無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的運(yùn)用研究

摘要：當(dāng)前，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境日益復(fù)雜，對(duì)實(shí)施迅速且精準(zhǔn)的滅火救援任務(wù)提出了更高要求，必須尋求更為高效且創(chuàng)新的技術(shù)支持。其中，無(wú)人機(jī)技術(shù)在消防救援行動(dòng)中的應(yīng)用顯示出巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，以科技驅(qū)動(dòng)的方式優(yōu)化救援策略，提升效率。本文旨在分析無(wú)人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援行動(dòng)中的應(yīng)用價(jià)值，并深入研究其具體操作實(shí)踐，以期為消防救援行動(dòng)的順利進(jìn)行提供有力輔助。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；消防滅火救援；實(shí)際運(yùn)用

引言

消防員的主要職責(zé)在于防范和應(yīng)對(duì)火災(zāi)及各類災(zāi)害，確保人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在各種緊急情況和救援行動(dòng)中，他們常常置身于危險(xiǎn)環(huán)境，因此對(duì)智能設(shè)備的需求日益增長(zhǎng)，以協(xié)助執(zhí)行滅火和救援任務(wù)。近年來(lái)，科技不斷融入各行各業(yè)，無(wú)人機(jī)技術(shù)因其顯著的進(jìn)步和廣泛的影響，成為關(guān)注焦點(diǎn)。在消防滅火救援中，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用日益成熟，展現(xiàn)出靈活性、高效性、智能化和安全性等優(yōu)點(diǎn)。它們不受地形、災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)或障礙物限制，能有效收集用于消防員行動(dòng)、滅火、救援和急救等多方面的信息。相較于傳統(tǒng)依賴人力的搜索方式，無(wú)人機(jī)的投入成本僅為人力和設(shè)備成本的10%，有效降低了資源消耗。

一、無(wú)人機(jī)的原理及種類

（一）無(wú)人機(jī)的原理

無(wú)人飛行器是一種通過(guò)無(wú)線遠(yuǎn)程控制來(lái)進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)的飛行器，通過(guò)自身的控制程序來(lái)完成相應(yīng)的作業(yè)。由于其尺寸小，成本低廉，不需要太多的場(chǎng)地和環(huán)境，因此在實(shí)際應(yīng)用中非常便利。無(wú)人機(jī)可利用無(wú)線影像技術(shù)傳送有關(guān)野外環(huán)境資料，部分無(wú)人機(jī)可自主計(jì)劃航路，完成采集與傳送所需影像資料。目前，市面上有很多種無(wú)人機(jī)，它們的使用范圍很廣，但是無(wú)論是什么類型的無(wú)人機(jī)，都要有非常完備的結(jié)構(gòu)和功能模塊。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行火災(zāi)撲救，不僅可以保證有關(guān)人員的人身安全，還可以使火災(zāi)救援工作更加有成效。

（二）無(wú)人機(jī)種類

火災(zāi)救援無(wú)人機(jī)是應(yīng)用于災(zāi)難事件中的關(guān)鍵工具，可執(zhí)行搜救、監(jiān)測(cè)和救援任務(wù)。偵察和監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)配備高清攝像頭、紅外相機(jī)和熱成像設(shè)備，能夠在火場(chǎng)上空飛行并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火勢(shì)蔓延情況、探測(cè)熱點(diǎn)和煙霧，對(duì)消防人員采取有效的滅火措施至關(guān)重要。交通管制無(wú)人機(jī)可以協(xié)助管理空中和地面交通，確保飛行器和救援車輛之間的安全距離，同時(shí)指導(dǎo)人員疏散和指揮火場(chǎng)內(nèi)外的人員和車輛流動(dòng)。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通信設(shè)施可能會(huì)受損或中斷。通信中繼無(wú)人機(jī)，可以提供臨時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)，確保消防人員和救援隊(duì)伍之間的實(shí)時(shí)通信暢通無(wú)阻[1]。

