無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用分析

摘要：無人機(jī)搭載各種傳感器，可對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的氣象狀況、有害氣體濃度及聲學(xué)信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為消防救援人員提供重要的信息，幫助消防員評(píng)估火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)，制定滅火策略。無人機(jī)還可利用無線通信技術(shù)向指揮中心傳送數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和決策支持，提高救援的效率與安全性。對(duì)無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用進(jìn)行分析，對(duì)國內(nèi)外消防無人機(jī)應(yīng)用研究進(jìn)行了概述，介紹了消防無人機(jī)主要功能，闡述了無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，梳理了無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用路徑，提出無人機(jī)技術(shù)在消防通信中應(yīng)用的建議與思考，以期為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)技術(shù)；消防通信；消防無人機(jī)

中圖分類號(hào)：D631.6" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " "文章編號(hào)：2096-1227（2024）07-0036-03

在消防通信領(lǐng)域，無人機(jī)作為消防救援的重要輔助手段，為消防員提供了全新的視角與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐，極大提升了消防救援的能力與效率。

1 國內(nèi)外消防無人機(jī)應(yīng)用研究

無人機(jī)在國內(nèi)外消防領(lǐng)域的研究與應(yīng)用具有十分重要的意義，其在災(zāi)難救援中起到了至關(guān)重要的作用。消防無人機(jī)具有偵查模塊，能夠快速且實(shí)時(shí)地對(duì)火場(chǎng)信息進(jìn)行全方位觀測(cè)[1]。

國內(nèi)消防無人機(jī)目前能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)害信息進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì)整理，并配合滅火救援行動(dòng)。江蘇某消防無人機(jī)研發(fā)企業(yè)設(shè)計(jì)的傾斜攝影無人機(jī)具有高功率探照燈模塊，能夠?qū)馂?zāi)高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；中國航天科工集團(tuán)研究的多旋翼消防無人機(jī)具有智能遙感系統(tǒng)，能夠?qū)ふ一鹪床⑼稊S滅火彈。

近年，美國“第一反應(yīng)”研究項(xiàng)目將ALTUS無人機(jī)應(yīng)用在了森林火災(zāi)救援行動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)了多傳感器信息監(jiān)測(cè)。國外研究人員還更新了無人機(jī)火災(zāi)探測(cè)算法，例如高斯模型火災(zāi)探測(cè)。

2 消防無人機(jī)的主要功能

消防無人機(jī)較為機(jī)動(dòng)靈活，安全性較高，操作簡便，應(yīng)用范圍較廣，主要用于搶險(xiǎn)救災(zāi)、信息收集、滅火等。

消防無人機(jī)能夠利用氣體分析儀、紅外線熱像儀和高清攝像機(jī)夜視儀等多功能模塊實(shí)現(xiàn)氣體溫度和圖像信息的采集，紅外熱成像技術(shù)可以實(shí)時(shí)繪制場(chǎng)景溫度信息，圖像采集模塊可以獲取高清視頻信息，通過夜視圖像信息可以清楚地分辨火情。

消防無人機(jī)還能起到輔助救災(zāi)作用，可攜帶緊急救援器材，例如擴(kuò)音器等，發(fā)揮應(yīng)急廣播作用，有助于降低災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)人員的危險(xiǎn)性。無人機(jī)還可以與滅火劑等集成應(yīng)用于滅火救援中，攜帶泡沫、干粉等滅火劑撲滅初起火災(zāi)。消防無人機(jī)可以攜帶一定數(shù)量的滅火彈，飛到火源附近進(jìn)行滅火，投放滅火彈，有助于解決高層建筑火災(zāi)撲救難題。消防無人機(jī)還配有玻璃破拆槍，能將干粉噴入室內(nèi)，從而有效滅火。

消防無人機(jī)能利用聲波技術(shù)，通過空氣壓力波傳播，將火焰和空氣隔離開來，非常適合在建筑物火災(zāi)中開辟小的消防通道。

綜上可見，消防無人機(jī)在信息收集、應(yīng)急救援、滅火救援等方面發(fā)揮著重要的作用，依靠自身的優(yōu)勢(shì)特征和裝備性能，輔助提高消防救援的效率和安全性。

