无人机在化工消防救援工作中的应用

董江(山东省威海市临港区消防救援大队，山东 威海 264200)

0 引言

随着科学技术的发展，作为新型工业技术的无人机得到了广泛的推广和应用，目前，已经有许多消防救援机构利用无人机进行侦查探测、投放物资等。无人机自身不仅有着操作灵活的特点，而且还有着较强的适应能力，准确度较高，尤其是在化工企业的火灾当中，事故危险系数高，救援难度大，而且还很容易发生爆炸。利用无人机能够对相关的数据信息进行搜集，还可以进行高空侦察，打破了传统模式的约束，让高空救援工作逐渐向信息化、规范化和科学化方向迈进。

1 无人机的概念

无人机是飞行器的一种，通过无线遥控设施以及自身所具备的程序控制装置对其进行操作，它是由地面接收工作站、传感器、无人飞行载体等组成。随着科学技术的快速发展，无人机也向着更加多样化的方向转变，由于领域的不同，在对无人机进行应用时，要从自身的实际需求出发来对其进行科学合理的选择。在选择飞行载体时，关键就是数传体系，它主要是对相关的数据信息、视频、图像等进行传输。传感器能从不同的角度来对具有差异性的数据信息进行综合采集，还能确保无人机飞行的稳定性，使每一个体系都能够协调运作[1]。地面工作站是信息接收的终点站，主要是保证无人机能够得到有效管控，存储它传递回的数据信息。可以从无人机的结构、作用等划分出不同种的类型，所以，在进行灭火救援行动时，要根据实际情况有效地选择应用无人机。通常情况下，消防救援当中的无人机主要有电动和油动两种类型；电动主要是依靠锂电池进行驱动；油动则是通过柴油或是汽油进行驱动。在实际操作时，电动的稳定性和安全性更好，但不能持续较长时间，而且成本输出较多；油动的能够持续作业，但容易发生意外，在实际运作时坠机情况时有发生。另外，还可以从外观上对无人机进行分类，主要分为无人直升机、固定翼无人机和多旋翼无人机，常见和普遍使用的是多旋翼无人机。

2 化工火灾的特点

2.1 突发性较强

通常情况下，导致化工发生火灾的原因是易燃易爆物质泄漏，然后和空气中的氧发生反应，进而产生预混燃料，如果遇到明火就会发生剧烈燃烧甚至爆炸，导致相关人员不能快速做出相应的反应和对策。这不但会给化工企业自身造成较大的经济损失，甚至还会造成人员伤亡，也在很大程度上增加了消防救援的难度。

2.2 释放出大量的化学能

化学燃料与其他燃料不同，一旦遇到明火就会引起剧烈燃烧，并且在燃烧的过程当中还会释放出许多的化学物质，甚至是有毒物质，威胁人们的身体健康。例如3 000 kg 的92 号优质汽油如果发生燃烧，那么最少会释放出4 496 kJ 的热量，同时火焰温度最高可以达到2 000 ℃，这不仅会威胁着人们的生命安全，而且还会损害现场其他装置和设施。

2.3 爆炸泄漏燃烧相互转换

在化工企业中，无论是原材料、生产的产品还是其他化学药剂，几乎都是易燃易爆物质，数量存储较大，甚至有的还具有较强的挥发性，一遇明火很有可能发生预混爆炸，发生火灾，造成无法想象的后果。而且，在进行燃烧时，还会产生泄漏或是其他爆炸，物质之间不断转换、交替，造成的危害和后果是无法想象的。

3 无人机的优势

3.1 环境适应力较强

依据相关调查可知，固定无人机和多旋翼无人机的使用是较为普遍的。多旋翼无人机受到环境因素影响较小，飞行起来较为灵活、方便，在起飞和降落时是垂直的，因此通常被用在区域性的火灾调查工作中，而且能够被灵活地应用在不同火场的不同状况中。与多旋翼无人机相比，固定翼无人机起飞降落的环境要求较高，它不但能够在恶劣环境中持续作业较长时间，而且实际应用时还具有较强稳定性，操作灵活，通常会被应用在侦查和测绘工作中。

3.2 测量准确度较高

无人机有着较多的优势，其中较为专业的是低空作业，同时还能够挂载一些测量模块，更加高级的无人机还可以智能生成测绘图像。无人机可以进入到人工无法测量的现场，并获取准确的测量数据，这在很大程度上降低人工的工作强度和工作量，使测量数据更加准确可靠。

3.3 运作成本较低

随着信息技术的推陈出新，在设计无人机时，会把一些模块应用到实际的生产设计中，不论是机身的一些组织零件还是飞行软件都能够相互交替应用，甚至还可以对不同类型的遥控设施兼容，同时应用[2]。有的多旋翼无人机体积较小，操作灵活、便利，同时还有许多其他功能，后期的维护和保养也不需要投入较多的资金。

