無線遙控?zé)o人機(jī)在消防滅火救援領(lǐng)域的應(yīng)用研究

王 楠

（寬城滿族自治縣消防救援大隊(duì)，河北承德 067600）

近年來，我國廣大民眾的日常生活開始呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)，但與此同時(shí)，生活中也開始涌現(xiàn)越來越多的火災(zāi)事故、潛在安全隱患。在此種情況下，在面對(duì)多樣化消防滅火應(yīng)急需求的過程中，最關(guān)鍵的工作環(huán)節(jié)就是怎樣實(shí)現(xiàn)事故現(xiàn)場實(shí)際狀態(tài)的快速、準(zhǔn)確定位，繼而將火災(zāi)現(xiàn)場評(píng)估工作迅速做好，使救援行動(dòng)能夠及時(shí)開展。在消防滅火救援中，必須要盡快地研判火災(zāi)發(fā)生位置，進(jìn)而就最優(yōu)的救援方案進(jìn)行制定，該環(huán)節(jié)利用無人機(jī)裝置可以與消防救援人員相配合，促進(jìn)救援執(zhí)行效率的最大限度提升。利用無人機(jī)裝置的過程中，能夠進(jìn)行廣泛勘察，且無人機(jī)的飛行動(dòng)作相對(duì)靈活，能極大程度輔助滅火救援工作的開展。為保障消防滅火救援效果能夠盡可能地提升，有關(guān)任務(wù)執(zhí)行中就必須要利用無人機(jī)裝置。

1.無人機(jī)簡介

1.1 概述

無人駕駛、且能夠無線遙控的一種飛機(jī)就是無人機(jī)，屬于空中飛行器之一，具備自主程序控制，也能進(jìn)行無線遙控飛行。無人機(jī)能夠和遙控人員相協(xié)作，實(shí)現(xiàn)半自主控制的順利完成目的，與此同時(shí)，其也能夠在無人駕駛和控制的狀態(tài)下達(dá)到自主飛行的目的。無人機(jī)最初主要是在軍事中應(yīng)用，之后由于其具備輕便及靈活、快速、并無較高起降要求等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，開始在民事方面得到廣泛應(yīng)用[1]?，F(xiàn)如今，無人機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到影視航拍及農(nóng)業(yè)植保、新聞播報(bào)、災(zāi)難救援等多個(gè)領(lǐng)域，其構(gòu)成部分為飛機(jī)機(jī)體及飛控系統(tǒng)、無線數(shù)據(jù)鏈路等。立足技術(shù)層面進(jìn)行分析，其主要有無人固定翼機(jī)、無人飛艇、無人直升機(jī)等多種類別之分。

當(dāng)前，我國消防隊(duì)面臨的一個(gè)難題就是怎樣對(duì)事故的現(xiàn)場信息進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確獲取，保障作戰(zhàn)命令能夠得到高效部署。而近些年，作為新興產(chǎn)業(yè)之一的無人機(jī)，開始受到了國家的支持與關(guān)注，尤其是在消防信息偵查、自然災(zāi)害搜救等方面，無人機(jī)的作用巨大。

1.2 特征

第一，良好安全性、可以便捷操作、較低的運(yùn)行維保成本。以多旋翼無人機(jī)為例，此種無人機(jī)在運(yùn)行的過程中，低成本優(yōu)勢(shì)十分突出，且機(jī)械連接部件少，有著簡單的結(jié)構(gòu)，能便于拆卸和替換，也易于開展維保工作。與此同時(shí)，因其體型相對(duì)較小，并無較高的起降要求，所以無需依靠專用跑道即可達(dá)到垂直起降、空中懸停等目的，也能夠在危險(xiǎn)區(qū)域或不良?xì)夂驐l件下進(jìn)行穩(wěn)定的飛行，可保障實(shí)時(shí)目標(biāo)探測(cè)信息的準(zhǔn)確獲取。

第二，較低飛行高度、較強(qiáng)機(jī)動(dòng)性和任務(wù)執(zhí)行力。從目前常用的無人機(jī)來看，是以多旋翼無人機(jī)為主，主要有兩種控制方式，全自主、半自主，能夠從人工角度來設(shè)置、操縱此種無人機(jī)的飛行高度、速度。與此同時(shí)，此種無人機(jī)的零件組裝至待命飛行所需時(shí)間較少，一般僅以幾分鐘為主，所以使得設(shè)備的準(zhǔn)備時(shí)間大大縮短，可保證警務(wù)工作要求的充分滿足，也可以快速到達(dá)復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行任務(wù)的執(zhí)行，尤其是在偵查細(xì)小環(huán)節(jié)方面的優(yōu)勢(shì)十分突出。

