無人機(jī)在滅火救援中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用探析

王文君

（北京市豐臺區(qū)消防救援支隊(duì)，北京 100068）

無人機(jī)是滅火救援中比較新穎的消防裝備器材，涉及多旋翼無人機(jī)、無人直升機(jī)、固定翼無人機(jī)等多種類型，可以實(shí)現(xiàn)快速到達(dá)火場中心區(qū)域，憑借搭載的各種滅火設(shè)備以及傳感設(shè)備，能夠做到高效的展開滅火和救援處置工作。近幾年，我國無人機(jī)滅火救援技術(shù)得到了有效發(fā)展，技術(shù)水平有效性與成熟度呈現(xiàn)明顯的上升態(tài)勢，這也使得無人機(jī)在滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用范圍和實(shí)際效果有了大幅提升，有效解決了滅火救援中遇到的各類問題，更為如何開展高效、安全、“無傷”滅火救援行動帶來了新的思路與方案。因此，如何在復(fù)雜的滅火救援行動中，完全發(fā)揮出無人機(jī)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用優(yōu)勢，并且將這種優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為“勝勢”，便成了當(dāng)前業(yè)內(nèi)人士重點(diǎn)研究和探討的內(nèi)容。

1 無人機(jī)在滅火救援中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用場景

1.1 城市高層建筑滅火救援

城市高層建筑發(fā)生火災(zāi)事故往往會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還具有滅火救援難度高、傳統(tǒng)消防裝備器材無法快速抵達(dá)的情況。而無人機(jī)的最大上升高度可以達(dá)到萬米以上，能夠輕松應(yīng)對城市高層建筑的爬升高度。因此，消防救援人員可以利用無人機(jī)上升到建筑樓體內(nèi)部和外部的高空中，達(dá)到快速抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場的目的，再利用高清攝像頭，第一時間獲取高層建筑內(nèi)火災(zāi)情況，為消防指揮中心的滅火救援決策制定提供翔實(shí)的數(shù)據(jù)信息支撐。

1.2 森林火災(zāi)滅火救援

森林火災(zāi)發(fā)展速度極快，而且“火頭”行進(jìn)方向具有不確定性，極易造成嚴(yán)重的人員傷亡，因此，為了降低森林火災(zāi)滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的消防救援人員傷亡率，需要充分發(fā)揮出無人機(jī)在處置森林火災(zāi)中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用優(yōu)勢。無人機(jī)可以快速抵達(dá)森林火災(zāi)現(xiàn)場的中心區(qū)域，無須考慮地形因素帶來的不利影響，配合無人機(jī)搭載的滅火劑與水炮，可以達(dá)到快速滅火的作用。

1.3 危險化學(xué)品事故滅火救援

?；坊馂?zāi)事故往往會伴隨嚴(yán)重的有毒有害物質(zhì)泄漏，如果處理不得當(dāng)，會給消防救援隊(duì)伍造成嚴(yán)重的人員傷亡事故。而對于危險化學(xué)品事故的滅火救援來說，如何第一時間確定火場內(nèi)部實(shí)際情況，掌握起火物質(zhì)的存放位置與數(shù)量，對于滅火救援行動方案的制定有著決定性作用。利用無人機(jī)可以讓消防救援人員，無須進(jìn)入火場內(nèi)部，即可完成滅火救援行動，而且利用無人機(jī)搭載的紅外成像裝置，不用再擔(dān)心消防救援人員在處置化工火災(zāi)時的傷亡問題。而且現(xiàn)役比較先進(jìn)的無人機(jī)，還搭載有高精度傳感器，可以做到實(shí)時監(jiān)測化工火災(zāi)現(xiàn)場空氣有毒有害物質(zhì)濃度，這樣也可以為滅火救援行動帶來詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息支撐。

1.4 地下室及隧道等密閉空間滅火救援

地下室及隧道發(fā)生火災(zāi)事故，會大量消耗密閉空間內(nèi)的氧氣，如果消防救援人員貿(mào)然進(jìn)入現(xiàn)場內(nèi)部進(jìn)行火場偵查或者展開滅火救援與人員疏散轉(zhuǎn)移行動，極易造成不必要的人員傷亡問題。利用無人機(jī)可以快速進(jìn)入地下室和隧道等密閉空間，即便空間比較狹小，無人機(jī)也可以順利進(jìn)入火場內(nèi)部。而且利用無人機(jī)搭載的氣體檢測裝置，可以幫助消防救援人員隨時掌握地下室及隧道內(nèi)的氧氣含量。

