消防工作中多旋翼无人机的应用探讨

2020-01-09唐晓庆

科学技术创新 2020年22期

唐晓庆

（安徽省合肥市消防救援支队，安徽合肥230000）

当前，我国经济和城市建设快速发展，火灾形势面临复杂多变，如何准确、快速、及时、高效地获取现场信息，对消防部队提出新要求，而随着无人机技术逐渐成熟，无人机逐渐被应用于各行各业，多旋翼无人机以其操作简单、机动灵活、可靠性强等特点被用于消防灭火救援工作中。

1 多旋翼无人机简介

根据无人机型号的大小和其飞行的高度等，国内将无人机划分为十一种类型，多旋翼无人机属于其中的一类。多旋翼无人机由三个及三个以上的旋翼轴组成的一种较为特别的直升飞机。在每一个轴上都安装有电动机，有这些电动机转动产生力量使飞机正常行驶。和普通的直升飞机不一样，这种多旋翼无人机的旋翼的总距离是固定不变的。在飞机运行的时候，通过改变无人机上不同旋翼之间的转速进而使每一个轴的推力发生改变，最终转变无人机行驶的方向。多旋翼无人机可以实现轨迹跟踪、多机编队等功能，飞行速度稳定并且速度较快，还可以实现精准的定位。

多旋翼无人机采用多个动力系统，从旋翼的数量上来看有三个的、四个的、六个的、八个的，甚至更多。从旋翼的形状上来看，有X 型、Y 型等等。针对多旋翼无人机工作的优缺点，可以分为以下几点：

1.1 结构简单，便于操作

多旋翼无人机一个通用的特点就是结构简单，操作容易。在实际的工作中只需要将无人机的旋桨和发电机连起来，就可以是旋翼生产向上的升力，然后通过不同方向的转动来对抗飞行器的扭力实现多个方向的转动。

1.2 稳定性较强

多旋翼无人机经常采用高级定制的、质量骄傲的无刷电机进行调速，电池方面采用的是功率较高的锂聚合物电池，可以为无人机飞行提供较大的动力，稳定性较好，一般不会出现高空坠落的情况。

1.3 机动灵活

多旋翼无人机对起降场地的要求不高，在五分钟左右就可以做好前期准备工作并起飞，多旋翼无人机可以垂直进行起飞和降落的特点保证了飞行器可以在较为艰难的地区直接起飞和回收，不需要提前对地形进行检测。

1.4 视野广阔，功能全面

多旋翼无人机不仅可以实现对高空目标物的全面的拍摄，还可以根据抓拍现场的实际情况对一些关键性和特殊性的因素进行记录。多旋翼无人机一般还配置红外线灯夜视视察功能，使无人机采集信息的性能更加具有针对性和全面性，有效提升多旋翼无人机的侦查能力。

2 多旋翼无人机在消防工作中的应用

2.1 应用于侦察火情

火灾现场是十分危险的。由于多旋翼无人机具有起飞降落灵活、操作简易等特点，可以在复杂的火灾现场起飞，并在现场上空对火灾现场的情况进行全面侦查，将现场的图像视频进行及时的传输，为火灾指挥中心的工作人员提供相应的信息依据，以便工作人员做出科学的、及时的决策。尤其是针对一些特殊性火灾，例如化工火灾等，也可以直接利用多旋翼无人机开展飞速测量、测位移等工作，为消防人员提供一手的资料[2]。

2.2 便于开展追踪定位

在火灾现场往往是瞬息万变的，很难对火灾现场的情况进行合理的预测，多旋翼无人机可以对火灾现场中的危险地区进行持续的监控，实时监测危险物品的状态，例如可燃气体、有毒气体等，一旦出现危险问题的时候可以及时向消防人员传递信息，避免更大事故的发生[3]。

2.3 开展指挥调度工作

消防灭火救援工作是一项较为重大的公共事件，涉及的范围十分广泛，在工作中需要对救援工作开展灵活的调度。多旋翼无人机机动灵活、携带方便，能够较好地实现消防灭火救援指挥调度的辅助工作。一般来说，在救援过程中，及时传输音频、录像等资料对于消防指挥调度工作具有十分重要的作用[4]。工作人员可以就其想要查看的地区指挥无人机去开展勘察工作，将现场情况传输到指挥总部，供各级人员开展决策，保证了决策的科学性的同时，也大大缩短了决策时间。

2.4 用于消防辅助工作

无人机除了可以开展追踪定位、传输图像信息等工作，其本身还具有一定的辅助工作能力。一是利用多旋翼无人机运载灭火剂，在变压器、高压线路聚集十分危险的地区，遥控指挥无人机在制定地点喷洒灭火剂，从而在保证消防人员人身安全的同时达到灭火的目的。二是在无人机上面吊挂一些简单的防护设备，例如，防毒面具、救援绳等，帮助消防员开展被困人员的疏散、解救工作。三是在旋翼无人机上安装扩音设备实现被困人员和搜救人员的直接对话，为被困人员提供有效的自救指导，对火灾现场开展疏散工作，更好地帮助火灾现场的被困人员开展逃生工作[6]。四是在多旋翼无人机前端一般还设置了照明装置，当现场处于昏暗的状态时，无人机可以提升空中拍摄的下效果，同时为火灾现场消防人员的救援工作提供照明需求，帮助消防人员快递确定火源及被困人员。

2.5 记录灭火救援现场

无人机的录像和拍照功能可以将整个灭火救灾工作的过程记录下来，一方面，在灭火救灾公工作完毕之后，可以组织消防人员进行观看，总结出本次救灾工作中的不足和可取之处，以便进行改进，提高救援工作的效率。另一方面，还可以开展宣传工作，让人们认识到火灾对人们的生命和财产都造成了巨大的威胁，提高人们的防火意识。

3 多旋翼无人机在消防工作中的改进方向

3.1 图像传输功能需完善

图像传输功能采用适当的视频压缩技术、信号处理技术等将现场无人机上安装的摄像设备以无线的方式传输到客户端。这项功能就像是无人机的眼睛，在消防工作中具有十分重要的作用。因此，在日后的工作中应该进一步提高图像传输的质量，提高分辨率，当前已经支持4K 的分辨率，可以将其应用在其中。

3.2 灭火救援现场适应性能需加强

火灾现场是十分危险的，情况十分恶劣，爆炸等情况时有发生，甚至还可能出现刮风、地震等情况，这就要求多旋翼无人机具有较强的适应性能，能够抗风、防水、防火，因此在材质选择上要十分注意。在制作多旋翼无人机时，一般要求选择耐高温、机械强度大、耐腐蚀的材质[7]。

3.3 辅助数字化预案编制能力需提高

在救援现场，对灾害环境的三维环境掌握至关重要，无人机也可发挥重大作用。针对环境和结构复杂的消防安全重点单位，应用专用软件对无人机的航线进行规划和设置，通过无人机对目标进行倾斜摄影，基于倾斜摄影照片进行实景三维建模。该方法可实现对消防安全重点单位的三维立体全方位展现，使得消防救援在可视化、立体化、数字化和网络化上更加便利，更低的成本和难度地实现数字化预案的编制。