3.4 灵活性较高

小型无人机主要是由于它们的体积较小、质量较轻，一个人就可以完成所有的操作流程。比如，某一地区的地形较为复杂，环境较为恶劣，那么这时就可以把无人机应用其中，它作业状态良好，在起飞时甚至只需要手掌作为支撑就能起飞。在进行操控的过程中，工作人员也能掌握飞行方向，还可以做一些翻转动作，机身十分灵活，依据周围环境可以有效控制和转化测量的角度。

3.5 视野开阔

一些无人机都设有广角摄像头，使拍摄更加具体、全面，较为高级的无人机还能同时安装多个摄像头，防止在捕捉画面时出现遗漏，不同的环境需要不同的摄像头分辨率。如果是夜间模式或是在坍塌房屋、洞穴等特殊环境中，还可以在无人机上安装红外夜视装置，即便环境较差，也能够较好地完成抢险和救援工作。

4 无人机在化工消防救援工作中应用的技术要求

4.1 可靠性

无人机在化工消防灭火救援中能够把其自身的特点和优势充分发挥出来。根据实际情况，要选择与其相符的救援设备，能够稳定运作，从而促进无人机使用质量和效率的提升[3]，有效提高灭火救援行动效率。在对无人机的类型进行选择时，要依据其型号、类型的不同来充分了解和掌握它的特点与功能，再依据实际的救援情况对无人机进行科学合理的选择和应用，不但能够进行有效的火灾救援，同时还能促进救援能力和水平的提高。

4.2 操控性

无人机通过相关工作人员操控才能进行具体运行。如果操作流程较为繁琐，而操作人员又没有完全掌握操作流程，那么在具体应用时就会出现失误。因此，要对操作流程进行优化，使其更加优化和完善，并对其功能进行科学合理的设定和调整，使其能够在具体运作时覆盖更加全面，不会出现操作盲区。

4.3 稳定性

要确保救援人员自身的安全，才能充分发挥无人机自身的优势和功能，从而促进消防救援质量和效率的提高。如果无人机不具有较强的稳定性，那么在具体应用的过程中，就会降低可操作性，达不到理想的作业效果，甚至会出现失控，会在一定程度上损害无人机本身，同时还会对救援工作的顺利开展造成不良影响。

4.4 集成兼容性

在对无人机进行具体应用时，要与其他设备有机结合，并受指挥体系的统一引导，这就需要无人机自身要具有集成兼容性。并依据系统的需求来开展相应的火灾救援工作，把自身的功能和作用充分发挥出来，达到理想的救援效果。

5 在化工消防救援中无人机功能的实现和扩展

5.1 空中监测功能的实现

在对无人机进行具体应用时，可以把彩色数字摄像仪、红外热成像仪或是温度测量仪等设施安装在机器的头部。可以通过彩色数字摄像仪来获取火灾现场的实际情况，然后通过地面接收器来对数据信息进行采集，红外线成像仪可以把火灾现场的实际情况传输给指挥中心，再与GPS 定位相结合来对火灾的变化情况进行确定，为火灾救援措施的制定提供有效的数据支持。同时，还能帮助相关人员对火灾的具体情况有一个详细的了解和掌握，起到良好的辅助作用。

5.2 机载辅助灭火功能的实现

如果是在高压线路或是变压器附近发生火灾，那么消防救援人员是无法靠近实施救援的。出于对消防救援人员人身安全的考虑，若是不能使用液体灭火剂，那么就要应用机载灭火器。由相关的救援人员对无人机进行操控，确定着火点之后来进行灭火剂的喷洒，从而达到良好的灭火效果。

5.3 机载辅助救援功能的实现

可以把一些简单的火灾救援设备安装在无人机上，例如救援绳、防毒面具等。如果救援高度较高，也可以应用无人机把这些救援器材传递给相关的救援人员。这样不但能够提高救援工作的质量和效率，同时还能为救援人员或是被困人员的生命安全提供保障。

5.4 机载语言交互功能的实现

在对化工火灾进行救援时，如果现场有被困人员，那么救援人员要在第一时间内和被困人员取得联系。此时，就可以有效地应用无人机，在无人机上安装较大功率的扬声器，通过扬声器来对被困人员的安全疏散进行引导，使其能够进行自救。再通过远程指挥来指导被困人员从火场进行逃生，保障他们的生命安全，促进救援效率的提高。

5.5 机载强光照明功能的实现

在对化工火灾现场进行实际救援时，若想保证救援工作的顺利开展，那么就要进行强光照辐射。可以在无人机上安装强光照明体系，并保证与空中的监控摄像头相一致，如果自然光线或者是建筑物照明设施受到损坏或灯光较暗，可以起到良好的辅助照明作用[4]。若是在夜间进行救援时，也可以利用无人机进行空中照明来对发生火灾的位置进行快速确定，锁定救援目标，然后实施相应的救援措施。

