无线遥控无人机在消防灭火救援领域的应用研究

2022-08-29邱奕鸿陈鹏中国消防救援学院

消防界(电子版) 2022年15期

■ 邱奕鸿陈鹏中国消防救援学院

无人机不是传统的有载人载物用途的飞机，无人机是由人或者电脑系统操作的飞行器。其操作便捷、环境适用性强，无论温度多么极端气候多么恶劣，只要有网络就可以进行图像传输。另外，无线遥控无人机的智能化、自动化控制特点在消防灭火救援领域中的应用表现为巡查路径设计、智能数据分析、定点连续性监控、火情获取，并在分析和监控后可以自动制定应急方案、快速响应机制、火情存档和取证，以此有效发挥出先进科学技术的防控作用。

一、无线遥控无人机的功能和特点

无线遥控是一种自动控制技术、通信技术、计算机技术等综合应用的技术，无线遥控可以缩短遥控距离、灵活轻巧、便于控制，但是无线遥控信号会受到距离和障碍物的影响，对于无人机无线遥控主要采用码分制遥控方式，码分制就是指令信号产生电路以不同的脉冲编码代表不同的控制指令。无线遥控无人机采用了具备先进技术的飞行控制平台和前后视频监控传输系统、飞行和地勤保障系统，通过该系统和平台，无人机可以对地面进行实时监控，以此有效解决传统飞行控制技术无法实时监控和紧急救援的问题。其具体特点主要表现在以下几个方面：第一，轻小灵活。无线遥控无人机是一种微型无人机，其重量低，凭借飞行控制器件就可以进行无线操控，有效完成各种操作任务，一般在道路不通、交通遇阻的情况下，人员可以直接将其带入事故现场进行监测。且无线遥控无人机飞行条件简单、环境适应性强、飞行速度和方向易于控制、转弯半径小、机动性能高，其机载摄像头可以自动追踪拍摄监测对象。并且无人机飞行路线阻碍较少，对飞行环境要求不高，不受道路交通影响，低空作业飞行对气候条件没有太多要求，无人机可以快速获取影像，有效完成侦察任务。第二，视野开阔。无线遥控无人机可以利用宽度、数据链技术进行超视距控制，根据任务需要，在不同角度、不同距离直接可以进行工作，既可以在固定高空距离内进行全局拍摄，也可以自动调整距离和高度进行现场抓拍，为实际需要提供决策数据。无线遥控无人机利用远程控制技术和摄像头可以自动采集图形数据，特别是在低空飞行中，可以对监测对象进行实时追踪，其机载摄像头可以获取高分辨率图形，并在热视和夜视模式下，获取更加完整的视频资料。这种优势特点可以用于对消防灭火救援现场进行监控，有效提高消防灭火救援能力[1]。

二、无线遥控无人机在消防灭火救援领域的应用优势

（一）易燃易爆、化学火灾事故中的侦察

无线遥控无人机可以在随时可能爆破或者产生有毒气体的环境中运行，为救援人员提供有利的信息，无线遥控无人机可以携带微型可燃气体、有毒气体检测仪器对火灾事故现场的有毒有害气体浓度和扩散情况进行检测，以此确定救援、防治路线，便于对现场火情变化情况进行监测，减少救援的盲目性、无效性。

（二）救援现场辅助监督和监控追踪

无线遥控无人机可以通过航拍设备对高空或者高层建筑物进行监测，及时预测各种隐藏性火灾隐患，也可以对消防灭火救援现场火情进行监控，并将消防检查结果、现场火情图像制作为空中监控视频，和消防监控系统进行连接，以此实现大容量长时间图像存储、调用功能，且无线遥控无人机也可以通过智能终端进行远程查看、远程控制。另外，无线遥控无人机不仅可以对消防灭火救援现场进行灾情侦察，也可以对不断变化的火情火势进行监控追踪，为救援人员提供精准的灾情信息。各级指挥人员可以及时了解火情变化情况，便于及时调整应急和救援方案，控制火灾破坏范围。

三、消防灭火救援领域应用无人机的技术需求

（一）增强可靠性

消防部门在火灾事故现场开展救援工作时，会面临各种复杂的环境，救援工作需要考虑风速、烟雾浓度、温度、防水等因素，使用无人勘察机需要考虑现场的各种环境，具体如下：第一，抗风性，南方城市常年刮东南风和西北风，沿岸风力各不相同，无人机飞行过程中会受风力大小的影响，大风会为工作增添阻碍，为了保证安全首先抗风性需要提高。第二，无人机在灭火救援环境中要想正常工作，机身和内部运转系统都需要有在高温环境中正常运行的能力。一般无人机运转排气管可能会带有火花，且会产生噪声，对操作维护都有一定的要求，如果无人机飞行不稳掉落会产生起火和爆炸的问题，对此无人机飞行平台需要具备耐高温能力，才可以进入事故现场有效开展辅助救援工作。