3 無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無人機(jī)能夠在不需要進(jìn)行復(fù)雜準(zhǔn)備的情況下，迅速抵達(dá)災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，提供即時(shí)通信支援，并能在復(fù)雜的環(huán)境下靈活機(jī)動(dòng)。無人機(jī)搭載的高清攝像機(jī)、紅外熱成像等設(shè)備可為消防員提供高空實(shí)時(shí)圖像及視頻，以協(xié)助消防員了解火災(zāi)及人員分布情況。無人機(jī)作為通信中繼站，可以向遠(yuǎn)方的基站發(fā)送信號(hào)，增強(qiáng)信號(hào)，擴(kuò)大通信距離，彌補(bǔ)地面通信設(shè)備的不足。無人機(jī)通過自組織網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成臨時(shí)通信網(wǎng)，利用無線通信技術(shù)將無人機(jī)群連接起來，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信與數(shù)據(jù)傳輸。無人機(jī)可以用來進(jìn)行災(zāi)后調(diào)查、搜救、快速搜索、確定被困人員及火源位置，以及實(shí)時(shí)的圖像、視頻傳輸?shù)?。無人機(jī)可替代人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，降低人員危險(xiǎn)程度，為消防員提供實(shí)時(shí)的信息與指引，保障消防員在高溫、有毒氣體等惡劣環(huán)境下作業(yè)的安全[2]。

4 無人機(jī)技術(shù)在消防通信中的應(yīng)用路徑

4.1" 指揮現(xiàn)場(chǎng)救援

采用高清攝像機(jī)或紅外熱成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像與視頻傳輸，使消防指揮人員能夠及時(shí)掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的火災(zāi)情況，如火災(zāi)蔓延程度、建筑結(jié)構(gòu)等，從而對(duì)火災(zāi)的嚴(yán)重性及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估。通過對(duì)大范圍區(qū)域的快速搜索，發(fā)現(xiàn)被困人員及起火點(diǎn)，并提供實(shí)時(shí)的圖像、視頻，有助于確定救援關(guān)鍵區(qū)域及路徑，提高搜救效率。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防員的位置及狀態(tài)，通過安裝定位設(shè)備及傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)消防員的位置及生命體征，以了解消防員的安全狀態(tài)，便于指揮中心采取相應(yīng)的措施。通過采集火場(chǎng)范圍、火點(diǎn)分布等數(shù)據(jù)，對(duì)火場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，對(duì)影響范圍進(jìn)行評(píng)估，為災(zāi)后救援及災(zāi)害管理提供支持。無人機(jī)可搭載氣象傳感器對(duì)周圍環(huán)境溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有助于消防人員及時(shí)掌握火場(chǎng)天氣狀況，預(yù)測(cè)火情發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行滅火救援。無人機(jī)可搭載聲傳感器對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的聲信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)其進(jìn)行分析，判斷是否有人被困或呼救，從而引導(dǎo)救援行動(dòng)。無人機(jī)利用無線通信技術(shù)，將實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送到指揮中心、消防車輛等場(chǎng)所，協(xié)助消防指揮人員對(duì)災(zāi)情的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并做出相應(yīng)的決策與調(diào)度。

在消防通信過程中，無人機(jī)的探測(cè)與監(jiān)控為消防員提供了重要的信息與數(shù)據(jù)支撐，可以幫助消防員更好地理解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)狀況，預(yù)測(cè)火災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)，監(jiān)控環(huán)境因子，進(jìn)行快速救援決策，提高救援效率與安全性。無人機(jī)技術(shù)為消防救援提供了信息實(shí)時(shí)傳遞、災(zāi)情調(diào)查、通信保障、人員安全監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集與分析等多個(gè)功能支撐，提高了火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)救援的效率與安全。

