消防无人机常态化执勤模式探究

余祖燕

摘要：介绍无人机在消防救援领域的深层次应用，通过软硬件融合和多技术协作，构建无人机指挥系统，开展消防无人机常态化执勤战备，在实战中发挥险情侦查、巡逻巡防等作用，进一步发挥无人机在工作中的辅助作用。

关键词：消防救援；技术协作；指挥系统；辅助作用

中图分类号：TU998.1       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）03-0028-03

1 无人机在消防救援工作中的应用状况

近年来，无人机技术迅速发展，消防无人机在灭火救援现场应用越来越多，发挥了较好的作用。以无人机作为空中飞行平台，进行火场侦查、高空物品传递、无人机空中监测、空中中继通信和现场视频监控等理念不断变成现实[1]。目前，全国各消防救援总队都将无人机列入装备配备目录，进一步发挥无人机的优势作用。据了解，上海消防救援总队目前无人机配备总数已经超过150架。为了进一步发挥消防无人机的作用，上海消防救援总队还出台了无人机使用管理规定，专门组织一批消防员取得了AOPA、UTC、ASFC等无人机操控资格证书，未来无人机在应急救援中应用空间会越来越大。

无人机在消防领域发展空间巨大，但目前很多单位无人机的使用还停留在浅层次，有待进一步深化，许多设想仍旧停留在理念层面。比如，很多无人机只是应用在高空视频拍摄和消防宣传方面，无人机侦检、抛投等应用相对较少；一些无人机飞手没有定人定岗，还兼职其他岗位，火场上没有充分发挥无人机作用。消防无人机的发展应用需要从更高层次开展顶层设计，从机制、资金、技术等方面加大投入，自上而下引领技术革新，推动无人机装备与消防救援不断融合。松江区消防救援支队在消防无人机常态化执勤方面做了一些探索，对无人机进一步应用做了一些尝试。下面结合实践探索，提出无人机常态化执勤的一些经验和思考。

2 消防無人机常态化执勤的基本概念

消防无人机常态化执勤是借鉴消防车执勤模式，通过配套的硬件、软件融合，让无人机全天候执勤战备，24h待命，随时出动辅助完成各种救援任务。为了实现这一目标，需要建设供无人机停靠的固定机库，研发配套的通信软件和智能指挥平台，还需要定位系统、视频拍摄体系和5G数据传输能力。无人机接收到出动指令后，能够立即起飞，和消防车同步出动，根据目标位置前往开展视频侦查或者完成其他任务，并将现场情况反馈给指挥中心和出警途中消防救援队伍。由于无人机直线前进，拥有时间优势，先一步的信息侦查有助于救援人员预先决策和力量部署，救援效率将明显提高[2]。

3 消防无人机常态化执勤的软硬件和技术需求

无人机参与常态化执勤，辅助应急救援工作前景广阔。从理论设想到实际应用需要建立完整的软硬件体系，才能确保无人机成功完成预设任务。简单说，无人机参与执勤战备需要的硬件有智能化机库、无人机、搭载平台和任务设备；需要的软件有机载AI控制软件、图传通信软件、定位标定软件和机库控制软件等；需要的技术包括5G通信技术、定位技术和计算机图片识别技术等。下面以松江区消防救援支队在实际探索中使用的相关设备为例，介绍消防无人机软硬件体系建设[3]。

3.1  智能机库

与普通消防车库不同，无人机库既是飞机停靠待命的空间，也是能够实现智能管理的硬件设备。机库担任着无人机飞行控制的指令中转任务，通常设置在室外较高、空旷的平台处，便于接收信号。机库应具备箱体骨架，可采用箱体式结构，通常尺寸在1.5m×1.5m×1.6m左右，采用铝合金或者不锈钢材质。机库通常容纳无人机一架，其内部应配空调设备，确保环境恒温，工作时噪音宜小于65dB；配置降落平台，尺寸约为900mm×966mm，无人机飞行时可以实现自动起飞和回收；机库内为无人机配备2～4组电池，配置机械臂，飞机降落后，机械臂自动取下电池充电，起飞时自动安装，确保飞机随时处于满电状态。机库配备监控系统支持显示地面固定摄像头和机舱内部摄像头视频监控，内置操作系统可以远程实时监测机库各部件工作状态。机库门能够实现自动开闭，自动保持干燥，能有效防止外环境影响。

3.2  操作系统

无人机操作系统由智能控制处理系统、平板操作面板和命令反馈系统组成。智能控制处理系统安装在机库之中，在视频监视装置、气象传感器、降落辅助设备、通信设备等模块配合下，能够高效完成视频记录、监视，气象条件分析、精准起降和远距离通信等功能。智能控系统可以接收指挥中心出动命令，控制飞机起降，降落时确保降落误差不大于20cm。也可以通过操作人员远程控制操作面板发送各种命令，通过智能控制系统中转，指挥无人机完成各种任务。智能控制系统能接收气象分析设备的相关数据，自动分析天气、风力、温度等气象条件，判断是否适合安全飞行，为指挥人员提供数据参考。它能有效指挥各种配合设备，对无人机飞行进行辅助。无人机上搭载命令反馈系统，相当于空中“小脑”，它接收各种指令，做出各种任务动作，并将相关信息反馈到机库和指挥中心。

