(yīng)對策，對于進一步發(fā)揮無人機在應(yīng)急救援領(lǐng)域的使用價值具有一定促進作用。

關(guān)鍵詞：消防；無人機；滅火救援

中圖分類號：D631.6? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2023）01-0049-03

當(dāng)前無人機技術(shù)逐漸成熟，工業(yè)級無人機更是加速崛起，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于地理測繪、農(nóng)業(yè)植保、電力巡檢以及應(yīng)急通信等諸多領(lǐng)域，特別是在應(yīng)急救援領(lǐng)域的運用日趨成熟。滅火救援無人機可以完成傳統(tǒng)救援手段無法完成的任務(wù)，在各類災(zāi)害救援過程中發(fā)揮出了不可代替的重要作用，目前，無人機正在朝著更實用化、智能化以及輕便化的方向穩(wěn)步發(fā)展。正是由于無人機擁有廣闊的應(yīng)用前景，很多國家都爭相在應(yīng)急救援領(lǐng)域給滅火救援無人機的應(yīng)用投入大量科研經(jīng)費，研發(fā)各式各樣功能完善和性能優(yōu)異的無人機，為滅火救援無人機產(chǎn)業(yè)提供了一定的技術(shù)及安全保障，與此同時在很大程度上促進了滅火救援無人機技術(shù)的發(fā)展。

1 滅火救援無人機發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，隨著高層建筑數(shù)量越來越多，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，滅火救援任務(wù)難度也在不斷增大，而傳統(tǒng)的消防救援設(shè)施局限性較大。推動無人機系統(tǒng)在應(yīng)急救援領(lǐng)域的應(yīng)用，在保證救援安全性、提高救援效率等方面彰顯出了非常重要的現(xiàn)實意義。無人機主要是通過搭載核心控制系統(tǒng)、定位裝置以及相應(yīng)的感應(yīng)設(shè)備并由專業(yè)飛手遙控操作的一種飛行裝置，依托通信技術(shù)手段設(shè)定相應(yīng)的飛行程序，從而為工作開展提供一定的便利。但是在應(yīng)用無人機的過程中也出現(xiàn)了設(shè)備操作不熟練、缺乏信息化素養(yǎng)以及實戰(zhàn)經(jīng)驗方面的問題。因此，如何充分發(fā)揮無人機在消防領(lǐng)域的作用，是現(xiàn)代消防救援隊伍在提升信息化水平過程中需要重點關(guān)注的問題。

2 無人機在應(yīng)急救援中的具體應(yīng)用

消防滅火救援無人機系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計理念，根據(jù)災(zāi)情種類的實際情況，搭載不同功能模塊，可完成現(xiàn)場態(tài)勢偵察、滅火作戰(zhàn)以及救援物資投放等任務(wù)。

2.1? 災(zāi)情偵察

火災(zāi)發(fā)生時情況復(fù)雜多變，在這種情況下消防員很難實現(xiàn)對火場的抵近偵察，傳統(tǒng)的火場偵查手段難以發(fā)揮作用。但是無人機具有比較高的靈活性，受火場環(huán)境影響較小，能夠?qū)崿F(xiàn)對火場的抵近偵察。通過給無人機搭載多種不同偵檢模塊，利用5G網(wǎng)絡(luò)以全方位或定點定位角度對災(zāi)害現(xiàn)場開展機動靈活的有效偵察，及時、準(zhǔn)確、快速、高效采集現(xiàn)場信息情況，并利用360°全視角攝像儀獲取現(xiàn)場圖像信息，使用紅外熱成像儀較為全面地對火場中氣體成分以及有害氣體的類型進行辨別，同時可以利用專業(yè)化的軟件，通過整合無人機獲取的火場信息建立火場的三維模型，并實時傳送相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。基于無人機偵測的信息能夠幫助指揮員快速了解災(zāi)害現(xiàn)場情況。例如，在響水“3·21”爆炸事故救援中，消防救援隊伍就應(yīng)用無人機攜帶氣體探測儀和水質(zhì)檢測儀等吊艙載荷進行了長時間、大規(guī)模的偵察以及監(jiān)護，綜合多維度信息，以最大程度發(fā)揮無人機的信息采集作用，從而為救援現(xiàn)場指揮決策提供了及時有效的重要依據(jù)[2]。