1.5 大型商業(yè)綜合體滅火救援

大型商業(yè)綜合體的滅火救援行動難度較大，無人機(jī)可以有效應(yīng)對大型商業(yè)綜合體復(fù)雜的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，利用多功能傳感器，可以確定受困人員的具體位置，再配合喊話器，能夠幫助其快速找到應(yīng)急疏散逃生通道，而且還可以為火場內(nèi)部與外部其他滅火救援作戰(zhàn)單元下達(dá)消防通信指揮指令，進(jìn)而提高消防救援隊(duì)伍之間的滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的協(xié)同作戰(zhàn)能力。而且在無人機(jī)搭載的多功能傳感器作用下，可以幫助消防救援人員實(shí)時探查火場內(nèi)部的環(huán)境溫度、煙霧濃度、火勢蔓延方向與速度，進(jìn)而為消防救援指揮人員提供決策信息支撐。

2 無人機(jī)在滅火救援中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用策略分析

2.1 滅火救援火場偵查階段

通常情況下，火災(zāi)現(xiàn)場的情況比較復(fù)雜，尤其是一些森林火災(zāi)、化工園區(qū)火災(zāi)、高層建筑火災(zāi)，火場內(nèi)部的信息無法第一時間回傳到消防指揮中心，這樣便難以確定精準(zhǔn)、有效的滅火救援行動方案。由于火災(zāi)現(xiàn)場內(nèi)部情況不明，如果貿(mào)然派出消防救援人員深入火場內(nèi)部，極易造成不必要的人員傷亡，因此，在滅火救援的火場偵查階段，消防救援隊(duì)伍應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對無人機(jī)的開發(fā)與利用。無人機(jī)滅火救援系統(tǒng)組成豐富，涉及無人機(jī)平臺、偵察系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及滅火系統(tǒng)。在滅火救援的火場偵查階段，可以利用無人機(jī)的高清攝像頭、紅外傳感器以及指揮通信系統(tǒng)，精準(zhǔn)確定火源的具體位置、計(jì)算過火面積、確定起火物質(zhì)、確定有無受困人員以及具體的位置和數(shù)量。而且利用無人機(jī)的指揮通信系統(tǒng)，能夠?qū)刹榻Y(jié)果以圖像和數(shù)據(jù)的形式上傳至消防指揮中心作戰(zhàn)平臺，在此條件下，消防救援隊(duì)伍便可以準(zhǔn)確判斷火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際情況，比如，火勢大小、火勢蔓延方向與速度、火場內(nèi)部煙霧濃度、火場內(nèi)部各個區(qū)域溫度等關(guān)鍵信息，從而為開展安全、高效滅火救援行動提供決策信息支撐。

但需要注意的是，由于火災(zāi)現(xiàn)場內(nèi)部和外部情況比較復(fù)雜，火場有可能出現(xiàn)爆炸情況，再加上高溫?zé)崂说那忠u，使得火場內(nèi)部和外部的空氣條件比較差，無人機(jī)極易由于高溫?zé)崃?、爆炸氣浪而受到波及，比如，撞擊到周圍墻壁、墜毀等情況。因此，在滅火救援火場偵查階段，當(dāng)消防救援人員操控?zé)o人機(jī)時，必須嚴(yán)密觀察火災(zāi)現(xiàn)場內(nèi)部和外部的情況，充分考慮氣流因素、風(fēng)力因素、周圍障礙物因素，確保無人機(jī)的飛行平穩(wěn)性與安全性。