4.2" 探測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況

無人機(jī)上搭載的氣象傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火場(chǎng)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等，有助于消防員及時(shí)掌握火場(chǎng)氣象狀況，預(yù)測(cè)火情發(fā)展趨勢(shì)，提高滅火救援效率。無人機(jī)搭載氣體傳感器，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)一氧化碳、二氧化碳等有害氣體濃度進(jìn)行檢測(cè)，為消防人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以便對(duì)安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。無人機(jī)上安裝了聲學(xué)傳感器，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的聲信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以幫助判斷是否有人被困，或者是否在呼救，從而引導(dǎo)救援行動(dòng)，提高救援的安全性和有效性。無人機(jī)利用無線通信技術(shù)向指揮中心或消防指揮車發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，協(xié)助指揮人員對(duì)災(zāi)情的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行決策與調(diào)度，提高事故處置效率[3]。

將無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于消防通信，可以極大地提高消防員對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)識(shí)與監(jiān)測(cè)能力，從而更有效地開展滅火救援工作，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，提高消防安全水平。利用攜帶多種傳感技術(shù)的無人機(jī)，結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測(cè)，能夠?qū)ν话l(fā)事件做出及時(shí)、準(zhǔn)確的反應(yīng)，提高應(yīng)急處置效率，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.3" 偵察與通信系統(tǒng)優(yōu)化

無人機(jī)具備圖像傳輸功能，采用自主路徑規(guī)劃方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)的偵察，路徑規(guī)劃簡單，易于實(shí)現(xiàn)。通過優(yōu)化無人機(jī)偵查功能，可實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)偵查，提前獲取重要情報(bào)。例如，六旋翼無人機(jī)將圖形學(xué)和智能仿生算法相結(jié)合，將遺傳算法等與谷歌地圖上的建筑物信息相結(jié)合，進(jìn)行空間建模，選取預(yù)先設(shè)定的中繼點(diǎn)作為區(qū)域目標(biāo)點(diǎn)，提高偵察效率。使用谷歌地圖，以飛行場(chǎng)的最高點(diǎn)為最低安全飛行高度，并配有避障模塊，以保證飛行的安全性。六旋翼無人機(jī)搭載了圖傳等無線傳輸設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)地將現(xiàn)場(chǎng)圖像回傳到指揮中心，為作戰(zhàn)指揮提供必要的支持。采用微波傳輸圖像的方法，可靠性高。在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，4G設(shè)備的圖像傳輸，將HDMI高清接口從地面終端引出，接入通信指揮中心的IP地址，獲得基站的數(shù)據(jù)傳輸信息。采用微波圖像傳輸?shù)姆绞剑梢韵颥F(xiàn)場(chǎng)通信指揮車接收端發(fā)送視頻數(shù)據(jù)，以達(dá)到實(shí)時(shí)觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的目的?？傊?，六旋翼無人機(jī)在滅火救援應(yīng)用中，通過對(duì)偵察功能、路徑規(guī)劃、安全飛行高度選擇、高效圖傳系統(tǒng)的優(yōu)化，可有效提高火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情報(bào)獲取效率，為消防指揮人員提供更加精準(zhǔn)的決策支持。

5 無人機(jī)在消防通信中應(yīng)用的建議與思考

5.1" 完善消防通信無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的制度

規(guī)范、促進(jìn)消防通信無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，是提高救援效率與安全，保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全的有效方法。消防部門需要建立隱私保護(hù)措施，保證數(shù)據(jù)的合法、安全地處理和存儲(chǔ)，其中包括對(duì)個(gè)人隱私信息的保護(hù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芤约鞍踩鎯?chǔ)機(jī)制，以保護(hù)當(dāng)事人的隱私和數(shù)據(jù)的安全性。消防部門要根據(jù)消防通信的需要，選擇合適的無人機(jī)型號(hào)及構(gòu)型，在飛行穩(wěn)定性、載客量、通信設(shè)備兼容性等方面，保證無人機(jī)能夠滿足消防通信的需要。建立消防部門、無人機(jī)操作人員及相關(guān)部門的協(xié)調(diào)協(xié)作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息共享、指揮調(diào)度、應(yīng)急處置等功能，促進(jìn)無人機(jī)在消防通信領(lǐng)域的高效應(yīng)用。建立消防通信中無人機(jī)技術(shù)的監(jiān)管與評(píng)價(jià)機(jī)制，監(jiān)管機(jī)構(gòu)可以開展監(jiān)督檢查，保證其滿足相關(guān)規(guī)范要求，建立投訴舉報(bào)機(jī)制，接受社會(huì)監(jiān)督與反饋。

