无人机在当前消防灭火和救援实战中的应用

顾春静

（苏州市消防救援支队 江苏省苏州市 215000）

在最近几年中，随着我国社会经济的不断快速发展，有效加快了我国城市建设与发展速度，同时，灾害事故的种类也随之增多，且火灾救援难度也在不断加大。随着火灾灾情勘察变得越来越为复杂，传统询问与目测方法现已无法满足实际需求。目前，在火灾辅助决策与勘察中，已经开始运用单兵图传方式与卫星图像传输方式，但是因受到一些因素的影响，包括房屋结构因素、地形因素、火灾现场拍摄角度因素等，降低了信息传输的稳定性，在极大程度上提高了火灾勘察与消防救援工作的难度。而在消防灭火和救援实战中，通过运用无人机，则能够有效解决以上问题。在消防灭火救援过程中，通过运用无人机，能够进行多角度拍摄，快速传输视频图像，能够精准监测火灾现场的实时动态发展情况，如果无人机的负荷比较大，则能够对灭火剂进行携带，有效开展高空救援工作。基于此，本文就无人机在当前消防灭火和救援实战中的应用展开探讨。

1 消防灭火救援无人机的种类与特点

1.1 无人机的种类

根据无人机的外形，无人机大致包括无人直升机、固定无人机、多旋翼这3 种类型，因为消防救援工作的性质比较特殊，所以在实际消防灭火救援过程中，常常会选用旋翼无人机。根据消防灭火救援工作的不同用途，无人机大致可以划分为两种类型，即：

（1）电动无人机，主要选用蓄电池作为驱动力，电动无人机的优点就是在发生意外现象时，不会发生引发火灾，缺点就是蓄电池不能够进行较长时间工作；

（2）油动无人机，主要选用柴油火灾汽油作为驱动力，油动无人机的优点就是具有极强的续航能力，缺点就是当发生坠机或者意外时，极易引发火灾。

1.2 无人机的特点

（1）安全、灵活。无人机的操作安全性是比较高的，操作程序不复杂，无需提供特殊的升降场所，无人机能够进行及时运转，具有较强的适应性，无人机拍摄的视频画面非常清晰，能够进行多角度拍摄，所以在比较复杂的建筑结构区域中运用无人机，能够有效解决拍摄遮挡问题。

（2）具有非常高的测量精度，无人机在50-100m 高度进行飞行时，它的测量精度能够达到毫米，在近景测量方面，无人机具有非常高的测量精度。

（3）无需投入较多的拍摄安装费用。因为天气对无人机的干扰并不大，所以运用无人机不需要投入较多的拍摄安装费用，具有比较高的性价比。

2 消防灭火救援无人机的设计

2.1 消防灭火救援无人机的结构

作为消防灭火救援无人机，一定要具有非常强的耐高温特性。在对无人机传统构造不改变的前提条件下，为有效减小无人机在复杂环境飞行过程中受到的磨损程度，同时能够方便携带无人机，无人机关键部位与机身表面材料应选用耐高温制品的包裹材料。另外，为方便小型车辆运输无人机，有效提升无人机的机动性能，可以将消防灭火救援无人机的机翼设计成为可折叠机翼。针对消防灭火救援无人机，本文认为在对其进行设计时可以从以下两个方面着手进行，即：

（1）硬件系统，包括地面站、荷载设施、动力系统、机身等；

（2）软件系统，包括数据库、预处理系统、信息采集软件系统等。

2.2 消防灭火救援无人机的工作流程

本文以高层建筑火灾为例，通过利用无人机基本机身，对消防灭火救援无人机的工作流程进行了相关设计。其中，消防灭火救援无人机的工作流程，具体内容包括：

（1）通过利用遥控无人机、无人机地面控制系统、可视化的地面操控平台，地面无人机操控手将红外线成像仪、彩色摄影仪等仪器携带到消防队员不方便抵达的地方或者比较高的楼层，对火场图像进行拍摄，取得火场影像信息与火场数据；