6 无人机在化工消防救援工作中的应用

6.1 灾情的侦查

一般情况下，火灾现场都十分复杂并且混乱，若救援人员不能从火场的实际情况出发，只是盲目地开展救援行动，不但会让他们身陷危险当中，还会影响救援效果。如果能把无人机有效应用其中，就能使救援人员的人身安全得到保障。在进行火灾救援之前，可以先利用无人机来对火场进行侦查，充分发挥它的优势和作用[5]。无人机不仅操作灵活，而且体积较小，可以在发生火灾之后快速地进入到火场当中实施救援。有些自然因素和环境因素会对火灾现场造成不同程度的影响，阻碍救援人员救援行动的顺利开展，这时就可应用无人机，利用它的数字传输体系来拍摄和侦查火场的具体状况，把相关的信息、视频、图像等快速地传输给指挥中心，指挥人员对所收取的信息进行分析，然后依据具体状况来制定科学合理的救援规划。然而，在实际救援时也会遇到一些突发情况，例如在对化工的火灾现场进行实际救援时，可以在无人机上安装上测温仪和风速仪，侦查那些具有特殊功能的危险品，为救援工作的顺利开展提供保障。

6.2 信息的采集

在对化工企业进行消防救援时，要从火灾现场的实际情况出发来设置无人机，并确保其科学、合理、安装相应模块，并且要具备传感器、拍摄设备等。在具体应用的过程中，可以把无人机和有线、卫星线路等相结合，给救援人员在实施救援活动时带来依据。在进行具体救援时，无人机依靠4G 或是5G 网络等设施和指挥中心相连通，无论是相关的控制人员还是救援人员都能及时获取相应的视频资料和数据信息，从而提高指挥的实效性，为救援工作的顺利开展奠定良好的基础[6]。另外，还能有效采集、存储和整理无人机传输回的数据、视频、图片等信息，为火灾后期的评估工作奠定良好的理论基础。

6.3 提升指挥调度效率

任何的救援或是救灾都关系着人们的生命财产安全，因此，消防救援工作的质量和效率会对救援的效果产生直接影响。无人机具有操作灵活、简便、体积小等特点，因此，在进行实际的消防救援行动时能充分体现出它的机动性，并与消防火灾救援指挥调度的实际需求相符。在面对突发事件或紧急事件时，能够在最短的时间内来对相关的数据信息、视频资料等进行获取，给人员指挥决策提供依据。无人机能够在救援环境较为复杂的区域进行作业，对数据信息、视频、图像等进行拍摄，传递回指挥中心，指挥中心以此来制定相应的救援策略，促进了指挥调度能力和水平的提升。这不仅使数据信息的利用效率得到较大程度的提高，还实现了信息资源的有效共享，使调度中心的工作质量和效率得到较大的提高。

6.4 化工火灾的扑救

化工火灾自身具有较强的综合性和复杂性，如果化工企业发生火灾，救援人员不能对火情进行近距离观察，那么就可以充分应用无人机。利用装载的高清摄像头来对火场的实际情况进行有效勘查，从而对数据信息进行快速获取，并传输回给指挥中心，使相关的指挥人员能够更加直观和真实地了解火灾现场情况，同时还确保了数据信息的有效性和准确性[7]。除此之外，在化工火灾现场还会存在一些有毒物质，也可以应用无人机对其进行近距离的侦查，测试它的浓度，进而确定需要管控的范围。对火情较为复杂的区域，救援人员不能直接进入火场实施救援行动，此时也可以通过无人机实施救援，把灭火药剂安装在无人机上，然后对其进行操控直接灭火。

6.5 化工火灾的预防

无人机小巧灵活、操作简单，如果某一区域火灾发生频率较高，那么就可以在无人机上设置红外镜头来对其进行高空侦查，快速锁定火灾发生区域或是泄漏源头，从而应用与其相符的救援手段，抑制火灾的扩大。如果发生火灾的区域存在较多的有毒有害物质，那么就可以在无人机上安装相关的检测仪器，快速找出泄漏点，然后对技术人员进行科学合理的调度，并制定与其相符的救援措施，防止发生二次事故。

7 结语

基于化工火灾的特殊性，要对无人机进行科学合理的应用，使其自身的功能和作用得到充分发挥，达到预期的救援效果。而且，在实际应用时，无人机还能对一些突发性的紧急事件进行报告和预警，大大提高了火灾救援的质量和效率。它能够把数据信息、视频图像等第一时间传回指挥中心，为救援措施的制定提供有效的理论依据，降低火灾带来的危害，保障人身安全。