二、消防滅火救援中的無(wú)人機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）靈活性

與其他消防救援設(shè)備相比，無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)在于其緊湊的體型和易于操作性。它們搭載的高清攝像頭能實(shí)時(shí)捕獲事故現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面，并迅速將信息傳輸?shù)街笓]中心，為指揮決策者提供寶貴的第一手資料。目前，我國(guó)的無(wú)人機(jī)多為小型型號(hào)，重量輕至約10公斤，操控只需1到2名人員就能完成，無(wú)論是預(yù)先編程還是遠(yuǎn)程遙控，都能使無(wú)人機(jī)按預(yù)定路徑執(zhí)行偵察任務(wù)。無(wú)人機(jī)對(duì)起降場(chǎng)地的要求相對(duì)寬松，只要地面平坦即可，有的甚至可以利用手掌作為起飛平臺(tái)，展現(xiàn)出極高的靈活性[2]。

（二）高效性

無(wú)人機(jī)的優(yōu)越性能在于其與先進(jìn)技術(shù)的無(wú)縫集成，常常配備高清晰度的攝影機(jī)，用于捕捉所需信息的圖像，并利用傳輸技術(shù)及時(shí)在顯示屏上呈現(xiàn)這些高清圖像。在設(shè)計(jì)上，無(wú)人機(jī)的攝像頭允許360°全方位無(wú)盲點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，甚至結(jié)合紅外夜視技術(shù)，確保即使在黑暗環(huán)境中也能有效執(zhí)行信息采集任務(wù)。在消防救火和救援行動(dòng)中，無(wú)人機(jī)能準(zhǔn)確確定被困人員的數(shù)量、狀況和位置。通過(guò)攝像頭的遠(yuǎn)近焦距切換，可以快速擬定詳盡的救援策略，提升救援行動(dòng)的效率和針對(duì)性，從而加快救援速度。

（三）智能化

隨著信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)不再局限于人工操作，而是通過(guò)接收指令實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化和智能化的信息采集與處理，提升了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用潛力。當(dāng)前，各地消防機(jī)構(gòu)在火警救援行動(dòng)中廣泛應(yīng)用了智能化技術(shù)的無(wú)人機(jī)。借助這些技術(shù)，無(wú)人機(jī)能夠自主規(guī)劃飛行路徑和方向，智能化決策能力使其能在接到預(yù)設(shè)程序后，根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境作出精準(zhǔn)反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)動(dòng)性。當(dāng)遇到障礙物時(shí)，能迅速規(guī)避并及時(shí)將信息反饋至操作人員的智能系統(tǒng)。這樣的智能化設(shè)計(jì)不僅豐富了火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息的獲取，還極大簡(jiǎn)化了無(wú)人機(jī)的操作流程，提高了救援效率[3]。

三、無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的實(shí)際應(yīng)用

（一）信息收集

在消防救援行動(dòng)中，獲取信息是至關(guān)重要的一步。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行信息采集，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境定制特定功能模塊，如影像捕捉模塊、熱成像模塊，用于實(shí)時(shí)拍攝音頻和視頻資料。同時(shí)，借助風(fēng)速探測(cè)器，無(wú)人機(jī)能進(jìn)一步收集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)有線、無(wú)線或4G技術(shù)及時(shí)傳輸至接收端，確保實(shí)時(shí)信息共享。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用不僅增強(qiáng)了救援指揮部與前線個(gè)人裝備的實(shí)時(shí)連通性，使得指揮員和救援人員能迅速依據(jù)實(shí)時(shí)場(chǎng)景制定策略。這種技術(shù)的使用提升了決策的速度和靈活性，隨著現(xiàn)場(chǎng)條件的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整救援計(jì)劃。以天津港某爆炸事故為例，無(wú)人機(jī)通過(guò)空中偵察，詳細(xì)記錄災(zāi)區(qū)狀況，分析爆炸波及范圍，深入剖析數(shù)據(jù)，最終準(zhǔn)確評(píng)估了火災(zāi)損失情況，展示了無(wú)人機(jī)在災(zāi)難響應(yīng)中的關(guān)鍵作用。

