无人机在应急救援中的应用研究

基金项目：2020年重庆市科学技术研究项目《警用无人机空地一体化协同作战模式创新研究》（项目编号：KJQN202001704）;2021年重庆市高等教育教学改革研究项目《新时期警用无人机课程教学现状及深化教改新途径》（项目编号：212133）。

作者简介：陈思信（1983—），男，硕士，讲师，研究方向为无人机警务应用、警务战术。

摘要：在无人机+行业应用不断深入拓展的背景下，参考无人机在河南省特大暴雨灾害救援中的应用实践，分析当前应急救援中的任务难点，将无人机所具备的独特优势灵活运用到应急救援中，创新应用方法，可以在应急侦查、指挥调度、高效搜救、通信中继、物资投送等诸多方面发挥不可或缺的作用，并进一步挖掘其潜力，从而提升应急管理部门对突发事件的预防和应急处置能力。

关键词：无人机 应急救援 侦查 指挥 通信中继

中图分类号：V19   文献标识码：A   文章编号：1672-3791（2021）12（b）-0000-00

Abstract： In the context of the continuous deepening of the application of UAV industry， the application practice of UAV in the rescue of heavy rain disaster in Henan Province is referred to analyze the difficulties in the current emergency rescue tasks， flexibly apply the unique advantages of UAV to the emergency rescue， and innovate the application methods. It can play an indispensable role in emergency investigation， command and dispatch， efficient search and rescue， communication relay， material delivery and many other aspects， and further tap its potential， so as to improve the emergency management department's ability to prevent and deal with emergencies.

Key Words： Drone; Emergency Rescue; Reconnaissance; Command; Communications relay

我國是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类分布地域广、发生频率高、造成损失重，严重威胁人民群众的生命和财产安全[1]。提升应急救援能力，是关系到国家经济和社会发展全局以及人民群众生命财产安全的大事。在应急救援的各种方法手段中，航空救援由于其响应速度快、受地理空间限制少等优势，成为世界各国普遍采用的有效手段。相较于有人机，无人机具有高安全性、成本低、易操纵、高度灵活等特点，往往更适合那些“愚钝、肮脏或危险”的任务，具备其他措施无法比拟的优势，无人机将成为航空救援体系中的核心力量。

1 无人机在应急救援中的优势

1.1 无人机类型及特点

无人机是无人机驾驶航空器的简称，指利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的可反复使用的不载人飞行器[2]。通常所称无人机指无人机系统，主要由航空器、地面控制单元、通讯链路和任务设备组成。无人机系统种类繁多、特点鲜明，可根据飞行平台构型、用途、尺度、活动半径、任务高度等方法进行分类[3]。根据飞行平台构型，包括旋翼无人机、固定翼无人机以及混合翼无人机[4]。《民航法规》规定，根据尺度，包括微型无人机（空机质量≤7 kg）、轻型无人机（7 kg<空机质量≤116 kg）、小型无人机（116 kg<空机质量≤5 700 kg）以及大型无人机（空机质量>5 700 kg）;根据活动半径，包括超近程无人机（活动半径15 km以内）、近程无人机（活动半径15～50 km之间）、短程无人机（活动半径50～200 km之间）、中程无人机（活动半径200～800 km之间）和远程无人机（活动半径大于800 km）;根据任务高度，包括超低空无人机（任务高度0～100 m）、低空无人机（任务高度100～1 000 m）、中空无人（任务高度1000～7 000 m）机、高空无人机（任务高度7 000～18 000 m）和超高空无人机（任务高度大于1 8000 m）等[3]。根据应急救援的工作需要，适于应用的无人机以中小微型，近、短程低空无人机为主。从飞行平台构型选择来讲，多旋翼无人机具有操纵简单、起降要求低、悬停效果好、价格低廉等优势，成为应急救援中最主要的机型;固定翼无人机具有巡航速度快、面积大、续航时间长等优势，混合翼无人机兼具悬停及高速飞行功能，均能在应急救援中发挥中重要作用。

1.2 无人机在应急救援中的应用优势

1.2.1 安全性高

自然灾害事故或突发事故现场环境复杂，不可控因素多，次生险情隐蔽性强。在各类危险任务场合，利用无人机作业可直接避免人员到场，有效避免人员伤亡。随着无人机技术发展，避障技术更加强大，抗风防水能力更强，即便是遇到不良气候条件，无人机依然可以完成紧急飞行任务[5]。加之无人机桨叶防护罩的普遍使用，即使受到损毁也大大降低了安全事故的发生。

