無人機在消防應急通信保障中的應用探究

劉飛宏

（哈密市消防救援支隊，新疆 哈密 839000）

在緊急情況下的通信保障方面，尤其是在消防應急救援中，無人機的應用正日益引起人們的關注?；馂牡韧话l(fā)事件往往伴隨著通信中斷、信息傳輸困難等問題，嚴重影響救援效率和搶險工作的進行。因此，如何利用無人機技術來彌補傳統(tǒng)通信手段的不足，提高消防應急通信保障的能力，成為當前亟待解決的問題。

1 消防應急通信保障需求

1.1 實時性

消防應急通信任務繁重，時間緊迫，既要保證火災現(xiàn)場人員的生命和財產安全，又要保證通信的實時性，這樣才能在最短的時間內將足夠的信息傳遞給指揮部。為滿足火災應急通訊的實時需求，需要將各類災難現(xiàn)場的各類數(shù)據信息及時傳送給決策與指揮部門，使其能夠及時地將火災發(fā)展狀況、人員等信息反饋給相關部門，從而保證后續(xù)救援計劃的合理性。因此，必須在救災現(xiàn)場構筑完備的信息通訊網絡，構筑由點及面逐級延伸的立體應急通訊系統(tǒng)。實時傳輸?shù)募夹g手段和機制需要得到充分的重視和發(fā)展，以提高救援工作的效率和優(yōu)化應急響應能力。

1.2 可靠性

在火災緊急情況下，現(xiàn)場信息的可靠程度是制訂滅火方案、提高滅火工作效率的關鍵。但是，火災、地震等自然災害往往具有難以預測的特點，使得搜救人員在搜救過程中往往處于動態(tài)的狀態(tài)，這就要求搜救人員能夠獲得精確、可靠的現(xiàn)場信息，并根據實際情況做出相應的調整，從而提高搜救的成功率和效率。所以，在傳遞信息的同時，也要確保信息的可靠度，才能更好地適應火災事故的實際需要。

2 無人機在消防應急通信保障中的應用優(yōu)勢

2.1 機動靈活

一般的微型無人機重量在100kg 以下，輕便靈活，僅需1 ～2 個人就能達到技術要求。在滅火救援中，可以通過飛控系統(tǒng)或者救援車的方式，將無人機投放到救災現(xiàn)場，迅速地投入救災工作中。操縱者可通過操縱無人機的航線與速度，對搜救現(xiàn)場進行調查。小型無人機能夠在復雜多變的環(huán)境中自由飛行和懸停。其快速轉向、迅速改變飛行方向和隨意懸停的能力，使得無人機可以靈活應對消防救援任務的需求。同時，小型無人機的較小機身尺寸和強大的機動性能，使其能夠穿越復雜地形和障礙物，進入狹小或危險區(qū)域進行偵察和救援工作。

2.2 視野較為全面

無人機的設計巧妙地結合了寬帶技術和數(shù)據鏈技術等，使其能夠在實際操作中拓寬拍攝視野，實現(xiàn)對救援現(xiàn)場情況的多角度、不同光線下的拍攝。通過無人機的現(xiàn)場勘測功能，可以實現(xiàn)遙感數(shù)據的多點采集目標。此外，無人機還能自動校正，通過多架無人機的派遣使用，極大程度上減少由于載荷不足或震動等原因造成的無人機應用數(shù)據異常情況。為了進一步提高拍攝精度，在結合現(xiàn)代大數(shù)據技術和物聯(lián)網技術的應用的同時，無人機還可以搭載紅外夜視儀和熱成像等裝置。這些裝置可以提高消防通信效率，并確保在特殊環(huán)境下勘查任務的順利完成。

3 消防應急通信保障中的無人機應用

3.1 大區(qū)域遙感監(jiān)測與應急照明

只有消防救援人員充分了解災情現(xiàn)場的真實狀況，才能在大區(qū)域范圍內有效進行救援活動，并確保人身安全。傳統(tǒng)通信設備和無人機通信技術在大范圍救援中都扮演著重要角色。然而，與傳統(tǒng)通信設備和衛(wèi)星通信相比，無人機在建立遙感平臺時由于受限于數(shù)量、傳播距離等因素，難以提供消防救援人員清晰準確的災情信息。此外，由于無人機輕巧且載重有限，在受到臺風、海嘯等惡劣氣象因素的影響下，監(jiān)控精度及圖像傳輸清晰度都會受到影響，從而嚴重妨礙消防救援工作的進行。但是，如果將多個無人機組合在一起，形成一個無人機群。那么，上述問題就會得到很好的解決。無人機群的應用可以增加與平臺連接的終端數(shù)量，降低人工操作成本，并實現(xiàn)遙感數(shù)據的多點采集，最大限度地克服無人機在惡劣天氣和低載重條件下的局限性。其次，無人機還具備夜間應急照明功能，通過懸停技術，無人機可以在夜間作業(yè)時充當可隨時移動的照明裝置。消防救援人員可以利用無人機的照明功能，增加工作區(qū)域的可視范圍，提高工作效率和安全性。