（二）人員搜索定位

在針對(duì)火災(zāi)應(yīng)急響應(yīng)的無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)中，集成了一系列精密傳感器，在高空?qǐng)?zhí)行精確的監(jiān)控任務(wù)，迅速捕捉潛在的求救信號(hào)，為營(yíng)救隊(duì)伍提供關(guān)鍵的定位數(shù)據(jù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)在超視距偵察階段的活動(dòng)范圍可達(dá)300米至1000米，其內(nèi)置的紅外熱像儀能探測(cè)到400米之外的熱量源，顯示出卓越的偵察能力。此外，配備有內(nèi)置揚(yáng)聲器的無(wú)人機(jī)的通信范圍大約在1000米，使消防人員得以借助這種高科技裝備進(jìn)行精準(zhǔn)的搜尋行動(dòng)[4]。在水上救援行動(dòng)中，專業(yè)人員運(yùn)用配備激光測(cè)距傳感器的無(wú)人機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的定位標(biāo)記，被困者的位置信息會(huì)及時(shí)共享給所有參與救援的人員，確保救援隊(duì)伍能迅速、準(zhǔn)確鎖定目標(biāo)地點(diǎn)，從而顯著提升救援效率，縮短救援時(shí)間，極大提高了救援工作的實(shí)效性。

（三）火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)偵察

一旦發(fā)生火災(zāi)，消防救援機(jī)構(gòu)必須迅速、全面了解事故現(xiàn)場(chǎng)的具體狀況，規(guī)劃有效的滅火救援策略，以便迅速控制火勢(shì)。然而，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性和潛在的危險(xiǎn)性不容忽視。如果消防人員在信息匱乏的情況下行動(dòng)，不僅可能導(dǎo)致救援任務(wù)無(wú)法完成，甚至可能危及人員安全。因此，引入無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行偵察至關(guān)重要，能提供深度且詳盡的現(xiàn)場(chǎng)信息洞察。特別是在高層住宅火災(zāi)中，天然氣管道眾多，可能引發(fā)爆炸，對(duì)所有在場(chǎng)者構(gòu)成極大威脅，包括消防員和被困居民。此外，燃?xì)庑孤┮部赡軐?dǎo)致中毒，這是消防救援工作中常見(jiàn)的挑戰(zhàn)。由于無(wú)人機(jī)具有靈活性和小型化的特點(diǎn)，它們?cè)诟鞣N環(huán)境條件下都能穩(wěn)定工作，能夠協(xié)助消防團(tuán)隊(duì)清晰觀察整個(gè)火場(chǎng)，幫助專業(yè)人員深入分析火情，制定出科學(xué)的滅火救援計(jì)劃，確保消防行動(dòng)的安全性。同時(shí)，無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)視頻傳輸功能，使地面控制中心能及時(shí)、全面掌握火場(chǎng)動(dòng)態(tài)，把握最佳救援時(shí)機(jī)。

（四）指揮調(diào)度

無(wú)人機(jī)以其簡(jiǎn)便的操作性、卓越的靈活性和高效的機(jī)動(dòng)性，在消防救援行動(dòng)中展現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮和調(diào)度，能有效協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)救援團(tuán)隊(duì)洞察火場(chǎng)的烈度、地貌及空間狀況。操作員控制無(wú)人機(jī)深入火場(chǎng)，捕獲關(guān)鍵的災(zāi)情信息，制定救援策略。尤其在應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況時(shí)，無(wú)人機(jī)能及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面和數(shù)據(jù)以視頻形式傳回指揮中心，為制定后續(xù)救援策略提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。對(duì)于復(fù)雜多變的救援場(chǎng)景，地面指揮中心可通過(guò)無(wú)人機(jī)的實(shí)時(shí)錄像分析數(shù)據(jù)，適時(shí)調(diào)整指揮計(jì)劃，確保實(shí)施最優(yōu)化的消防救援和滅火措施[5]。

（五）輔助救援

鑒于消防救援任務(wù)的特殊性質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的多變性要求對(duì)火災(zāi)中的被困者提供必需的生存支持。例如，在涉及化學(xué)物質(zhì)的火災(zāi)中，空氣中的有毒氣體和濃煙構(gòu)成嚴(yán)重威脅，這時(shí)必須為被困者分發(fā)防毒面具，并為受傷者準(zhǔn)備基本的急救包，確保后續(xù)救援行動(dòng)的有效執(zhí)行。在傳統(tǒng)上，消防員需親臨現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，確定被困人數(shù)和傷情，這無(wú)疑增加了他們的風(fēng)險(xiǎn)，也可能延誤寶貴的救援時(shí)間。然而，無(wú)人機(jī)以其小巧靈活的特點(diǎn)，開(kāi)辟了新的救援路徑。它們可以被用于高效運(yùn)送生活必需品，從而保障救援行動(dòng)的順利進(jìn)行。在復(fù)雜火場(chǎng)中，無(wú)人機(jī)還能配備擴(kuò)音設(shè)備。通過(guò)無(wú)人機(jī)上的擴(kuò)音器，消防員能在確認(rèn)被困者位置后，利用這個(gè)設(shè)備穩(wěn)定被困者情緒，指導(dǎo)他們?cè)诶Ь持凶晕冶Ｗo(hù)，尋找相對(duì)安全的避難區(qū)域，等待救援。這種方法有助于增強(qiáng)被困者對(duì)救援行動(dòng)的理解和配合，從而提升整體救援效果。