3.3  通信技术

无人机接收来自机库智能控制系统的命令，完成视频拍摄、智能识别和数据传输等任务都依赖强大的信息传递技术。松江支队使用的无人机采用5G通信技术，配备5G模块，目前使用FM150-AE模组，适用于全球大部分移动运营商的无线通信网络，支持北斗和GPS定位技术，兼容性强。在数据传输方面采用i405G技术，其可靠性强、流畅度高。还使用了新一代超低延时音视频交互技术，该技术能成功解决无线网络的不确定性，有效解决网络卡顿和传输延迟等问题，基本上实现同步传输。通过机库作为中转点，还可以成功将现场数据与支队指挥中心数据交流、视频共享。

3.4  定位技术

无人机应用GPS定位技术或北斗定位技术，成功实现精确起降。平时操作手可以利用定位技术对8km（机库控制范围）范围内重点单位进行标记，并将相应定位坐标储存，一旦发生警情，系统自动识别相应目标位置。还能根据辖区单位情况设定若干固定航线，可以实现无人机按照线路巡逻、查看辖区防火情况。一旦接到出动命令，无人机计算出最佳路线，第一时间到达现场。在飞行途中，无人机能实时记录航行轨迹，如发生导航网络中断的特殊情况，还能根据先前记录的航行轨迹自动回归，防止无人机失联或丢失。定位技术是无人机实现智能行动、脱离操作手依赖的关键环节，是常态化执勤的重要保障[4]。

4 消防无人机常态化执勤的基本任务

4.1  重点单位常态化智能巡查

前文提到了使用人工手段对重点区域、重点单位提前标注，并设置了固定巡航线路。无人机搭载高清摄像云台便可以对辖区范围内重点单位、高风险区域开展日常精细化巡查，通过视频识别技术及时发现浓烟、明火等异常情况，并进行报警。可以对重点单位露天物品堆放、消防通道畅通等情况开展检查，并对重点区域违法违规情况视频记录，固定证据，无人机入库后，机载文件也可以通过FTP模式上传至远端数据库。还可以在日常巡航过程中对重点单位完成三维建模，生成三维模型，综合反映相关建筑的重点部位、水源、道路和停车作业面等数据。相关数据既可以供消防员在日常工作中开展战术研讨，也可以供消防员开展云上“六熟悉”，提高工作效率。

4.2  救援现场侦察和辅助决策

在发生火警和其他灾害事故时，消防车虽然第一时间出动，但交通情况的未知性和行走道路的非直线性导致到达现场需要的时间相对较长。而无人机可以与消防车同步出动，由于直线行驶、航线畅通，往往可以先人一步到达现场。到场后利用自己的灵活性，不受地理环境的限制，迅速开展侦查。比如，通过视频巡航可以及早发现火势蔓延情况、重点部位情况、现场人员疏散、自救情况和微型消防站处置情况，以及水源情况等。也能现场开展态势标绘，提供相关建筑数据，有利于战术布置安排。还可以提早发现交通事故现场人员伤亡情况、车辆损失情况和道路畅通情况；在水域救援和防洪防汛现场可以侦察灾害区域面积、人员安全情况、是否存在重点人员需要关注等。采集的相关数据通过5G通信技术高速回传到指挥中心，工作人员可以指挥调度、下达任务指令。也可以通过指挥网络反馈至途中消防车辆，供一线指挥员决策预判，提前部署相关战术，实施预先展开，有效提高救援效率。在交通事故救援中，还可以为消防车辆计算最佳到场路线，减少拥堵时间，最大限度解救被困人员。常态化执勤模式中，指挥中心工作人员还可以通过鼠标远程接管无人机，在消防车到场前，还能通过机载喊话器对现场远程喊话指挥，指挥现场人员开展自救和人员疏散，防止灾害事故扩大。

4.3  重大安保活动智能巡逻

在举办大型商业活动时，人流量大，聚集风险高，疏散难度大，无人机智能巡逻派上用场。它可以对重点区域定点巡逻，有效弥补地面巡逻力量的不足，实现高机动性互补。无人机还可以利用智能识别系统，对拍摄画面实时分析处理，智能判断现场人数、根据相应算法预测高风险区域，指导地面力量重点关注。

5 消防无人机常态化执勤指挥体系建设

具备了软硬件和通信、定位技术，尚不能有效投入执勤战备，还需要建立完备的指挥体系，整个系统才能融为一体。指挥体系的建设，需要将无人机自身数据系统与消防救援指挥体系对接，实现数据共享、指令畅通，才能做到有序运转。确切地说，就是要建立相应的调度联动机制和数据融合机制，配备专门的值守人员，才能建设一体化的指挥体系。

