无人机火灾救援，准备好了吗？

2015-05-31阎烁宇

军事文摘 2015年19期

阎烁宇

无人机火灾救援，准备好了吗？

阎烁宇

当大规模火灾发生时，使用飞机协同消防员救火会事半功倍，但是黑暗和浓烟会影响飞行员的定位和通信，甚至会威胁飞行员的生命安全。因此，用于火灾救援的无人机应运而生。

当前，救火无人机主要是用来帮助消防员完成救火任务。由于火灾很难被控制，如果在空中没有一只“眼睛”纵览全局，很容易错过最佳的灭火时机。而无人机这只“眼睛”可以帮助消防员确定火灾朝哪个方向发展，哪里可能出现危险，哪里最先需要扑救。救火无人机一般应具备短距离起飞和着陆、全自动易操控性、低油耗、大风中具备强稳定性的特点。

“捕食者”无人机

火灾中大显身手的无人机

一幢高楼突然失火，浓烟滚滚，楼内不少人被困，无法逃出。在高楼的窗口处，几名被困人员一直在呼救，可楼内烟浓火大，如何才能及时救人呢？这时，无人机可将一根救援绳的引导绳拉起，迅速起飞后送至楼层窗口附近。被困人员顺利取下引导绳，将救援绳拉到窗口，并在楼道内找到固定点固定好。随后，被困人员可系上逃生装备，从窗口爬出，并顺着救援绳滑至地面。

在大型火灾面前，无人机同样表现优异。2015年年初，当澳大利亚的珀斯市附近发生火灾时，西澳州的消防员们放飞了洛克希德·马丁公司出产的命名为“Indago”的无人机。在Indago的首秀中，为事故计划和管理组提供了火灾边缘、着火点位置、分布密度和危险评估等实时的情报。澳大利亚官方透露，这些通过无人机电子光学系统和红外照相机拍摄的图像信息，至少帮助救援了100多个家庭。

洛克希德·马丁公司出产的Indoga是一种垂直起降型无人机，采用四轴共体结构设计，也就是通常所说的四旋翼无人机。它拥有Kestrel自动驾驶系统，该系统的核心是使用故障自动修复算法以保证飞行安全可靠。该无人机可以折叠，外形尺寸为0.8米×0.18米，重2.22千克，航程可达4.8千米，飞行时长45分钟，可360°旋转。2014 年11月6日，在由洛克希德·马丁公司和卡曼无人飞行器公司组织的救火演示实验中，Indago无人机准确地分辨出着火点，并且将数据提供给K-MAX无人直升机，K-MAX无人直升机自动装载并抛洒水进行救火，在1个小时内，抛洒了大约1.2万千克的水。洛克希德·马丁的航空和无人飞行系统副总裁这样评价：“K-MAX无人直升机和Indago配合可以24小时不间断进行灭火工作，而且是全天候的，能够到达任何威胁生命的地方。”

Indago并不是用于火灾救灾的第一个无人驾驶飞行器。2013年，美国加利福尼亚森林防火部门借用了“捕食者”B系列无人机，用于勘测位于加州中部的森林火灾的毁坏情况。这场火灾蔓延到加州的优胜美地国家公园，是加州历史上第三大火灾，经过勘测，整整烧毁了25.7万英亩的面积。

加州灭火指挥部的官员称，“捕食者”无人机一次能够连续工作20小时，工作高度2.3万英尺，能够使用红外摄像机获取详细的图片信息，能够帮助消防员找到最严重的着火点，了解植被被烧毁的情况，定位火势威胁的区域。

正在从火灾救援试验转入实战的无人机

可能是由于全球气候变化的原因，火灾损毁的面积越来越大。例如，美国近年来火灾的过火面积都比往年有所增大。消防员们希望在天空中多些观测装置，例如像Indago这样的小型四旋翼无人机可以有助于加快控制火势蔓延。但问题是，要把无人机编入正常的救灾流程是很难操作的，因为弥漫在大火上空的烟雾、狂风以及拥挤的救援直升机将直接影响无人机功能的发挥。因此，无人机目前仅限用于勘察、绘制地图和数据中继。消防员们正在评估让无人机既能为军方负责运输、捕获图像，还能在消防需要支援的地方展开部署，例如：绘制着火区域，移动补给，中继通迅，洒水或者抛洒小剂量的阻燃剂。无人机有一个无法比拟的优点是它可以在黑暗中或者有人驾驶飞行器无法穿过的浓烟火光中飞行。