2.2? 滅火救援

滅火功能是無人機在消防領(lǐng)域最主要的應(yīng)用價值，通過數(shù)據(jù)查閱可知，滅火無人機在四川、重慶、云南、新疆等消防救援總隊已經(jīng)開始投入應(yīng)用。高層建筑一旦發(fā)生外墻保溫火災(zāi)，火災(zāi)蔓延速度非常快，可能從下向上蔓延，也可能自上而下蔓延，過火面積大，建筑物通常已經(jīng)形成多點立體式燃燒。此外，部分建筑高度超出了消防舉高車的最大工作高度，給火場救援帶來了更大的難度。傳統(tǒng)的滅火設(shè)備儀器由于自動化水平較低，且受各種條件限制，因此難以在短時間內(nèi)快速部署。而無人機具有較高的靈活性，能夠在2min以內(nèi)投入到火場救援中，無人機搭載多種滅火作戰(zhàn)負(fù)載系統(tǒng)，利用多旋翼無人機空中懸停特性和空中滯留能力，通過遠(yuǎn)程遙控使飛機到達(dá)預(yù)先指定位置，將滅火彈發(fā)射到目標(biāo)區(qū)域進行滅火。除此之外，無人機可搭載儲壓式干粉或水基滅火系統(tǒng)，超輕高強度消防水帶也可以通過無人機搭載的方式進入高空，配合破窗彈向室內(nèi)著火區(qū)域噴灑滅火劑，對火點進行快速準(zhǔn)確壓制，完成初期階段的滅火任務(wù)[3]。應(yīng)用無人機滅火可在阻礙火勢蔓延的同時，在一定程度上降低消防救援人員面對的風(fēng)險系數(shù)，為城市高層建筑消防救援難題提供解決方案，大大提升應(yīng)急消防救援效率。在森林消防領(lǐng)域中，由于當(dāng)前防火、巡邏、滅火任務(wù)繁重，而人工滅火不僅效率較低而且容易遭遇意外風(fēng)險，所以，無人機用于森林巡查和補充滅火作業(yè)的作用也愈發(fā)明顯。

2.3? 輔助應(yīng)急

通過無人機搭載特別配置的多功能救援艙開展救援作業(yè)，可以很大程度提升救援效率。例如，地震造成建筑倒塌、人員被埋時，可通過無人機掛載手機信號探測儀，偵測受災(zāi)區(qū)域人員的手機信號。即使現(xiàn)場斷網(wǎng)，只要手機有電，無人機就能捕捉信號，確認(rèn)被困人員的數(shù)量及位置。有人員受傷被困時，無人機可利用遠(yuǎn)程可視激光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，搭載拋投器，懸掛防毒面罩、急救包、救援安全繩索、救生圈、飲用水以及食物等物資[4]。通過空中投送方式，實施精準(zhǔn)定位遠(yuǎn)程投放，向被困人員提供必要的應(yīng)急救援物資，并實時采集被困人員情況，以保證被困人員的生命安全，為救援創(chuàng)造更多有利條件。在山間、水上救援時，搭載無人機拋繩牽引系統(tǒng)可以為救援開辟新的救生通道，提升救援效率。在雜亂的火災(zāi)救援現(xiàn)場或是范圍較大的山林，還可以搭載擴音設(shè)備，利用無人機作為向?qū)?，對火?zāi)周邊區(qū)域人員進行警報通知，既能幫助被困人員在消防救援人員的指令下向安全方向逃離，還可避免周邊區(qū)域人員誤入火災(zāi)現(xiàn)場，對后續(xù)火災(zāi)救援起到一定的輔助作用。

3 無人機在應(yīng)急救援中應(yīng)用的優(yōu)勢

當(dāng)前無人機在消防救援領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點日漸凸顯出來，憑借自身機動靈活，能夠搭載不同裝備設(shè)施快速展開作業(yè)的特點，與傳統(tǒng)應(yīng)急救援技術(shù)手段相比，具備以下優(yōu)勢：

3.1? 安全可靠

相較于傳統(tǒng)救援方式而言，無人機具備負(fù)載能力強、抗風(fēng)等級高等特點，應(yīng)用于滅火救援領(lǐng)域最突出的優(yōu)勢就是其安全性。在有毒、易燃易爆等危險環(huán)境中借助無人機對救援區(qū)域的火情進行偵查，同時還可以利用無人機向火場噴灑滅火劑，降低火場救援對于人員的需求，有效規(guī)避人員傷亡。

3.2? 機動靈活

現(xiàn)階段，滅火救援無人機為多旋翼無人機，其特點是機動靈活、便于操作，對現(xiàn)場環(huán)境的要求較低，與傳統(tǒng)的載人飛機相比，起飛與操控不易受場地條件約束，能夠適應(yīng)不同的災(zāi)害場所與作業(yè)環(huán)境，且受氣象條件限制較小。根據(jù)現(xiàn)場情況，在有多架無人機協(xié)同作戰(zhàn)時，還可采取集群作戰(zhàn)或輪換作業(yè)，搭載相應(yīng)荷載設(shè)備快速、穩(wěn)定、靈活執(zhí)行飛行任務(wù)。