（六）通信中繼和救援指引

通信中繼無(wú)人機(jī)可以在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)建立臨時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)因?yàn)?zāi)害導(dǎo)致的通信中斷或信號(hào)不穩(wěn)定情況。它們攜帶高性能通信設(shè)備，能夠提供穩(wěn)定的通信信號(hào)，使指揮中心與救援人員之間能夠?qū)崟r(shí)傳遞信息、指令和情報(bào)。這種臨時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)不僅能夠協(xié)助指揮中心更好了解火情和救援進(jìn)展，還能夠使救援人員之間保持聯(lián)系，協(xié)同行動(dòng)，提高救援效率。無(wú)人機(jī)還可以作為救援指引的平臺(tái)，在復(fù)雜地形或火場(chǎng)環(huán)境中為救援隊(duì)提供航線引導(dǎo)和安全通道。搭載高精度定位系統(tǒng)和地圖導(dǎo)航軟件的無(wú)人機(jī)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)地面情況，識(shí)別安全通道和障礙物，并向救援人員提供詳細(xì)的路線規(guī)劃和導(dǎo)航指引。這對(duì)于救援隊(duì)在火場(chǎng)中迅速行動(dòng)、規(guī)避危險(xiǎn)區(qū)域、找到受困者位置至關(guān)重要，有助于最大程度減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[6]。

四、無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用前景

無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用前景廣闊，其技術(shù)和功能的不斷發(fā)展將為消防工作帶來(lái)更多創(chuàng)新和便利。未來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，其在消防領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，其傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備的性能將不斷提升，使得無(wú)人機(jī)能夠在火場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)更加精確和高效的監(jiān)測(cè)與勘察。高清攝像頭、紅外相機(jī)和熱成像設(shè)備的應(yīng)用，使得無(wú)人機(jī)能夠更準(zhǔn)確探測(cè)火源和火勢(shì)的變化，為消防指揮決策提供更多實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。隨著無(wú)人機(jī)智能化和自主化程度的提高，其在滅火救援中的作用將進(jìn)一步增強(qiáng)[7]。

無(wú)人機(jī)在消防救援中的應(yīng)用還包括更多智能化的功能和服務(wù)。例如，無(wú)人機(jī)配備人臉識(shí)別技術(shù)和聲音偵測(cè)設(shè)備，能夠在火場(chǎng)中迅速發(fā)現(xiàn)受困者并提供救援，大大提高了搜救效率和成功率。同時(shí)，無(wú)人機(jī)還可以搭載藥品、食品和急救設(shè)備等物資，為災(zāi)區(qū)提供急救和生活救助，實(shí)現(xiàn)全方位的災(zāi)害救援。此外，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)還可以扮演通信中繼和聯(lián)絡(luò)樞紐的角色，建立災(zāi)后通信網(wǎng)絡(luò)，保障指揮中心與救援人員之間的暢通聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和指揮調(diào)度[8]。

結(jié)語(yǔ)

在火災(zāi)救援行動(dòng)中，無(wú)人機(jī)發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用，尤其在災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估和人員搜尋定位等任務(wù)中展現(xiàn)不可替代的功效。隨著科技的不斷進(jìn)步，應(yīng)用于消防救援的無(wú)人機(jī)種類日益多樣化，極大提升了救援效率和效果。

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作者簡(jiǎn)介：高駿濤（1990- ），男，漢族，江蘇南京人，本科，初級(jí)專業(yè)技術(shù)職務(wù)，研究方向：消防。