1.2.2 环境适应强

无人机技术目前已能达到全天候作业要求。无人机抗风等级可达到4-6级，多款无人机具备防水功能，搭载的摄像头变焦可达数百倍，实现数公里至数十公里的超视距侦查，搭载红外热成像仪可实现夜晚环境下的侦查。在核、生、化沾染区域，在有毒物质侵袭时仍可正常进行工作;在严寒、酷热的沙漠、戈壁等恶劣环境下仍能正常作业，具有超强的环境适应性。

1.2.3 功能丰富

无人机功能具有定制化特点，即通过搭载不同的功能模块实现不同的功能。通过实时空中监测、多形式侦查，构建扁平化救援组织指挥模式;应急通信、应急搜救、高空喊话、应急照明等诸多功能，构建立体作业体系，完成传统作业模式无法实现的任务。

2  无人机在应急救援中的应用

2.1 城市消防救援

2.1.1 任务难点

在城市大型火灾中，受观察条件限制，救援人员难以精准识别起火点和高温区域，救援人员在信息缺失的情况下贸然进入火场危险极大。灾后评估中，传统的平面图和照片无法满足直观反应现场情况的需要。

2.1.2 无人机应用

应用无人机于火场救援行动中，可在火情快速侦查、现场动态掌握、指挥调度、灾后评估环节提供强力支持。无人机可快速构建立体监控体系，第一时间深入火场中心区域获取信息，协助消防员准确识别起火点和高温区域。基于无人机航拍功能的360°全景采集信息完整、立体、可观，为指挥员作出科学决策提供依据[6]。无人机对现场进行快速二维、三维建模，获取精准的可视化信息，辅助消防预案制定及损失评估。借助实时二维、三维模型支持，通过智图软件处理，救援人员可实时打点快速，精准计算出火场面积与相关街道、建筑物间距，指挥员可以不必再采取抽离人力攀爬至周边制高点使用望远镜进行观测，救援效率与精确度大大提升。同时，根据任务需要还可利用多旋翼无人机精准投掷灭火弹，实现灭火救援[7]。在灾后评估环节，使用无人机搭配软件快速绘制出受灾区域的三维模型，为灾情量化评估及灾后厂区重建提供高效、全局、精准的参考。

2.2 森林防火滅火

2.2.1 任务难点

森林地区面积广大，地形复杂，交通不便，传统人工巡查效益低下。任务中，响应速度慢，森林火灾发生时，现场火情多变，需要准确收集火情发展态势信息，协助精确调度打火力量灭火工作，以及科学规划进入、撤离路线，保障人员安全。

2.2.2 无人机应用

在日常森林防火工作中，使用无人机开展自动化巡查，可极大提升工作效率。无人机搭载喊话器进行高空防火政策宣传，提高人们防火意识，有效预防火灾发生。在灭火现场，无人机可利用空中视角快速感知火场全局态势，获取火线位置分布情况，使用热成像相机快速识别并定位火情，提升信息获取效率，科学调度灭火力量。合理规划安全进入、撤离路线，保证现场工作人员安全，即使发生风向突变、林火爆燃等危急情况时，无人机空中视角也能第一时间掌握现场态势，及时指挥安全撤离，防止因现场环境复杂、视野受限而导致盲目的危险行动。在扑灭明火后，无人机搭载热成像仪巡逻火场，识别复燃点和烟点，杜绝二次大面积起火。

2.3 野外走失救援

2.3.1 任务难点

走失人员的搜寻工作一直是警方工作的难点。野外搜救行动中，时间就是生命，错过最佳救援时机会导致搜救目标生存率大幅度降低。搜救任务往往发生在地形复杂的山区、林区，交通不便，且搜寻范围大，部分地区容易被忽略，需要耗费大量人力和时间。夜间、恶劣天气时搜救难度更高，搜救人员自身安全也面临威胁。

