浅谈无人机在消防灭火救援实战研究

崔海龙

摘要：我国的消防事业面临着日益复杂的救援环境，传统的监测救护手段已经不能高质量的完成救护工作，无人机的发展和完善为消防提供了新的解决方案和途径。上海总队在灭火救援过程中应用无人机航拍技术对火场画面进行实时传输，这种方法在“12.13”上海嘉里粮油火灾现场得到了很好的应用，各个层级通过无人机的视频传输看到了火灾现场的实时图像。本文对滴水湖中队是否可在到达火场前就对火场的相关信息进行采集，进行了无人机侦察的实地测试。

关键词：无人机;消防灭火救援;火灾侦查

随着无人机产业的不断进步和发展，全球即将进入无人机时代，现在不仅仅是一个简单的航拍玩具，无人机技术已经应用到我们生活的各个领域，在电路巡查、环境监测、影视航拍、数字农业、公共安全等方面充当起重要角色，我国的消防事业面临着日益复杂的社会救护和灭火救援工作，随着各类山区救援、深林火灾、抗洪抢险、化学品事故泄漏的频发，传统的监测救护手段已经不能完成高质量的救护工作，无人机的发展和完善为消防提供了新的解决方案和途径，尤其是无人机航拍传送技术，可以通过在空中对复杂地形和楼层进行监控，并传回图像，为救援工作提供了更多选择。

上海市消防救援总队在灭火救援过程中应用无人机航拍技术对火场画面进行实时传输，技术手段是通过无人机控制器搭载的高清图像传输装置将图像连接到4G图传上，再通过指挥系统进行观看，间接的搭载了地面操作平台。这种方法在“12·13”上海嘉里粮油火灾现场得到了很好的应用，各个层级通过无人机的视频传输看到了火灾现场的实时图像。

通过查阅资料发现在国外有许多无人机在灭火救援中起到的作用基本都是到场后对火场的画面信息进行传输，中队是否可在到达火场前就对火场的相关信息进行采集，针对这种情况笔者以滴水湖中队为例进行了无人机侦察的实地测试（车辆布置不作为实战力量参考），并从中总结出一些经验供大家参考。

1  无人机在消防灭火救援中案例分析

1.1  天津港爆炸救援实例

2015年8月12日，天津港发生危险品爆炸事件，事故现场存在大量危化品，在发生爆炸之后产生大量有毒有害气体，对救援人员的生命健康构成严重威胁，救援人员无法开展传统的人工采集图像手段。因此，消防救援局调集8架消防无人机开展现场图像采集，实时获取全范围、全方位的高清灾害现场图像，实现对现场的灾害和救援过程的动态监控，并且及时向指挥部提供灾情动态图像。

1.2  美国佛罗里达州的卡拉翰轮胎厂仓库案例

2017年5月，位于美国佛罗里达州的卡拉翰轮胎厂仓库突然传来巨大的爆炸声。随后，仅仅在10min内，整个建筑就被火焰吞没。而紧挨着建筑的4000条轮胎也跟着着火了。在风的助威下大火迅速蔓延，轮胎燃烧引起了长达数英里的黑烟。在当地马纳提县的南马纳提消防队赶到后，火灾已经迅速从三级火灾升级为五级火警。南马纳提消防队第一时间派出无人机对现场进行侦查。通过无人机观察，准确判断了烟羽正向附近一所学校发展，短短几分钟，就成功联络学校，让他们紧闭门窗，保障师生安全。

1.3  巴黎圣母院火灾案例

在巴黎圣母院发生火灾的救援过程中，消防员使用消防无人机监控巴黎圣母院火灾的进程，并寻找最佳位置来瞄准洒水灭火点。消防部门通过使用消防无人机，飞越巴黎圣母院，获得了控制火势的必要数据。这场大火烧毁了巴黎圣母院的屋顶、塔尖、彩色玻璃窗和管风琴，造成严重损失。消防队发言人普拉斯告诉当地媒体，无人机在拯救大教堂结构方面发挥了重要作用。普拉斯表示消防无人机让消防队能够正确使用手头的资源。