3.2 多路音視頻通信

無人機在消防應急通信保障中的應用中，實現(xiàn)多路音視頻通信是一個重要方面。首先，通過搭載音視頻傳輸設備和通信模塊，無人機可以在救援現(xiàn)場同時進行多路音視頻通信。這意味著無人機可以與多個關鍵的通信終端建立連接，例如，消防指揮中心、救援人員等。通過無人機的多路音視頻通信，不僅可以實時傳輸現(xiàn)場的圖像和聲音信息，也可以實現(xiàn)雙向的語音和視頻通話，為指揮部和救援人員之間提供更即時、準確的信息交流。其次，無人機能夠實現(xiàn)多點位的音視頻傳輸。通過操控多架無人機，在不同的位置和角度同時采集和傳輸圖像和聲音。這種多點位音視頻傳輸能力使得消防指揮中心可以獲得全方位、全景式的現(xiàn)場信息，更好地了解火災蔓延情況以及被困人員的狀況。救援人員之間也可以通過無人機進行實時的圖像和聲音分享，促進協(xié)作和決策的高效進行。最后，無人機的多路音視頻通信應用還可以實現(xiàn)與其他支持單位的聯(lián)動。無人機可以與其他應急救援單位、警察部門等建立通信連接，并通過多路音視頻通信共享現(xiàn)場信息。這有助于實現(xiàn)資源的共享和協(xié)同，提高救援工作的效率和準確性。

3.3 高空送物及喊話

在面對高溫、高空環(huán)境下的救援工作中，建立被困人群與消防救援人員之間的聯(lián)系平臺將極大地方便救援工作。通過在無人機上安裝擴音器等設備，可以實現(xiàn)與被困人群的遠程溝通。消防救援人員可以通過無人機發(fā)送指示、提供安全指導以及傳遞鼓勵和希望的信息。這種聯(lián)系平臺的建立可以有效減少被困人員與外界的孤立感，增加他們的安全感和信心。無人機還可以用于運送急需的救援物資到救援現(xiàn)場。由于其機動靈活性，無人機能夠穿越高溫、高空環(huán)境，抵達被困人員所在的位置，并迅速投送急救藥品、食品、水源等物資。這不僅可以滿足被困人員的基本需求，還能夠提供必要的支持和救援幫助，提高他們的生存能力和安全保障。

3.4 利用通信設施疏散人員

救援現(xiàn)場人員疏散是無人機在消防應急救援中的重要應用之一，特別適用于人員相對密集且建筑結構復雜的環(huán)境。通過無人機的目標跟蹤技術，可以為救援環(huán)境內分散的人員提供有效的通信支持，提高疏散效率和效果。（1）無人機可以利用其目標跟蹤技術來支持救援現(xiàn)場的人員疏散。通過搭載微型攝像頭和跟蹤識別裝置，無人機能夠具備視覺分析能力，準確定位并識別救援環(huán)境中分散的人員。這樣，無人機可以提供實時圖像和視頻反饋給救援人員或指揮中心，幫助他們了解人員分布情況以及可能存在的障礙物，從而更精確地規(guī)劃和指導人員疏散。（2）無人機具有遠程操控的能力，可以為救援現(xiàn)場提供靈活的通信支持。救援人員可以通過遠程操縱無人機的飛行距離和路徑，根據實際需要進行調整，以支持人員疏散工作。這種靈活性使得無人機可以更好地適應復雜的建筑結構和環(huán)境條件，快速響應并提供準確的指導，提高人員疏散的效率和安全性。（3）無人機還可以利用其GPS 功能，提供定位和導航支持。通過對環(huán)境的危險評估，無人機可以確定相對安全的疏散區(qū)域，并將這些信息傳達給救援人員。這有助于避免人員盲目疏散和踩踏事故發(fā)生，確保人員有序、安全地離開危險區(qū)域。

3.5 擴展通信區(qū)域

無人機在應急通信中可以與現(xiàn)有的通信設施共同構建良好的通信網絡。通過與現(xiàn)有基站、中繼設備和移動通信網絡的配合，無人機可以成為通信網絡的重要組成部分。無人機可以搭載通信設備和中繼器，通過與地面設施的連接，擴展通信范圍并增強信號覆蓋。這種共同構建的通信網絡能夠提供更廣闊的通信覆蓋，確保消防救援人員在應急情況下的通信有效性。傳統(tǒng)通信設備在地面或建筑物限制下，通常難以實現(xiàn)廣泛的通信覆蓋，特別是在山區(qū)、森林、城市高樓等復雜環(huán)境中。而無人機可以快速升降和自由飛行，在高空中飛行時，可以繞過地面障礙物，覆蓋更廣闊的通信區(qū)域。同時，通過與移動通信鏈路連接，無人機可以將通信信號傳輸?shù)竭h處，使得消防救援人員能夠在較遠的距離內保持通信聯(lián)系，拓寬了通信的范圍。