（2）针对获取的火场影像信息与火场数据，通过利用无线数据传输系统向地面平台操控站进行及时传输，地面消防队员能够快速获取精准的火场信息；

（3）在消防灭火救援辅助决策系统中输入地面指挥部收获的火场数据信息，然后快速分析火场数据信息，并制定出现相应合理的消防灭火救援决策部署方案；

（4）针对消防队员与消防车辆，对其发布消防灭火救援作战行动命令；

（5）遥控无人机通过选用机载辅助灭火救援系统，或者地面消防操控手通过可视化的地面操控平台来开展空中消防灭火救援工作，有助于消防灭火救援效率的提高，有助于财产与人员损失的减少。

2.3 消防灭火救援无人机的功能扩展系统

针对消防灭火救援无人机，本文对其的功能扩展系统进行有效设计，以实现消防无人机的灭火救援功能。消防灭火救援无人机的功能扩展系统，主要是由两部分构成的，分别为地面控制平台与无人机搭载平台，主要实现的功能有：

2.3.1 机载强光照明功能

在无人机的前端，选取与空中监控摄像头相同的方向来安装强光照明系统。当消防队员在夜间进行消防灭火救援时，可以进行空中照明，能够有效实现多种功能，如准备撤离、目标确定、快速定位等；当光线受到一定限制时，通过利用机载强光照明，能够对空中拍摄效果起到有效提高作用。

2.3.2 空中监测功能

针对消防无人机的机头，可以在这个位置安装很多仪器设备，如有毒可燃气体探测仪、测风仪、测温仪、红外热成像仪等。

（1）在非常恶劣的气候环境条件或者夜间中，彩色数字摄像无法精准监控目标，而通过安装红外线热成像仪，则能够有效解决以上问题，同时可以有效避免出现复燃隐患问题；

（2）针对火场中不同角度与不同高度的火灾信息，通过安装彩色数字摄像仪，能够以无线数据传输方式向地面站接收器进行高效传输；

（3）针对火场中的大量数据信息，通过安装有毒可燃气体探测仪、测风仪、定位仪、测温仪等，能够以无线数据传输方式向地面站接收器进行高效传输，以制定出相应合理、可行的消防灭火救援决策。

2.3.3 机载语音交互功能

针对火场中被困人员的需求信息与火场现场信息，为方便地面操控人员对其进行精准、快速获取，可以在大功率扬声器安装在无人机上，与此同时，还可以通过大功率扬声器向火场中的被困人员发送自救他救的语言指导信息与逃生疏散信息，帮助被困人员成功逃生。

2.3.4 机载辅助灭火功能

在开展消防灭火救援工作过程中，当遇到无法使用液体灭火剂现象或者消防队员不方便靠近接触的起火点时，无人机可以对灭火剂进行加载，通过对无人机进行地面控制，促使无人机在空中进行释放灭火剂或者定点喷洒，进行快速灭火。

2.3.5 机载辅助救援功能

将救援缆绳、防毒面具等简易火灾救护装置吊挂在无人机上，以赋予无人机机载辅助救援功能。当人们被困在楼顶或者房间内时，通过将无人机降落在被困房间阳台或者楼顶，能够将一些简单的救援设备提供给被困人员，帮助被困人员进行逃生。

3 无人机在当前消防灭火救援实战中的有效运用

3.1 空中实时侦察

操纵工作人员主要负责无人机的设置，选用扫描式的空中实时侦查，全方位、多角度监控多层建筑或者超高层建筑物，进而观测人员可以对火灾发展中期的消防现场视频、火灾发展初期的灾情危险视频进行直接观察。将空中监察数据流接入消防监控系统与安防系统中，同时利用飞行器中ROM 硬件储存的灾区火情视频文件与地面指挥控制系统，能够快速调阅、检索大量的文件、图片与视频。

3.2 信息的收集

根据各种实际需求，可以在无人机中增加多种不同模块，包括热传感器、风速仪、音视频拍摄设备等，通过4G/5G 图像、微波单兵、无线、有线等方式，能够有效传输无人机拍摄的火灾音频数据信息与视频数据信息，进而能够为消防灭火救援工作的决策方案提供可靠的依据。在开展消防灭火救援行动过程中，通过利用数传系统，无人机能够有效连接4G/5G 单兵设备、防动中通卫星指挥车、消防救援后方指挥中心等。