3.3? 掌控全局

根據(jù)災(zāi)害現(xiàn)場救援需求，無人機通過搭載的三光偵察系統(tǒng)，采用自穩(wěn)防抖設(shè)計可以從不同方位和角度對事故現(xiàn)場態(tài)勢的重點部位以及區(qū)域進行全天候監(jiān)測，全面準(zhǔn)確地向指揮人員提供實時訊息，在一定程度上為指揮員把握災(zāi)害現(xiàn)場態(tài)勢提供堅實基礎(chǔ)。此外，在撲滅火災(zāi)后，還可以將紅外探測設(shè)備搭載在無人機上，對火場進行全面探測，并實時呈現(xiàn)出地面溫度的動態(tài)圖像，以便及時發(fā)現(xiàn)火場中存在的隱患，提升滅火救援的全面性，防止火場復(fù)燃。

4 無人機在應(yīng)急救援應(yīng)用中存在的不足

結(jié)合現(xiàn)階段消防救援隊伍實際情況，通過查閱無人機相關(guān)事故救援實戰(zhàn)記錄，無人機在應(yīng)急救援應(yīng)用方面還存在以下幾點不足：

4.1? 缺乏系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化的行業(yè)培訓(xùn)

就目前而言，在利用無人機實施消防救援的過程中，飛手的素質(zhì)水平在很大程度上決定了無人機作用的發(fā)揮?，F(xiàn)有的消防救援飛手大多為中國航空器擁有者及駕駛員協(xié)會（簡稱AOPA）下屬的機構(gòu)培訓(xùn)，或者由無人機廠家直接對消防員進行培訓(xùn)。在培訓(xùn)實踐中，培訓(xùn)的內(nèi)容往往集中于無人機基本操作要點以及無人機理論，未能構(gòu)成一套完整的培訓(xùn)體系，與“大應(yīng)急”實際需求還有較大出入。

4.2? 消防無人機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還未出臺

當(dāng)前，我國無人機產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，具備比較強的研發(fā)能力以及制造能力，但是在無人機標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于無人機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有的無人機標(biāo)準(zhǔn)基于固定機翼機型，而在消防救援中往往大量使用旋翼無人機。此外，在消防無人機的運營以及安全管理、適航管理等方面缺乏完善的法律法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)體系作為支撐，無人機產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的過程中還存在規(guī)范性不足、消防無人機運營管理體系不完善等問題。

4.3? 操作不熟練并且缺乏實戰(zhàn)經(jīng)驗

部分單位在購置滅火救援無人機后，只會在上級領(lǐng)導(dǎo)檢查時使用，平時很少應(yīng)用和維護。從實戰(zhàn)角度來說，火場環(huán)境往往比較復(fù)雜，現(xiàn)場存在大量的人員以及車輛，通信訊號容易被干擾。在這種情況下，使用無人機進行作業(yè)，需要飛手有熟練的操作技能以及強大的心理素質(zhì)。一旦發(fā)生大型災(zāi)害事故，就需要當(dāng)?shù)貙I(yè)無人機飛行團隊到救援現(xiàn)場協(xié)助完成飛行任務(wù)，暴露出消防救援隊伍自身的飛手操作熟練度不足以及缺乏實踐經(jīng)驗等問題，難以較為高效地完成大型火場的消防救援任務(wù)。

4.4? 不能在復(fù)雜建筑內(nèi)部開展作業(yè)

由于滅火救援無人機還要搭載近20kg的滅火劑儲罐，考慮其體積大小以及GPS信號受阻的因素，無人機只能圍繞高層建筑外表面飛行而不能在高度復(fù)雜和狹窄的空間內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，不能深入到建筑內(nèi)部對火點進行精準(zhǔn)打擊。

5 無人機在應(yīng)急救援工作中的應(yīng)用對策

5.1? 加強專業(yè)團隊建設(shè)