2.2 信息收集火災(zāi)定位階段

我國應(yīng)用于消防領(lǐng)域的電子通信技術(shù)比較成熟，不僅在沿用早年間出現(xiàn)的GPS 通信技術(shù)，而且也將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)“收入囊中”。從目前消防滅火救援行動中常用無人機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成與零部件組成來看，無人機(jī)的定位系統(tǒng)主要分為GPS 系統(tǒng)以及北斗導(dǎo)航系統(tǒng)兩大類別，這兩種定位系統(tǒng)都可以幫助無人機(jī)完成精確的火源定位。從滅火救援處置行動的實(shí)際情況來看，火源定位精準(zhǔn)度會直接影響到滅火救援整體效果，因此，通常情況下，會優(yōu)先選擇使用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的無人機(jī)，這類無人機(jī)的通信系統(tǒng)功能更強(qiáng)、定位精確度更高，除此之外，還需要滅火救援人員選擇使用搭載高性能導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、通信系統(tǒng)的無人機(jī)滅火救援裝備器材。

無人機(jī)雖然可以進(jìn)入消防救援人員無法到達(dá)的火災(zāi)區(qū)域，而且不需要過多考慮地形因素所帶來的不利條件，但需要注意的是，如果完全不考慮地形因素、飛行路線條件等相關(guān)因素，很容易導(dǎo)致無人機(jī)無法飛抵火災(zāi)現(xiàn)場中心區(qū)域預(yù)計(jì)位置，還有可能造成無人機(jī)受損、墜毀等意外情況，給消防救援隊(duì)伍造成巨大的消防裝備器材損失。因此，消防救援人員在復(fù)雜環(huán)境條件下操控?zé)o人機(jī)時，應(yīng)當(dāng)充分考慮到地形因素、障礙物分布情況等多方因素，從而完成無人機(jī)抵近偵查與火源定位路線的智能規(guī)劃以及避障處理。在無人機(jī)收集火災(zāi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息時，需要利用無人機(jī)搭載的高清攝像頭、紅外熱像儀、指揮通信系統(tǒng)，將火場內(nèi)部的圖像信息全部傳輸?shù)皆贫?，再由消防指揮中心人員進(jìn)行統(tǒng)一的整理與分析。一方面，確定火場內(nèi)部全部信息，為消防指揮人員提供滅火救援方案制定決策建議，以此提高滅火救援成功率與有效率；另一方面，利用無人機(jī)的數(shù)據(jù)收集與信息分析功能，可以實(shí)現(xiàn)對火場情況的實(shí)時收集與分析利用，尤其是可以確保消防指揮人員隨時掌握火場內(nèi)危險區(qū)域的火情發(fā)展?fàn)顩r，一旦發(fā)現(xiàn)存在爆炸或者燃燒加劇等情況，便可以立即向火場內(nèi)部和外部消防救援人員下達(dá)增援、撤退指令，以此保證滅火救援的效率與安全性。

2.3 滅火救援處置行動階段

一直以來，很多人對無人機(jī)的了解均停留在小型無人機(jī)層面，實(shí)則不然，目前已經(jīng)裝配到消防救援隊(duì)伍中的無人機(jī)種類和型號非常豐富，既有飛行距離在15km 以下的小型無人機(jī)，也有飛行距離在800km 以上的大型無人機(jī)。而且很多無人機(jī)對于起飛和降落場地環(huán)境條件沒有嚴(yán)格的限制與要求，不僅支持空中懸停、空中照明、空中喊話，還可以讓無人機(jī)攜帶大量滅火救援裝備器材以及滅火劑。因此，在使用無人機(jī)參與滅火救援處置時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場可觀察的實(shí)際情況，結(jié)合已知的火場相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從無人機(jī)的飛行距離、飛行高度、設(shè)備質(zhì)量、最大載荷等多個角度，靈活選擇型號最合適的無人機(jī)。