3.3 连续动态保障

在对各种易爆易燃物品、危险物品进行处理过程中，因为灾区现场充满危险、环境多变，所以灾区消防灭火救援人员可以选用多旋翼无人机，对整个灾区的灾区动态发展情况进行实时侦查，为消防灭火救援指挥部快速传输灾区火灾动态数据，以制定出相应合理的救援方案，同时还能够对处置灾害过程中的事故发生率进行有效降低。

3.4 指挥调度

在对火灾进行消防灭火救援过程中，要想充分发挥出消防灭火救援指挥调度的作用，一定要为指挥调度快速传输实时的灾害现场音视频图像。当遇到一些环境非常复杂的灾区现场时，通过利用4G/5G 图像传输系统、卫星链路等设备，无人机可以向总队、消防救援局指挥中心传输灾区现场图像，能够为消防灭火救援的指挥调度提供合理、科学的辅助决策。同时，无人机利用RTK 差分定位技术实现厘米级定位，可制作灾害现场高精度三维模型和二维正射图，利用VR全景相机可实时传输高空全景，大大提升指挥的精准度。

3.5 辅助抢险救援

当快速到达灾区现场以后，将一些设备安装在无人机上，能够有效开展辅助抢险救援工作。其中，目前比较常见的一些无人机灭火救援设备包括：

（1）吊装小型灭火装置，当高层建筑物刚开始发生火灾时，消防人员在地面上遥控无人机，对灭火弹的投放进行激发，在火源中心直接控制火灾灾情；

（2）搭载声光吊舱，利用扩音器与对讲机，对火灾现场进行喊话，将相关信息及时传递给灾区被困人员，能够对被困人员的情绪起到有效稳定作用，同时可以帮助被困人员进行逃生；

（3）搭载生命探测仪，在大型建筑地震倒塌灾区现场，在无人机上搭载生命探测仪，能够帮助找寻被困人员，对废墟中存在的生命信号进行探测，以有效提高消防救灾的工作效率；

（4）搭载抛投器。将饮用水、食物、救援安全绳、防毒面具悬挂在无人机的抛投器上，通过利用空中投送方式，将应急救援物资及时提供给灾区中的被困人。

4 消防灭火救援无人机的运用前景

4.1 对载人运物能力进行提升

在最近几年的发展与进步中，当下一些无人机的载荷已经高于100kg，例如，美国研发的无人飞行平台，具有较强的载人能力，在一些比较特殊的消防灭火救援灾区中，通过利用这种无人机来装载被困人员或者大重量的重要装备，能够创造很多的消防灭火救援辅助条件，以有效抢救被困人员，确保被困人员的生命安全。

4.2 变为消防灭火救援的主要力量

随着我国科学技术水平的不断提高，无人机的载荷水平将会变得越来越高，作为消防灭火救援主力的无人机，可以对因建筑物高度造成的消防灭火救援障碍进行有效解决。目前，我国不少企业均在积极研发无人机，并获取一定的成效，如实现无人机在火源上方的投掷、无人机对多多枚灭火弹的携带等。

4.3 对高危环境信息进行精准判断与实时传输

在无人机上安装电子探测设备，当无人机进入高危、高温灾区现场时，无人机可以检查与监控各种危情，能够对灾情隐患、灾情变化等相关数据信息进行及时获取，同时通过数据云方式，无人机能够将获取的数据信息传输给地面控制工作人员，有助于人身伤害概率的降低，同时能够有效提高数据判断的准确性。

5 小结

综上所述，随着我国无人机技术的不断快速发展，在进行各种消防灭火救援行动过程中，怎样通过利用无人机来高效协助消防灭火救援，提高消防灭火救援的效率，有效保护灾区被困人员的生命安全，值得我们对其进行深入研究。本文对无人机在当前消防灭火和救援实战中的应用进行了深入研究，以期对相关消防灭火救援工作人员的工作起到一定的借鉴作用。