5.1  数据融合

通过视频监控技术和5G图传技术，以无人机机库为中转平台，实现无人机侦查情报融入消防指挥中心数据平台。无人机在现场获取相关数据，在指挥中心大屏实现同步可见。除视频数据外，现场气象、环境和警情分析数据等都能在指挥中心大屏显示，供后方辅助决策。后方的各项指令也能通过控制平板向机库智能控制系统发出指令，实现远程指挥无人机完成各项任务。

5.2  调度机制

为了不浪费无人机资源，指挥中心应建立无人机出动调度机制。虽然无人机24h待命，但并非所有的灾情，无人机都要出动，通常以险情等级作为判断依据，设置一定的调度规则。比如在火灾救援中，出现过火面积较大或有人员被困等情况时，指挥中心第一时间调动无人机出动，开展情报收集和辅助决策。一般的到场即熄灭的警情，无需调度常态化执勤的无人机，这样可以最大限度地发挥无人机作用，减少资源浪费。

5.3  专人值守

无人机作为常态化执勤力量，需要在指挥中心安排专门的人员，专岗进行无人机调度值守。必要时发出出动指令，全过程监控无人机工作状态，完成无人机监控数据和指挥平台对接，常态化巡逻中对无人机监控数据进行分析、储存，必要时进行人工操作，控制无人机精微操作，定期检查无人机运行状态，确保设备完好性。

6 消防无人机常态化执勤应用实例

松江区消防救援支队为建设无人机常态化执勤体系，配备M300工业级无人机一架。该无人机时刻处于待命状态，在重大安保、火灾救援辅助和常态化智能巡逻等方面发挥了较大作用。下面以实例介绍常态化执勤的运行情况：

6.1  2022年疫情防控实战应用

2022年上海新冠疫情形势严峻，松江区实行封闭管理。受疫情影响，防火执法人员难以到达一线执法，松江支队利用消防无人机深入230个重点单位和松江大学城开展视频巡查、空中喊话宣传和查找隐患，出动近100次，有效减轻执法人员负担。

6.2  第五届进口博览会应用

截至目前，上海市已经连续召开了五届进口博览会。前四届，松江支队每年安排大量消防车辆和人员在一线不间断巡逻。平均每年投入近100人昼夜坚守，人力成本高。2022年，第五届进口博览会安保中，支队创新使用无人机智能巡逻，明显减轻了一线人员的压力，工作人员夜间休息时间明显变长，执勤力量也相应减少到40人，有效节省人力资源。

6.3  在灭火救援中实战应用

2022年10月，松江區一五金制品厂发生火灾，消防无人机第一时间赶赴现场，到场后迅速开展火情侦察，将数据回传指挥中心，为后方决策提供依据。指挥中心通过远程喊话，指导现场厂方人员疏散。消防队到场后，按照预先战术展开实施，迅速扑灭火情，有效防止事态扩大，救援效率明显提高。

7 消防無人机常态化执勤注意事项

消防无人机使用前景广阔，但在实际应用中仍然受到一些客观条件限制，需要技术突破和政策扶持。一是无人机使用受到天气的影响，风力超过6级的情况下，无人机难以正常飞行。大雨天气中无人机受到较大影响，防水等级要求较高。二是各地对民用无人机航线管控，必须从政策上打通使用渠道，并向当地公安部门备案[5]。三是无人机的续航能力决定了工作半径，通信网络的质量也会决定无人机数据传输的质量，载重上限决定了配套设备的数量。这些因素都会影响无人机执勤的质量，需要在未来科技发展中不断攻关，突破技术壁垒。

8 结语

实践证明，消防无人机常态化执勤，可行高效。无人机常态化执勤的优势在于快，特点在智能化，能够弥补现有力量的不足，是重要的辅助手段。未来随着更多高科技的应用，技术标准的统一，消防无人机必将成救援大军中的重要力量，在救援事业中大显身手。

参考文献：

[1]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.

[2]罗崇文.无人机在消防灭火救援中的应用浅析[J].山东工业技术，2019（3）：247.

[3]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.

[4]王瑞强.消防无人机在灭火救援中的应用研究[J].今日消防，2022，7（1）：37-39.

[5]罗选疆，付钰杰，纪任鑫，等.无人机系统在国家森林消防队伍中的实战应用探析[J].今日消防，2020，5（9）：34-36+39.

Research on fire drone normalization duty mode

Yu Zuyan

（Songjiang District Fire and Rescue Brigade of Shanghai， Shanghai 201620）

Abstract：The paper introduces the deep application of drones in the field of fire and rescue. Through the integration of software and hardware and multi-technology cooperation， the drone command system will be constructed， the normalization duty readiness of fire drones will be carried out， and the roles of dangerous situation investigation and patrol will be played in actual combat， so as to further play the auxiliary effect of drone work.

Keywords：fire and rescue; technical cooperation; command system; auxiliary effect