第三，平臺(tái)應(yīng)用廣、有著豐富的功能。無人機(jī)的多旋翼自身就可充當(dāng)“互聯(lián)網(wǎng)+”平臺(tái)，在于定位及照相、測(cè)繪、通信等多個(gè)系統(tǒng)互相搭配的情況下，可保障“多旋翼+”的飛行平臺(tái)構(gòu)建目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)。

2.無人機(jī)在消防滅火救援領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 救援現(xiàn)場中高空偵察

若滅火救援現(xiàn)場的突出特征為災(zāi)害環(huán)境特殊、復(fù)雜或者是存在較大的災(zāi)害覆蓋面，此時(shí)由于消防人員很難實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)預(yù)定位置的靠近或及時(shí)抵達(dá)目的地，所以就可與無人機(jī)相配合，快速抵達(dá)災(zāi)害現(xiàn)場，之后與微型高清數(shù)碼攝像機(jī)將配合，偵察災(zāi)害現(xiàn)場，并利用短波及5G、WiFi 等網(wǎng)絡(luò)，向地面或指揮中心傳輸現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像。而對(duì)于各級(jí)指揮部來說，也可依靠無人機(jī)來統(tǒng)攬全局，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場各方面情況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌握，如著火點(diǎn)位及面積、輪廓等，以可靠信息輔助地面一線指戰(zhàn)員工作的開展，保障部署作戰(zhàn)命令能夠快速、有效地下達(dá)，最大限度地降低災(zāi)害損失、人員傷亡。

2.2 高層火災(zāi)中搜索營救

高層建筑火災(zāi)撲救工作具體開展的過程中，相關(guān)指戰(zhàn)員一般會(huì)借助登高平臺(tái)車來開展救人工作。但值得注意的是，實(shí)戰(zhàn)中該設(shè)備受火勢(shì)過大影響，難以靠近火場的現(xiàn)象極易出現(xiàn)，也無法快速地進(jìn)行升降，會(huì)導(dǎo)致救援速度受到影響，尤其是該設(shè)備無法一次容納大量被困人員。以上情況都會(huì)加大救援工作難度，無法及時(shí)開展救援工作的同時(shí)，也會(huì)引發(fā)大量人員傷亡問題。而應(yīng)用無人機(jī)能使上述難題得到有效解決，將生命探測(cè)儀、GPS 系統(tǒng)等搭載在無人機(jī)上，可對(duì)被困人員的具體位置進(jìn)行感知、獲取，也可在無人機(jī)底部掛鉤懸掛救生引導(dǎo)繩，此時(shí)，借助地面站消防員的手動(dòng)操作，可向被困人員運(yùn)送救生引導(dǎo)繩，進(jìn)而借助該設(shè)備能使被困人員達(dá)到對(duì)軟梯等救生器材的獲取目的，以實(shí)現(xiàn)自救的效果。

2.3 事故現(xiàn)場中空中喊話

大型災(zāi)害或公共突發(fā)事故的處理環(huán)節(jié)，利用無人機(jī)將語音及擴(kuò)音等模塊集成起來，能使消防員與無人機(jī)相配合，確?？罩泻霸?、指令傳達(dá)等目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)[2]。在有效傳達(dá)各項(xiàng)信息的情況下，可以有效地調(diào)遣消防隊(duì)各類人員以重點(diǎn)區(qū)域?yàn)榱⒆泓c(diǎn)，進(jìn)行任務(wù)的迅速執(zhí)行，同時(shí)也可以借助語音提示來指導(dǎo)被困人員的逃生、疏散及自救、他救等，更能為被困人員逃生提供遠(yuǎn)程協(xié)助作用，且在災(zāi)害現(xiàn)場可能會(huì)有爆炸、坍塌等現(xiàn)象發(fā)生的情況下，也能起到對(duì)消防員快速、及時(shí)撤離危險(xiǎn)區(qū)域的有效通知作用。

2.4 特殊環(huán)境中運(yùn)送功能

特殊環(huán)境主要包含山岳、水域等區(qū)域，由于此類災(zāi)害事故地點(diǎn)所處地段相對(duì)特殊、復(fù)雜，所以消防人很難及時(shí)和被困人員進(jìn)行有效的溝通、交流，而受特殊環(huán)境影響，也會(huì)極大程度地限制救援設(shè)備精準(zhǔn)性、射程等。為改善以上情況，就可以與無人機(jī)相配合來開展有關(guān)工作。比如，由于無人機(jī)體型不會(huì)很大，同時(shí)也并無較高的起降要求等，所以消防員可借助無人機(jī)向指定區(qū)域來投送一些輕型物資，如無線手臺(tái)、簡易呼吸罩等，為被困人員的自救及其在現(xiàn)場的快速逃離等提供輔助作用。