2.3.2 无人机应用

无人机机动灵活，不受地形限制，为搜救人员提供空中视角，搭载高清多倍变焦镜头可实现短时间搜索大面积区域，有效解决传统人力搜索方式速度慢、效率低的问题。在夜间、浓雾，或密林区域，人工搜救难以开展工作，无人机搭载热成像仪能突破光线限制，实现全天候作业，为拯救生命争取宝贵时间。2021年1月28日，黑龙江一患有智力障碍的26岁男子走失，警方接警后迅速组织警力开展搜寻工作，通过走访排查和调取视频监控的方式寻找无果后，利用无人机的热成像功能和机载探照灯，开展全覆盖无死角搜寻，及时发现目标，避免了悲剧发生。

2.4 自然灾害救援

2.4.1 任务难点

自然灾害发生后，地形复杂，人群分散，救援工作时间紧、任务重。地震、洪水、泥石流等自然灾害发生，往往伴随着断路、断电、断网情况。灾区交通道路损毁，难以及时对灾情进行评估，也无法及时进入受灾区域救援;公网网络瘫痪，应急通信设备的传统简易架高天线覆盖有限，无法有效保障灾区的信号覆盖;电力设备损毁，导致救援难度增大。某些救援区域危险性大，人工难以到达。灾后防止疾病传播，消毒杀菌工作往往占用大量人力。

3.4.2 无人机应用

自然灾害救援基本为大面积区域作业，无人机机动灵活、侦察范围广，几乎不受复杂地形、恶劣天气影响，为搜救工作快速提供现场信息，协助地面指挥快速部署救援工作，最大程度确保最佳救援时机。无人机能够搭载不同载荷，具备满足多样化任务需求的能力。针对灾区“三断”情况，通过融合空中组网、高点中继等技术，实现图像、语音、数据上下贯通横向互联。无人机能突破交通限制，快速进入灾情中心区搜集信息，前期数据采集时可使用诸如大疆系列的小型无人机，搭载摄影设备悬停于现场高空，对现场地形、天候、环境等情况进行全面、完整的拍摄[8]，通过照片、视频，二维、三维建模，将现场数据化，为救援决策提供精准的信息支撑。无人机可携带应急通信基站，稳定悬停于灾区上空，为灾区提供良好的信号覆盖。2021年7月21日，受河南特大暴雨灾害影响，郑州巩义市米河镇一度通讯受阻，中国应急管理部派出翼龙-2H应急救灾型无人机，利用其空中应急通信平台搭载的移动公网基站，实现了约50km2范围长时稳定的连续移动信号覆盖，打通了应急通信保障生命线。据羊城晚报报道，截至7月26日上午11点，大疆应急救援联盟在此次应急救援中共调集北京、河北、山西等11省37支无人机救援队伍，作业1 000余架次，在应急侦察、搜救、积水排查、空中照明、防疫消杀等工作中发挥了巨大作用，是近年来第一次大规模多地集结救援行动，为高科技装备在应急救援中更好地发挥作用积累了经验。

3 结语

虽然在近几年的大型应急救援中无人机作用愈发突出，但仍有巨大潜力可挖。一是无人机集成化、智能化功能尚未发挥出来，仍以单兵作业为主，且高难度作业如狭窄区域侦查、救援等应用不足;二是具有实战经验的无人机应急救援队数量少，需从军队、警察、消防、民间救援组织等多层面建设专业队伍，打造无人机大规模应急救援体系，更大程度满足应急救援工作需求。

参考文献

[1] 胡鞍钢.正确认识我国自然灾害基本国情[J].中国减灾，2017（1）：16-19.

[2] 罗蔚敏.浅谈无人机在消防救援当中的应用[J].电子世界，2020（15）：139-140.

[3] 孙毅.无人机驾驶员航空知识手册[M].中国民航出版社，2017：2-3.

[4] 范镇.无人机在消防灭火救援工作中的应用思考[J].今日消防，2020，5（5）：6-7.

[5] 孙文斌.无人机在消防灭火救援工作中的应用研究[J].今日消防，2019，4（9）：30-31.

[6] 刘涛.基于无人机集群涌现模型的警务指挥与战术应用研究[D].北京：中国人民公安大学，2020.

[7] 赵广健.无人机在消防灭火救援工作中的应用[J].南方农机，2019，50（4）：177.

[8] 陈俊辉，冯泊，董岩，等.基于无人机航拍的360°全景照相技术在暴恐案件现场应用析[J].警察技术，2019（2）：89-91.

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