1.4  无人机在消防灭火救援中的优势

三起案例中消防队到达现场后立即使用无人机侦查并有针对性的进行救援行动，通过案例可以看出无人机在灭火救援中主要有以下优势：

（1）有利于火场前期侦察

无人机在执行火场侦察任务的过程中，可以有效获取火灾损毁评估的高清实时图像。地面指挥人员可以通过遥控指令来改变飞行航线及高度，从而获取重点区域的详尽图像。详查图像可以马上通过无线电路传到地面指挥端，立即为指挥端提供火场内部的情况，包括火场蔓延趋势、过火面积、地理坐标等重要的火场态势信息。在无人机上配备红外探测设备，可对过火区域开展红外探测，红外设备穿透烟雾得到地表的温度，从而获取火场范围内完整的地面温度的相关分布图像，使得指挥端可以及时了解灭火效果，从而及时調整并调配地面人员对火场区域进行扑救。

（2）有利于提升救援效率

南马纳提消防队的危险物料处理组发现，使用传统方法搜救需要数小时，而训练有素的飞手操控无人机搜救仅需数分钟。由于每次氧气供应只持续30min，先锋队员需要花费20min在往返途中，仅有10min可用于收集数据和搜救被困人员。为完成搜救任务，消防队员需要多次往返受灾区域和驻地，这不仅浪费了宝贵的时间，也对队员生命安全造成威胁。而消防无人机则可扮演先锋角色，率先进入灾害区域，提供整个灾害现场的俯视图，以便队员进入后使用。无人机可将救援行动缩短2～3h，为被困者争取更多生机。

（3）有利于指战员作战安全

通过在灾害现场使用无人机，消防队员可以对灾害定性，确认或否认尚未确定的情报，并尽可能精确地制定救援措施。消防队员进入现场后，无人机可观察灾害现场的细微变化，以免发生任何次生灾害。相对于机器人等救援设备，无人机在危险品救援行动更加安全，减少人员进入危险区域的风险，减少防护服的穿戴次数。

2  以临港大队辖区单位商业体为对象模拟火灾现场对案例测试

2.1  测试天气情况

晴，东南风4～5级。

2.2  测试机型

无人机机型大疆Phantom3Standard娱乐级无人机，续航时间为25min，1200万像素。

2.3  测试内容

（1）火警出动。

（2）到达距离火场约2～3km，无人机起飞。

（3）火场信息实时传输，发现具体火灾部位，附近水源。

（4）指挥获取火场信息，进行任务分工。以中队、大队、支队、总队各个层级为单位进行相应信息共享。图3为头车分享任务到各作战车辆。

（5）图4，到场按照车上分工进行车辆停靠（在共享信息图内进行标注）展开。

通过这个测试可以看出无人机在灭火救援中为中队灭火救援起到了很好的侦察作用。通过无人机预先给出的信息更加准确，增加指挥员对预先展开判断，使各个车辆任务分配更加合理。减少指挥员外部火场侦察、车辆寻找水源的时间，同样在处置其他救援任务中起相应的作用，例如在槽罐车泄漏时，可以减少人员近距离接触危险品的前提下快速定位泄漏位置、起火点等。在大面积的森林火灾可以第一时间确定火灾面积，进而快速进行布防拦截。

2.4  无人机测试的经验总结

（1）实现火场信息共享，为后续应援车辆提供透明信息;

（2）可携带气体检测装备，判断布置警戒范围，减少人员进入危险区域的风险;

（3）持续观察烟羽的可视光和热成像变化;

（4）清晰观察有害物质对周边环境的污染状况;

（5）明确现场周边需要封闭管控的区域;

（6）通过无人机喊话提醒周边居民在安全场所避险;

（7）通过无人机预先给出的信息，增加指挥员对预先展开判断，使各个车辆任务分配更加合理;

（8）减少指挥员外部火场侦察、车辆寻找水源的时间。

3  无人机在消防灭火救援中遇到的困难及建议

3.1  中队使用大疆无人机型号较旧，无法达到相应起飞距离

目前中队测试使用的小型无人机为Phantom3 Standard娱乐级无人机，续航时间为25min，像素在1200万，在性能上根本无法满足火场侦察摄像要求。中队配备的大型无人机机动性差，不适合作为火灾初期侦察使用。建议配备目前大疆更加专业的小型无人机，根据大疆工程师提供的數据，侦察用mavic2无人机飞行实测距离在3km，禅思H20系列摄像头可以在400m外看清车牌号。

