无人机技术在消防灭火救援中的应用探析

崔建华

（消防救援局昆明训练总队，云南 昆明 650208）

0 引言

随着信息通信技术、人工智能、大数据等新技术与传统产业的深度融合，消防灭火救援在新技术、新产品、新业态和新模式等方面迎来了前所未有的机遇。我国每年因自然灾害、事故和火灾等突发公共事件造成的人员伤亡和经济损失巨大。无人机在消防领域的应用逐渐改变了这一局面，相比传统的消防灭火救援方式，无人机以其灵活性、简便性的技术优势迅速受到消防部门的青睐，无人机可以在灭火救援现场能够快速深入灾害现场，及时获取灾害现场影像数据，不但提高了救援效率，也降低了人员伤亡。随着科技的不断进步，无人机的技术水平日渐提升，性能较之前相比也不可同日而语，在消防领域，无人机已经能适应各种复杂的环境，通过挂载红外热成像、激光雷达和应急通信等载荷，在灾害中可以实现紧急搜救、空投物资及空中通信中继等，有效弥补了传统灭火救援中存在的诸多问题，为消防救援队伍科学部署灭火救援工作起到强有力的数据支撑，无人机技术已成为消防灭火救援工作中不可或缺的重要组成部分。

1 无人机技术的特点及分类

无人机是区别于载人飞机的飞行器，它是由无线电控制或计算机远程操控，无人机在技术层面上主要利用了无人操控技术、远距成像技术、远距测量技术、GPS（北斗、格洛纳斯，伽利略）定位技术、数据收发与传输技术等，能够自主测绘现场详情，获取清晰图像，在精准测绘上，无人机可以对灾害发生地的地质地貌进行精确测绘并回传遥感影像或数据，通过无人机传输回的数据，完成对勘察地数据处理，建模分析和应用解析等。

1.1 无人机的特点

无人机目前在我国应用过程中具有较多的优点，主要有以下3点：精准的监控性能、进价比较高、安全性能较高。无人机精准的监控性能主要体现在，目前我国的无人机都属于低空飞行器，因此在实际航空测量过程中可以用于近景测量，甚至我国部分工程测量中无人机的测量精度可以达到厘米级别；无人机应用过程中的性价比较高，主要体现在无人机的制作成本较低，并且无人机在应用过程中受到外界的干扰较小，同时测量人员还可以在无人机上方安装相应的摄影仪器，这样就可以在控制无人机成本的过程中，提高无人机的自身性价比；无人机应用过程中的安全灵活性，主要体现在无人机对升降机场要求较低，同时无人机还可以根据现场运行的实际情况进行实时调节。此外无人机在操控过程中的操控流程较为简单。

1.2 无人机的具体分类

这些年，无人机的技术不断创新，其飞行控制器及自动飞机驾驶仪的不断发展，无人机技术已经趋于成熟。通常，无人机根据其的外形可以分为固定翼飞机、单旋翼直升机、多旋翼直升机等。此外，无人机如果应用于消防灭火救援行动中还可以根据无人机的动力进行区分为油动和电动这两种，通常油动无人机主要是通过依靠汽油或者是柴油作为动力来源；而电动无人机主要是通过锂电池作为自身的驱动力。在实际的应用过程中，电动无人机对于油动无人机来说安全性较高；而油动无人机对于电路无人机相比续航能力较高。

2 无人机技术在消防灭火救援中的应用

无人机在灾害救援领域的应用是从20世纪90年代开始的，首次试用是在科技相对发达的发达国家。而我国的无人机在消防灭火救援领域的发展相对滞后，直到2008年的汶川地震，中科院研究队伍最先尝试将遥感无人机应用于震中灾情航拍，并取得了较好的效果，无人机技术在消防灭火救援中开始崭露头角。在随后的青海玉树地震、四川芦山地震、天津滨海新区爆炸事故、雅鲁藏布江山体滑坡、江苏盐城响水爆炸事故等灾害事故的应急救援中，无人机以其成本低、易操纵、反应快的特点投入到灭火救援中，在合理分配救援力量、确定救灾重点区域、选择安全救援路线以及灾后重建等工作中起着重要作用，发挥了无人机技术在灭火救援中的独特优势。