（二）操作性

根据无人机巡航平均速度计算，其巡视范围可达到2km，续航能力对单组电池也具有一定的时间限制，在航线巡查期间需要进行实时监控，巡查准备也需要预留一定的时间，且根据无人机飞行高度来看，无人机在火灾事故现场飞行高度在200m 以下，因此需要考虑高层建筑最高高度，以满足事故现场侦察需要。

（三）稳定性

无线遥控无人机图像传输能力强，具有连续性，因此对图像无线收发技术有着较高的要求。但是一般在无线传输的过程中，信号会受到隔绝干扰，因此无人机需要具有一定的抗干扰能力，才可以确保图像传输过程中不出现信号中断问题。

（四）集成兼容性

无人机在消防灭火救援过程中需要具备一定的扩展性能力，除此之外还需要有集成性和兼容性，所以无人机的操作也需要不断练习，才可以顺利进入事故现场周围，对现场机动情况进行部署。特殊条件下，无人机也可以携带一些小型构件，配套系统携带重量一般有着严格的要求。进行视频传输的同时，还需要提升系统之间相互协调工作的程度即兼容性，从而提高传输速度，以便于更好地服务消防灭火救援。

四、无线遥控无人机在消防灭火救援领域的具体应用

（一）明确无人机的三级配备模式

在消防灭火救援时需要考虑其配备模式，对此明确以下标准：第一，大队级配备标准。根据各城市消防站建设等级或者消防中队执行标准配备无人机，特勤大队可以配备单兵背负式无人机。主要进行固定范围内的侦察和短途巡航，便于在突遇事故时可以随着抢险车队第一时间出动，对于一些灭火救援任务较为特殊的需要根据具体情况选择配备。第二，支队级配备标准。支队级别配备主要以自动控制飞行平台为主，其可以进行短途巡航，以侦察、辅助救援为主，可以在应急响应时随着支队出动，进行火灾救援。第三，总队级配备标准。总队级无人机配备主要以燃油机为主，其可以长途巡航，既可以进行日常侦察和辅助灭火救援，也可以进行监控，可以跟随总队出动，在全省内执行火灾救援任务。

（二）科学应用无人机进行灾情侦察

当火灾事故发生时，无人机一般可以在以下几方面开展侦察工作：第一，不需要考虑现场地形和环境条件，灵活开展侦察工作，对一些隐蔽性、突遇紧急情况的火灾发生地，可以利用无人机代替消防人员进行现场侦察，提高侦察效率。第二，利用无人机增强侦察效率。利用无人机可以及时了解火灾发生的原因、火灾类型、火灾破坏程度，针对性地制定救援对策，提高救援效率。第三，利用无人机可以减少人员伤亡。在一些空间狭小或者空气稀薄的环境中，可以采用无人机代替消防救援人员进行火场侦察，有效侦察现场火灾情况。第四，利用集成勘检模块进行监测。对于火灾现场的一些有毒气体、可燃气体可以利用探测仪进行监测，以此获取危险源关键信息，也可以携带一些测温、测风速设备，精确了解火灾现场的情况。

（三）辅助救援

利用无人机集成可以携带一些小型设备和仪器，可以在多种情况下灵活应用，其具体救援表现在以下几个方面：第一，集成语音、扩音模块信息传递。可以利用无人机在高空中传递指令，便于指挥消防人员有序进行救援，尤其是高空、高层建筑物火灾事故现场，利用无人机可以有效解决救援指令问题；第二，为救援工作提供多个路径，比如在山岳上救援时，信号网络较差时可以使用无人机通信模块作为临时信息转换台，确保在特殊条件下也可以进行无线通信；第三，利用无人机进行应急测绘。使用无人机可以开展集成航拍紧急测绘工作，在获取火灾事故现场的信息数据后，可以及时给救援人员提供信息，以此对现场地形、救援工作进行规划，便于救援工作有序开展。

（四）有效灭火

利用无线遥控无人机进行消防灭火救援是无人机在消防领域应用的未来发展优势，无人机可以集成灭火弹、灭火剂、声波灭火装备，便于在复杂情况下有效进行灭火。对于高层建筑物的灭火救援工作，可以采用无人机携带水、泡沫、干粉等灭火剂，对高层建筑物内一些狭窄空间、易燃易爆物进行扑救，以控制火势，降低其蔓延速度。无人机可以携带多个灭火弹和发射装置，接近火源附近，通过远程遥控功能向目标物射击灭火弹，灭火弹进入室内可以转变为喷射式的灭火剂，以此有效解决高层灭火难题。无人机也可以携带干粉灭火剂和玻璃破拆枪飞行在火场周围，通过悬停平台无线遥控系统对准目标，采用玻璃破拆枪发射高速冲击弹，射穿玻璃，玻璃破碎后才能对室内有火的地方实施有效灭火。另外，无人机除了携带传统的灭火设备以外，还有更先进的灭火设备——声波灭火器。声波灭火是采用声波将火源周围的氧气驱散，让火源缺少氧气助燃而自动熄灭，能够快速扑灭一些火势较弱的火灾。声波灭火技术可以处理视野空旷地发生的火灾和建筑小型火灾，为消防员们提供有效的灭火方法，便于实施灭火扑救。