3.2  中队战备车辆对无人机信号干扰较大

由于消防车自带相关电台设备，对无人机起飞有一定影响，这里分为两种情况，飞机在车外时起飞不受影响，但是飞机在车内或者靠近车头部位时信号干扰较为严重，经过试验无飞机在组装一七后座车顶部位不影响起飞，可以尝试在成员室上面设置天窗供无人机起飞。另据大疆工程师提供，从技术上可以增加遥控器信号功率或者其他频段实现，只是这种需求不多并不会单独研发，从法规层面上对遥控器频段和频率上也是有限制的。

3.3  小型无人机因为散热要求无法进行防雨设施

经了解目前小型无人机由于其散热需要无法进行防雨设施的密封，大型无人机可以做到雨天飞行，但会失去一定的机动性。建议大型火场可以配备大型无人机，以弥补小型无人机的缺陷。

3.4  无人机受建筑物影响较大

目前中队使用的无人机实测飞行距离在二三百米，如遇到建筑物遮挡，一百米的距离信号显示无法连接，如果在市区使用势必对飞行距离产生影响，据了解，目前市场上已经有可以穿越楼层的信号技术，但非实测数据，具体作用还要进一步实验。

3.5  缺少相应规程和专业培训

虽然上海市消防救援支队在前期进行了一些无人机培训，但是目前只有部分中队有无人机飞手，无法保证每个消防站人员的配备，对无人机火场应用缺少相应的规程。建议在硬件配备齐全前提下制定相应的规程，加大人员培训，使无人机技术真正用到灭火救援过程中。

3.6  缺少配套的地面站及配套平台

中队的无人机使用只依靠大疆的App进行操作，在测试过程中图像传输依靠手机截图通过微信发送到各个车辆指挥部，建议设置以中队为单位的一级指挥平台，以头车为地面总站，各个车辆间进行数据共享。如图5所示。同时在支队、总队、部局等单位设置相应的指挥平台进行数据共享，可与现行的指挥网平台进行整合。

目前为消防队使用的定制无人机较少，但根据大疆工程师介绍无人机在出厂设置时会预留相应端口，这些端口可以搭载一些设备，例如有毒气体检测仪，可以将数据进行实时传输，可搭载热成像仪，快速识别被救援人员具体位置，可以搭载广播系统，搜寻被困人员。

无人机技术的应用会随着技术的成熟更好地为消防救援工作服务，节约救援时间，降低救援风险，提升救援效率。

4  结语

本文以滴水湖中队为对象模拟火灾现场对无人机开展测试，可以通过无人机预先给出的信息更加准确，增加指挥员预先展开判断，使各个车辆任务分配更加合理。减少指挥员外部火场侦察、车辆寻找水源的时间，但是无人机在消防灭火救援中还存在很多问题，本文给出很多建议以供参考。

参考文献：

[1]赵春明.分析无人机在灭火救援工作中的具体应用[J].中国高新区，2019（17）：33-33.

[2]劉巧红.无人机在灭火救援工作中的运用实践探讨[J].消防界（电子版），2020，6（08）：36+38.

[3]高兴涛.无人机在消防灭火救援中的应用[J].今日消防，2020，

5（09）：22-23.

Research on UAV in fire fighting and rescue actual combat

Cui Hailong

Fire and Rescue Department of Shanghai

Abstract：The domestic fire industry is facing increasingly complex rescue work， the traditional means of monitoring and rescue have been unable to complete high-quality rescue work， the development and improvement of UAV provide new solutions and ways for fire protection. In the process of fire fighting and rescue， fire and rescue department of Shanghai applied UAV aerial technology to real-time transmission of fire scene images. This method has been well applied in the "12.13" Shanghai Jiali grain and oil fire scene. The real-time images of the fire scene can be seen at all levels through UAV video transmission. In this paper， whether Dishui Lake squadron can collect the fire-related information before arriving at the fire site is tested.

Keywords：UAV; fire fighting and rescue; fire investigation