3.6 探測災情現(xiàn)場情況

利用無人機技術，可以對火災現(xiàn)場進行全面的情報勘測。首先，無人機可以通過搭載高清攝像頭和其他傳感器設備，對火災現(xiàn)場進行全面的勘測和觀察。通過實時獲取高清圖像和視頻數(shù)據，無人機能夠提供詳細的災情信息，包括火勢大小、火源位置、煙霧彌漫程度等。這些數(shù)據對指揮中心和救援人員來說是非常寶貴的，可以幫助他們更好地了解火災現(xiàn)場的實際情況，從而制定更有效的救援方案。其次，無人機還可以利用紅外探測技術，對火災現(xiàn)場的溫度分布進行探測。紅外探測裝置能夠準確測量不同區(qū)域的溫度，并形成溫度圖譜。通過對溫度圖譜的分析，可以確定火源位置、火勢擴散情況和潛在的熱點區(qū)域。這對于救援人員評估火災狀況、制定滅火策略和安排疏散行動非常有幫助。此外，無人機還可以搭載氣體傳感器等設備，用于檢測火災現(xiàn)場的有害氣體濃度。有害氣體在火災中釋放，對人員造成威脅。通過無人機的監(jiān)測和傳輸，可以及時掌握有害氣體的分布情況，并提供給救援人員參考，以便做出相應的防護措施。

4 提升無人機應用質量的有效途徑

4.1 合理布置無人機

無人機的布置需要綜合考慮數(shù)量和位置兩個方面。在數(shù)量布置方面，雖然使用更多的無人機可以增加現(xiàn)場采集信息的能力，但也會增加信息分析和識別的工作量，并延長救援工作的時間。因此，在投放無人機的數(shù)量上，需要根據救援現(xiàn)場的實際情況進行合理評估和決策。要確保無人機能夠提供必要的通信保障功能的同時，也要提高無人機的運行效率。這意味著，要根據救援現(xiàn)場作業(yè)的規(guī)模和需求來平衡無人機的數(shù)量，以達到最佳的救援效果。在位置布置方面，應急救援人員需要根據救援現(xiàn)場的實際情況來選擇合適的位置布置無人機。不同位置的無人機可以具備不同的功能，例如，高空偵察、熱點區(qū)域監(jiān)測、疏散指引等。救援人員需要對不同類型的無人機進行合理的設置和配置，以滿足救援工作的實際需要。同時，無人機之間也需要進行協(xié)同配合，確保它們能夠共同提供全面的救援支持。

4.2 專業(yè)人員培養(yǎng)

確保無人機操作人員具備專業(yè)素養(yǎng)和技能水平，是消防應急通信保障工作中的重要一環(huán)。這需要對無人機操作人員進行專業(yè)培訓，通過學習專業(yè)知識和技能提高他們的操作水平?？梢酝ㄟ^組織培訓課程、認證考核等方式，確保操作人員具備必要的專業(yè)素養(yǎng)和技能。還可以與高校合作，引進相關高素質技術人才，組建一支專業(yè)性很強的隊伍，為消防應急通信工作提供更高水平的技術支持。

4.3 提高無人機的穩(wěn)定性

無人機在執(zhí)行任務時容易受到環(huán)境因素的影響，如顛簸、擺動、傾斜等問題，這可能會對監(jiān)測質量產生一定的影響。因此，在消防應急通信保障中，要重視無人機的穩(wěn)定性和安全性。在選擇消防救援專用無人機時，需要考慮救援現(xiàn)場的環(huán)境條件，并分析可能出現(xiàn)的火情和空氣流動變化。應選擇具備耐高溫、耐輻射特性且更穩(wěn)定的無人機，能夠搭載足夠的攝影設備和通信模塊，以確保在救援過程中能夠發(fā)揮更好的作用。這樣，無人機能夠更好地適應復雜的環(huán)境，提供高質量的監(jiān)測數(shù)據。

5 結語

無人機在消防應急通信保障中的應用正深刻地改變著傳統(tǒng)的救援方式和手段。通過充分利用無人機的優(yōu)勢和特點，可以提高救援效率、保障人員安全，并為災情掌握和決策提供更全面的數(shù)據支持。隨著技術的不斷發(fā)展，無人機將繼續(xù)發(fā)揮其在應急救援領域的重要作用，為構建更安全、高效的社會做出貢獻。