5.2" 加強(qiáng)無人機(jī)維護(hù)

消防單位應(yīng)制定詳細(xì)的維修計(jì)劃，確定定期檢查、維護(hù)計(jì)劃，并根據(jù)使用頻率及環(huán)境狀況，確定維修次數(shù)及維修內(nèi)容。消防人員需要定期檢查無人機(jī)的外觀，校準(zhǔn)傳感器，更換電池，檢查和更換螺旋槳，保證每個(gè)部件都能正常工作，減少發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。消防單位應(yīng)建立無人機(jī)維修檔案，對(duì)每一次維修的時(shí)間、內(nèi)容及結(jié)果進(jìn)行記錄，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出存在的問題，及時(shí)采取維修和改善措施。消防部門需要定期更新無人機(jī)軟硬件，及時(shí)更新無人機(jī)功能，及時(shí)解決存在的問題，確保無人機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用軟件及時(shí)更新，提升性能與安全水平。消防部門需要建立一個(gè)合理的備件庫存，其中包括推進(jìn)器、蓄電池和傳感器等常用易損零件。同時(shí)，還備有備用的無人機(jī)設(shè)備，以備不時(shí)之需。

通過強(qiáng)化對(duì)無人機(jī)的維修，制定維修計(jì)劃，定期檢查維護(hù)，建立維修記錄，更新軟硬件設(shè)備，儲(chǔ)備備件庫存，保障消防通信無人機(jī)的可靠性與穩(wěn)定性。

5.3" 提高無人機(jī)操作人員素養(yǎng)

消防單位應(yīng)對(duì)操作人員進(jìn)行無人機(jī)操作技術(shù)、飛行安全知識(shí)、法律法規(guī)等全方位的培訓(xùn)，注重理論聯(lián)系實(shí)際，保證操作人員掌握必要的操作技能和知識(shí)。消防部門應(yīng)建立相應(yīng)的資格認(rèn)證體系，對(duì)無人機(jī)操作人員進(jìn)行考核、考察，使其取得相應(yīng)資格證書，保證他們具有專業(yè)水準(zhǔn)和責(zé)任心。強(qiáng)調(diào)飛行規(guī)范與安全意識(shí)的重要性，要求操作工嚴(yán)格遵守飛行規(guī)章，養(yǎng)成良好的飛行紀(jì)律，保證飛行安全[4]。培養(yǎng)飛行員在遇到飛機(jī)故障、電池耗盡、通信中斷等突發(fā)事件時(shí)的冷靜果斷的反應(yīng)能力，以保證飛行安全，順利完成任務(wù)。鼓勵(lì)員工保持不斷學(xué)習(xí)的態(tài)度，密切關(guān)注行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)及最新技術(shù)，積極參加各類培訓(xùn)及行業(yè)交流活動(dòng)，不斷提高自身的知識(shí)水平。操作人員必須遵守倫理道德規(guī)范，尊重他人的隱私與權(quán)益，不得濫用無人機(jī)技術(shù)，維護(hù)個(gè)人隱私與數(shù)據(jù)的安全性，不得侵害他人的合法權(quán)益。

提高無人機(jī)操作人員素養(yǎng)將有助于提升無人機(jī)駕駛員的技能水平，保證其安全合規(guī)地使用無人機(jī)服務(wù)于消防通信等領(lǐng)域，提升無人機(jī)技術(shù)的可靠性與有效性。

6 結(jié)束語

在消防通信領(lǐng)域，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為消防救援工作提供了重要支撐，具有明顯的優(yōu)越性。無人機(jī)搭載多種傳感器，并進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測(cè)，可輔助消防員對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，有效引導(dǎo)救援行動(dòng)，提升救援效率與安全性。這一先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，將會(huì)持續(xù)推進(jìn)消防工作，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供更可靠的保障，顯示出科學(xué)技術(shù)在應(yīng)急救援中的重要作用。通過對(duì)無人機(jī)技術(shù)的不斷優(yōu)化，以及對(duì)操作人員技能水平的不斷提高，在消防通信領(lǐng)域中，將會(huì)有更多創(chuàng)新、更高效的解決方案，從而更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。

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