3.實(shí)際消防滅火救援中應(yīng)用無人機(jī)的建議

3.1 建立無人機(jī)消防救援滅火相關(guān)法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)際應(yīng)用無人機(jī)時(shí)，應(yīng)依靠健全的法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只有與科學(xué)、合理地使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相配合，使安全裝備技術(shù)模式得到科學(xué)、合理的執(zhí)行，才能充分發(fā)揮無人機(jī)的作用，也能規(guī)范消防員對(duì)無人機(jī)的操作。對(duì)此，必須要結(jié)合消防滅火救援工作要求、實(shí)際需要等相結(jié)合，將有關(guān)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等積極建立起來，更好地指導(dǎo)消防員對(duì)無人機(jī)的操作與應(yīng)用[3]。與此同時(shí)，也要在消防應(yīng)急救援通信上提高關(guān)注度，為有關(guān)工作的開展、落實(shí)提供保障。而相關(guān)的部門，也應(yīng)就專門的消防救援安全操作小程序進(jìn)行積極設(shè)計(jì)，為無人機(jī)技術(shù)操作更具規(guī)范化、合理性提供最大限度的保障，使消防滅火救援中，無人機(jī)具體應(yīng)用中可能出現(xiàn)的各種不利情況得到及時(shí)的應(yīng)對(duì)、處理。

3.2 強(qiáng)化無人機(jī)規(guī)劃設(shè)計(jì)及安全操作方面人才培養(yǎng)

由于消防員應(yīng)用無人機(jī)時(shí)，必須要以消防救援安全操作有關(guān)規(guī)范、需求為依據(jù)來開展工作，同時(shí)也要就專項(xiàng)的應(yīng)急消防救援方案進(jìn)行編制，所以消防滅火救援中應(yīng)用無人機(jī)時(shí)，對(duì)人才各方面能力有很高的要求。在此種情況下，就要在無人機(jī)規(guī)劃設(shè)計(jì)、安全操作方面的人才培養(yǎng)上加強(qiáng)力度。在培訓(xùn)中，應(yīng)以重要基礎(chǔ)理論、工作原理、有關(guān)設(shè)備技術(shù)操作、緊急狀況下無人機(jī)飛行訓(xùn)練等多方面知識(shí)、技能為培訓(xùn)要點(diǎn)。培訓(xùn)后，應(yīng)在考核上加強(qiáng)力度，是有關(guān)人員能夠積極參與培訓(xùn)并認(rèn)真學(xué)習(xí)。另外，也要在無人機(jī)飛行技術(shù)規(guī)范、實(shí)訓(xùn)操作上提高重視度，要在實(shí)訓(xùn)演練培養(yǎng)上進(jìn)行積極的強(qiáng)化。這一過程應(yīng)與不同環(huán)境、不同風(fēng)格建筑物等相結(jié)合，保障演練更具全面性，使有關(guān)消防員的職業(yè)素養(yǎng)、技能水平最大限度地提高。

3.3 加強(qiáng)無人機(jī)在消防滅火救援中相關(guān)技術(shù)的研究

在消防滅火救援中，有關(guān)消防技術(shù)人員或指戰(zhàn)員等，應(yīng)與國內(nèi)無人機(jī)專業(yè)部門相對(duì)接，確保消防安全演練工作順利開展，使無人機(jī)操作技術(shù)培訓(xùn)、教育、學(xué)習(xí)機(jī)制能夠持續(xù)建立起來，促進(jìn)無人機(jī)操作人員專業(yè)創(chuàng)新、使用能力的最大限度提升。而在日常的飛行訓(xùn)練環(huán)節(jié)，應(yīng)將經(jīng)常出現(xiàn)的技術(shù)問題挖掘出來，并就有關(guān)問題的解決方案進(jìn)行全面研究和深入探索[4]。與此同時(shí)，也應(yīng)在無人機(jī)專業(yè)隊(duì)伍的建設(shè)上加大力度，并在輕量化、多功能等多種類的無人機(jī)研發(fā)上加大力度，保障無人機(jī)能夠與消防滅火救援工作中的各項(xiàng)技術(shù)要求完全符合，促進(jìn)無人機(jī)使用效果的大幅度提高。