另外一个难题是无人机的使用要受到很多规定的制约。此前，美国内务部想就无人机的特质做些试验，例如让一个控制站操控一个或多个无人机飞行，但是由于临时飞行管制边界的约束，试验救援飞行器或灭火飞行器被禁止在火场附近飞行。鉴于严格的安全条例，美国联邦航空管理局很少准许无人机在本国领土上空执行任务，而且消防员也担心无人机坠落或在空中损毁时阻碍正常的救灾工作，所以消防局联合美国联邦航空管理局一起制定了“怎样”和“何时”使用无人机的规范。这个规范的制定可以促进无人机在消防方面使用的商业化。2015年2月，美国联邦航空管理局和内务部签署了备忘录，允许内务部使用载荷低于55磅的无人机在400英尺内空域飞行，用来监视自然灾害，传送巡查数据，执行营救任务，它的飞行计划和起飞时间都不再需要等待联邦航空管理局的批准。相信经过实践的检验，当人们看到无人机如何保护火灾周围的景观建筑、为火灾救援节省开支、拯救生命，无人机最终会被用于火灾方方面面的救援。

K-MAX无人直升机

无人机三维建模技术快速发展

2015年8月12日23时35分，天津市滨海新区天津港7号瑞海国际物流公司危险品仓库集装箱堆场起火爆炸，8月13日凌晨3时53分，北京消防调派2架无人机、8名官兵赶赴现场。6时50分，当增援力量抵达现场时，无人机已绘制出360°全景图，为现场指挥部决策提供了有力依据。无人机进行航拍与灾情勘测，利用快速三维建模技术，把现场火灾图片实时传送到救灾指挥部。

无人机快速三维建模技术，简单地说，就是通过无人机多角度拍摄灾区图片，成像后传入系统，360°无死角地展现灾区全景，为救援提供有力支持。该技术集多旋翼无人机、微型倾斜摄影平台、精确定位系统及快速建模软件于一体，可在人力难以到达和地形条件复杂的灾害区域开展作业。我国首次使用无人机快速三维建模技术是在2014年8月3日，云南鲁甸发生地震后，武警部队利用无人机实现了地质灾害信息的第一时间三维可视化。

无人机的最大特点在于全自动易操控性，操作人员只需负责飞机的起降，任务中的拍摄、飞行轨道都早已由电脑事先设计好。即便是一名普通的救援战士，只要经过两周的培训就可以操作，为无人机快速使用、大范围救援提供了很好的条件。通过设置微型倾斜摄影平台上的相关程序，无人机上的摄像头能自动忽略移动的物体，只拍摄固定物体，每秒至少拍摄5张照片，拍摄精度达到4厘米，能够非常清晰地“透视”灾害点的全貌，甚至连垮塌房屋木梁上的纹路都清晰可见。采集数据后，通过无人机上的快速建模软件，绘制出地质灾害排查评估地图，技术人员可以通过数据来预测次生灾害的发生，并对可能发生的次生灾害类型、规模、区域等信息进行详细标示，为合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建选址等提供参考。

以往灾评观测人员需亲临受灾区域进行观测，缺点是用时长、成本大，而运用无人机快速三维建模技术后，可实现自动判读灾害体，界定灾害体边界、位置，自动计算灾害量，形成立体灾情电子沙盘，为联合指挥机构现场决策提供直观、可靠依据。这不仅降低了调查人员的劳动强度和作业风险，还提高了地质灾害应急调查工作的效率。

目前，国际无人机快速三维建模技术呈现以下发展趋势：一是自动化程度高，尽量减少人为干预，降低人为操控难度；二是专用于无人机的轻小型传感器技术突飞猛进，包括可见光、近红外、热红外、多光谱、激光扫描和合成孔径雷达等传感器都已应用于无人机；三是后期处理软件朝着全自动、无控制点、自检校、快速生成数字正射影像图、数字高程模型和数字表面模型的方向发展。

无人机技术的快速发展，必将为人类战胜各类灾害提供有力的帮助，探索和制定无人机的使用规则、应用条件，将为未来无人机大显身手提供良好的应用基础。