隨著現(xiàn)代消防救援隊伍逐漸向科技化、信息化方向轉(zhuǎn)型，各級消防救援隊伍需要進一步加強隊伍的規(guī)范化、專業(yè)化及職業(yè)化建設(shè)，依托消防救援裝備升級，打造一支能夠高效完成任務(wù)，具有較高專業(yè)化水平的無人機救援分隊。在這個過程中，最為關(guān)鍵的就是要加強對飛手的培訓(xùn)以及管理，確保飛手的素質(zhì)水平能夠滿足操縱無人機進行火場救援的需求，能夠從火場的實際情況出發(fā)，靈活操作無人機。在無人機救援分隊的組織結(jié)構(gòu)建設(shè)層面，需要以年輕指揮員、通訊員以及裝備技師作為骨干，隊伍中的消防員也要掌握基本的通信原理及機械知識。通過應(yīng)用“老帶新”的培訓(xùn)模式，使新晉消防員能夠快速融入到隊伍中，盡快形成戰(zhàn)斗力，并且可以幫助年輕消防員走上無人機專業(yè)化成長道路[5]。

5.2? 出臺行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

目前國內(nèi)消防無人機方面的標(biāo)準(zhǔn)體系還處于初始建設(shè)階段，無人機行業(yè)也在積極推進制定更加完善的應(yīng)急救援無人機標(biāo)準(zhǔn)。從應(yīng)急救援無人機行業(yè)長期發(fā)展需求來看，進一步提升滅火救援無人機的實用性與專用性，豐富其功能模塊，完善操作邏輯，并加強無人機性能及穩(wěn)定性測試，建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)十分關(guān)鍵。這不僅能夠確保無人機的使用規(guī)范，也能引導(dǎo)相關(guān)企業(yè)與實際的消防救援需求相對接，有針對性地進行產(chǎn)品的研發(fā)，所以說出臺完善統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。

5.3? 強化實地實戰(zhàn)演練

想要進一步發(fā)揮無人機在消防救援任務(wù)中的使用價值，需要消防救援隊伍從滅火救援實戰(zhàn)出發(fā)，設(shè)置具有針對性的訓(xùn)練科目，不僅需要加強對飛手基本操作技能的訓(xùn)練，同時也需要完善無人機使用的戰(zhàn)術(shù)以及方案，從實際的需求出發(fā)，靈活搭載相應(yīng)的設(shè)備，進一步提升無人機的實戰(zhàn)化應(yīng)用價值。此外，還需要把握各種大型實戰(zhàn)演練的機會，訓(xùn)練無人機分隊與其他班組的協(xié)同水平，確保在實際的使用過程中無人機能夠與整體戰(zhàn)術(shù)進行有機配合，提升火場救援的能力。

5.4? 發(fā)展無人機群作戰(zhàn)

運用先進的自主算法和低功耗的飛控芯片，減小單個無人機體積，增加無人機數(shù)量，通過無人機的數(shù)量和每架無人機攜帶的滅火劑計算出機群所能打擊的著火范圍，讓無人機能夠在狹窄的建筑內(nèi)部?復(fù)雜的地下空間等無法良好使用GPS的區(qū)域完成打擊火點的任務(wù)，進一步拓展無人機的機動空間，有效提高作戰(zhàn)效率，真正實現(xiàn)“1+1>2”的作戰(zhàn)效果?

6 結(jié)語

綜上所述，在應(yīng)急救援過程中，無人機機動靈活、功能多樣和安全可靠等優(yōu)點也已逐漸凸顯出來，其作為輔助救援力量能夠快速、高效和精準(zhǔn)地完成任務(wù)，可以切實提升事故救援效果，為現(xiàn)場指揮科學(xué)決策提供依據(jù)，能有效應(yīng)對突發(fā)災(zāi)情，遂行多元救災(zāi)任務(wù)，可以更好地適應(yīng)“全災(zāi)種、大應(yīng)急”任務(wù)需要。因此，無人機在未來消防應(yīng)急救援領(lǐng)域中一定會扮演更加重要的角色，承擔(dān)更加重大的責(zé)任，發(fā)揮更加凸顯的作用。

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[5]劉巧紅.無人機在消防滅火救援工作中的運用實踐探討[J].消防界（電子版），2020，6（8）：36+38.

Research on the application

of drones in emergency rescue

Li Yutong

（Xinjiang Bazhou Fire and Rescue Brigade，Xinjiang? Bazhou 841000）

Abstract：The emergence of drones provides more ideas and methods for modern emergency rescue， and strengthening the application of drones in the field of emergency rescue is of great importance to further building a lifeline for disaster prevention， mitigation and relief. Analysis of the current development status of drones in the field of emergency rescue， combined with the actual firefighting and rescue cases to summarize the advantages and shortcomings of the application of drone operations， according to the shortcomings of the corresponding countermeasures， to further play the value of the use of drones in the field of emergency rescue has a certain role in promoting.

Keywords：fire and protection; UAV; firefighting and rescue