4.消防無人機(jī)技術(shù)需求和功能拓展

4.1 模塊化設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，無人機(jī)的“多旋翼+”飛行平臺(tái)運(yùn)行中，可以與各類儀器、設(shè)備相配合，進(jìn)而廣泛應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域。如警務(wù)、農(nóng)業(yè)、傳媒等。而通過模塊化設(shè)計(jì)工作的開展，能使無人機(jī)的獨(dú)立性、互換性、通用性等特征更加突出，此種情況下的接口部位結(jié)構(gòu)及尺寸等參數(shù)，更能保障大數(shù)量不同設(shè)備需求的充分滿足，確保更多有價(jià)值設(shè)備、儀器等能夠與無人機(jī)更好地配合來開展滅火救援工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的救援效果[5]。

4.2 續(xù)航動(dòng)力技術(shù)

在消防滅火救援中，無人機(jī)放飛的前提就是面臨繁重的滅火救援任務(wù)，同時(shí)若滅火救援工作開展時(shí)間較久的情況下，也可以放飛無人機(jī)來提供輔助作用。與此同時(shí)，若多種設(shè)備搭載在消防無人機(jī)上，此時(shí)會(huì)繼續(xù)加大無人機(jī)的載重。面對(duì)這樣的情況，就要將更多的新型技術(shù)手段應(yīng)用在消防無人機(jī)上，如新型電池及混合動(dòng)力等，促進(jìn)無人機(jī)續(xù)航能力的有效提升。

4.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)功能

為實(shí)現(xiàn)無人機(jī)環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，可將紅外熱成像儀、測(cè)風(fēng)（溫）儀等多種儀器安裝在無人機(jī)機(jī)頭等部位。以紅外熱成像儀為例，該設(shè)備對(duì)溫度十分敏感，能對(duì)隱藏的著火點(diǎn)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，也可以達(dá)到對(duì)復(fù)燃隱患、幸存者的針對(duì)性監(jiān)測(cè)目的[6]。而對(duì)于測(cè)風(fēng)（溫）儀等儀器來說，可就事故現(xiàn)場的泄漏物質(zhì)及其濃度、擴(kuò)散范圍等進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，保障數(shù)據(jù)的深度分析目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)。

4.4 強(qiáng)光照明功能

現(xiàn)階段，消防滅火全領(lǐng)域中應(yīng)用的無人機(jī)，具備的一個(gè)突出功能就是空中懸停，而將強(qiáng)光照明設(shè)備搭載在無人機(jī)的前端，并和照相系統(tǒng)來進(jìn)行同步的設(shè)置，一方面有助于光線受限下偵察拍攝效果的強(qiáng)化；另一方面也能于夜間環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高空照明的效果，使救援目標(biāo)能夠被快速地鎖定。

4.5 自我保護(hù)功能

無人機(jī)參與消防滅火救援工作中，就飛行任務(wù)具體執(zhí)行時(shí)，需要具備的性能為抗風(fēng)防雨、耐溫防腐、防爆等，若事故現(xiàn)場有易燃易爆及危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏等情況，此時(shí)因事故現(xiàn)場存在較大的火焰和較高的溫度、一定程度的易燃易爆氣體濃度等，所以在應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行偵察的過程中，客觀存在的就是各種各樣的安全隱患。對(duì)此，就需要利用防爆及防腐蝕等材料來制作無人機(jī)的機(jī)身，使無人機(jī)飛行中的磨損值最大限度地降低。

5.結(jié)語

得益于科技水平日益提升而快速發(fā)展的無人機(jī)技術(shù)，能夠極大程度便利各類災(zāi)害事故的開展，也能為人類戰(zhàn)勝各類災(zāi)害事故提供輔助作用。因無人機(jī)的特性是以輕便、靈活、快速等為主，所以針對(duì)其在消防滅火救援領(lǐng)域中應(yīng)用的研究意義重大。在消防滅火救援工作中，與消防無人機(jī)相配合，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場信息進(jìn)行及時(shí)、動(dòng)態(tài)的掌握，能為現(xiàn)場指戰(zhàn)員對(duì)災(zāi)情的準(zhǔn)確判斷提供輔助作用，也可以促進(jìn)消防部隊(duì)實(shí)戰(zhàn)能力的有效提升。與此同時(shí)，本人建議可在有關(guān)消防站的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中納入消防無人機(jī)建設(shè)，而對(duì)于消防總、支隊(duì)來說，應(yīng)將無人機(jī)分隊(duì)構(gòu)建起來，保障訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)結(jié)合、實(shí)戰(zhàn)和保障結(jié)合等目標(biāo)的有效實(shí)現(xiàn)，使滅火救援中消防無人機(jī)的最佳效益能夠充分發(fā)揮。