2.1 无人机灾情侦查

在传统的消防灭火救援工作当中，很大程度上会受到地形地物及环境方面的限制，并伴随着各种危险，严重威胁消防救援人员的生命安全。在灾害发生的过程中，以高清摄像机配合无人机，可以侦查灾害详情，可以利用其机动灵活的特点，不受复杂地形和环境的影响。少许危险性极高的灾害现场，消防员不能亲身进入开展侦探或者救援行动，不能及时而有效的开展应急措施，利用无人机进行灾情侦查，能够降低救援人员的伤亡率，还能利用无人机执行高危险任务，进入救灾人员无法进入的有毒、易爆、易燃的恶劣环境中，无人机侦查对于指挥救灾救援行动的指挥员来说，能够帮助其详细而全面的掌控全局，从而作出正确决策。

2.2 无人机实时监控

火灾、地震、泥石流等灾害环境复杂多变，无人机的监控可以全面细致的反映现场详情，在展开有效行动时，利用无人机实时监控现场，能够快速传输灾害现场数据。各级指挥部通过无人机所传送出的监控数据，随时把握灾害的动态详情，作出更加符合现场的救援战略部署，对一些突发状况也可以个更加及时有效的措施，以便最大程度的减少救援过程中的人员伤亡，降低灭火救灾的损失。同时多功能无人机还可以在灭火救援中，通过相关的仪器来对火灾现场的安全隐患进行排除，这样就可以给消防人员的安全带来保障。

2.3 无人机辅助救援

无人机配合使用其他关键器材和装备，可以辅助多种灾害的救援。无人机的运用主要体现在三个方面：第一种是以无人机作为机械载体，在无人机上装载语音系统和扩音装置，可以利用无人机下达指令，特别适合高空、高层等灾害事故救援。第二种是以无人机作为物质载体，利用无人机投放救灾物资和设备，主要是在救灾人员无法直接进入的灾害现场，可以迅速解决灾害事故现场对物资的迫切需求。灾害的突然性势必会产生人员伤亡，对伤亡人员的救治工作就显得特别迫切。这时候无人机就不需要有人机那样长时间的准备，直接可以运送救治相关的设备或者药品即时放飞，为受伤人员争取救治时间，挽回生命，提高救援的质量和效率。三是利用无人机进行应急测绘，通过无人机挂载倾斜摄相机，从垂直和倾斜角度进行全方位拍摄，能轻松感知复杂场景，有效弥补正射相机在获取航测影像时角度不足的问题，更加全面、具象地反映地形地物的实际情况及多方位信息，再通过高性能GPU将采集到的图像进行3D建模，生成三维模型图并传至现场指挥部，为灭火救援的决策部署提供有力的数据支撑。

2.4 无人机应急通信

我国幅员辽阔，由于地理环境和气候的多样性，洪水、龙卷风、地震、泥石流等自然灾害时有发生，很大可能会造成灾害事故现场中心区域内的公共通信网络全面中断，一旦中断难以快速恢复。以往应急救援中使用的卫星通信系统，因救援现场的单位和人员通信负荷过重，后方指挥中心不能即时获得灾害发生地的实际情况，指挥部的行动指令不能第一时间下达，必将严重影响灭火救援工作的展开。

无人机技术的出现为应急通信提供了一种新的解决方案。目前消防救援队伍使用的无人机大多数为电动无人机，其飞行时间仅为30分钟至1小时，使无人机在应急通信中的应用具有一定的局限性，但随着微小型多旋翼无人机日渐成熟，直流无刷电机、多旋翼协同控制等关键技术的突破，基于系留式无人机的便携式通信基站将成为空中应急通信基站搭建的一种有效手段。在大型灾害事故救援中可以通过系留型无人机系统来实现地面电源供电，并由系留线缆输送至无人机升空平台，实现连续不间断飞行，天线高度可随无人机飞行高度升高，覆盖角度可以利用无人机旋转方向来进行调整，从而实现大面积信号覆盖，保障一定区域内的连续通信，搭建大型灾害现场的应急通信无线链路。

3 结束语

经过国内外多年的实践，无人机在消防灭火救援中发挥的作用得到了消防灭火救援领域的广泛认可，政府和社会组织对于无人机的重视程度也逐步提升。更高端的通信技术为通信领域的发展带来了更大的变革，更加及时的信息传达和更加宽广的信号范围，也为无人机提供了更加可靠的数据链接和更加便捷的运用模式。依赖于5G通信技术，无人机在救灾救援领域，将会以无人机中继通信的运用模式出现，稳定的指挥系统和数据系统是支撑无人机顺利运转和调控的基础和保障，只有更加完善的技术系统，才能实现灭火救援中无人机的快速部署、灾情侦查、实时监视、辅助救援和应急通信等功能，发挥无人机技术在消防灭火救援工作中的技术优势，全面提升消防灭火救援工作水平。