無人機(jī)的滅火系統(tǒng)功能強(qiáng)大，搭載有滅火劑、水炮等設(shè)備器材，可以實(shí)現(xiàn)對明火的高效打擊，而且還不會對周圍的原有環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。在消防應(yīng)急行動的滅火救援階段，消防救援人員要使用無人機(jī)搭載消防設(shè)備器材以及各類滅火劑，比如，消防用水、干粉滅火劑等。當(dāng)無人機(jī)飛抵預(yù)定位置后，便可以使用合適的滅火劑進(jìn)行火災(zāi)撲救，比如，利用消防水炮精準(zhǔn)打擊火源，也可以直接投放干粉滅火劑。從滅火救援行動處置的實(shí)際情況來看，如果幫助火場內(nèi)受困人員快速疏散轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域，很大程度上會影響滅火救援行動整體質(zhì)量與成敗。利用無人機(jī)可以進(jìn)入消防救援人員無法抵近的火場內(nèi)部，再利用高清攝像頭和喊話系統(tǒng)，可以幫助受困人員快速轉(zhuǎn)移，讓現(xiàn)場人員隨時隨地接受消防指揮人員下達(dá)的各類指令，為滅火救援行動開辟了一條新的消防指揮通信通道。為火災(zāi)現(xiàn)場人員指明具體、準(zhǔn)確的疏散轉(zhuǎn)移路徑，從而避免火場內(nèi)受困人員出現(xiàn)迷路、“慌不擇路”等情況。

此外，如果在處置森林火災(zāi)、化工事故時，無人機(jī)同樣可以在滅火救援環(huán)節(jié)發(fā)揮出高效作用。森林火災(zāi)和化工事故的危害性、破壞性極強(qiáng)，火場極易出現(xiàn)二次傷害，而且有毒有害物質(zhì)種類與數(shù)量眾多，消防救援人員很容易吸入有毒有害物質(zhì)而出現(xiàn)窒息、中毒等情況，甚至有可能造成消防救援人員的意外傷亡。那么，利用無人機(jī)便可以向火場中心區(qū)域受困人員、消防救援人員投放必要的消防救援裝備，比如，防毒面罩、呼吸裝置、急救包等，這樣便顯著提高了滅火救援質(zhì)量與效率。

2.4 滅火救援評估調(diào)整階段

在“智慧消防”體系建設(shè)中，無人機(jī)在滅火救援實(shí)戰(zhàn)用的應(yīng)用，不僅體現(xiàn)在火災(zāi)前期的火場偵查、火災(zāi)中期的明火撲救及人員疏散等環(huán)節(jié)，更在火災(zāi)后的滅火救援評估階段“大有作為”。只有做好滅火救援后的評估分析工作，才能讓滅火救援實(shí)戰(zhàn)工作形成完整的“閉環(huán)”。無人機(jī)能夠收集大量火災(zāi)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息資料，在滅火救援實(shí)戰(zhàn)后，將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行完整整理以及有效分析利用，可以幫助消防救援隊(duì)伍總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、分析不足、吸取教訓(xùn)，從而為后續(xù)的滅火救援實(shí)戰(zhàn)行動，提供救援參考以及優(yōu)化改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。在對無人機(jī)滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的具體表現(xiàn)進(jìn)行評估分析時，應(yīng)當(dāng)著重對無人機(jī)的滅火劑使用量、滅火時間、滅火效果、火勢控制情況、消防救援裝備器材投放情況、無人機(jī)搭載裝備器材的效果發(fā)揮情況等方面進(jìn)行評估和分析。消防救援隊(duì)伍可以根據(jù)無人機(jī)滅火救援實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的評估結(jié)果，針對性調(diào)整無人機(jī)滅火救援實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用流程，從而全面提高無人機(jī)滅火救援技術(shù)水平，為提高滅火救援效率創(chuàng)造良好條件。

3 結(jié)語

無人機(jī)經(jīng)過多年的創(chuàng)新研究與更新?lián)Q代，已經(jīng)成為消防領(lǐng)域不可或缺的重要消防設(shè)備器材，在滅火救援實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用中有著舉足輕重的作用。為了能夠真正發(fā)揮出無人機(jī)在滅火救援實(shí)戰(zhàn)行動中的優(yōu)勢作用，需要消防救援人員能夠真正“研究透、應(yīng)用好”無人機(jī)，在滅火救援實(shí)戰(zhàn)的前期火場偵查、中期明火撲救及人員疏散轉(zhuǎn)移、滅火劑和消防裝備器材高空投放，以及滅火救援后期的評估調(diào)整階段，充分發(fā)揮出無人機(jī)的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用優(yōu)勢。這樣才能大幅度提高滅火救援成功率、有效性以及安全性，在保證消防救援人員生命安全的同時，切實(shí)增強(qiáng)消防救援隊(duì)伍的滅火救援實(shí)戰(zhàn)能力。