无人机在应急救援中的应用研究

李玉童

摘要：无人机的出现给现代应急救援提供了更多的思路和方法，加强无人机在应急救援领域的应用，对进一步筑牢防灾减灾救灾的生命防线有着十分重要的意义。分析当前无人机在应急救援领域的发展现状，结合实际灭火救援案例总结应用无人机作业的优势及缺陷，根据存在不足提出相应对策，对于进一步发挥无人机在应急救援领域的使用价值具有一定促进作用。

关键词：消防；无人机；灭火救援

中图分类号：D631.6       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2023）01-0049-03

当前无人机技术逐渐成熟，工业级无人机更是加速崛起，目前已经广泛应用于地理测绘、农业植保、电力巡检以及应急通信等诸多领域，特别是在应急救援领域的运用日趋成熟。灭火救援无人机可以完成传统救援手段无法完成的任务，在各类灾害救援过程中发挥出了不可代替的重要作用，目前，无人机正在朝着更实用化、智能化以及轻便化的方向稳步发展。正是由于无人机拥有广阔的应用前景，很多国家都争相在应急救援领域给灭火救援无人机的应用投入大量科研经费，研发各式各样功能完善和性能优异的无人机，为灭火救援无人机产业提供了一定的技术及安全保障，与此同时在很大程度上促进了灭火救援无人机技术的发展。

1 灭火救援无人机发展现状

现阶段，随着高层建筑数量越来越多，建筑内部结构越来越复杂，灭火救援任务难度也在不断增大，而传统的消防救援设施局限性较大。推动无人机系统在应急救援领域的应用，在保证救援安全性、提高救援效率等方面彰显出了非常重要的现实意义。无人机主要是通过搭载核心控制系统、定位装置以及相应的感应设备并由专业飞手遥控操作的一种飞行装置，依托通信技术手段设定相应的飞行程序，从而为工作开展提供一定的便利。但是在应用无人机的过程中也出现了设备操作不熟练、缺乏信息化素养以及实战经验方面的问题。因此，如何充分发挥无人机在消防领域的作用，是现代消防救援队伍在提升信息化水平过程中需要重点关注的问题。

2 无人机在应急救援中的具体应用

消防灭火救援无人机系统采用模块化设计理念，根据灾情种类的实际情况，搭载不同功能模块，可完成现场态势侦察、灭火作战以及救援物资投放等任务。

2.1  灾情侦察

火灾发生时情况复杂多变，在这种情况下消防员很难实现对火场的抵近侦察，传统的火场侦查手段难以发挥作用。但是无人机具有比较高的灵活性，受火场环境影响较小，能够实现对火场的抵近侦察。通过给无人机搭载多种不同侦检模块，利用5G网络以全方位或定点定位角度对灾害现场开展机动灵活的有效侦察，及时、准确、快速、高效采集现场信息情况，并利用360°全视角摄像仪获取现场图像信息，使用红外热成像仪较为全面地对火场中气体成分以及有害气体的类型进行辨别，同时可以利用专业化的软件，通过整合无人机获取的火场信息建立火场的三维模型，并实时传送相关数据[1]。基于无人机侦测的信息能够帮助指挥员快速了解灾害现场情况。例如，在响水“3·21”爆炸事故救援中，消防救援队伍就应用无人机携带气体探测仪和水质检测仪等吊舱载荷进行了长时间、大规模的侦察以及监护，综合多维度信息，以最大程度发挥无人机的信息采集作用，从而为救援现场指挥决策提供了及时有效的重要依据[2]。

2.2  灭火救援

灭火功能是无人机在消防领域最主要的应用价值，通过数据查阅可知，灭火无人机在四川、重庆、云南、新疆等消防救援总队已经开始投入应用。高层建筑一旦发生外墙保温火灾，火灾蔓延速度非常快，可能从下向上蔓延，也可能自上而下蔓延，过火面积大，建筑物通常已经形成多点立体式燃烧。此外，部分建筑高度超出了消防举高车的最大工作高度，给火场救援带来了更大的难度。傳统的灭火设备仪器由于自动化水平较低，且受各种条件限制，因此难以在短时间内快速部署。而无人机具有较高的灵活性，能够在2min以内投入到火场救援中，无人机搭载多种灭火作战负载系统，利用多旋翼无人机空中悬停特性和空中滞留能力，通过远程遥控使飞机到达预先指定位置，将灭火弹发射到目标区域进行灭火。除此之外，无人机可搭载储压式干粉或水基灭火系统，超轻高强度消防水带也可以通过无人机搭载的方式进入高空，配合破窗弹向室内着火区域喷洒灭火剂，对火点进行快速准确压制，完成初期阶段的灭火任务[3]。应用无人机灭火可在阻碍火势蔓延的同时，在一定程度上降低消防救援人员面对的风险系数，为城市高层建筑消防救援难题提供解决方案，大大提升应急消防救援效率。在森林消防领域中，由于当前防火、巡逻、灭火任务繁重，而人工灭火不仅效率较低而且容易遭遇意外风险，所以，无人机用于森林巡查和补充灭火作业的作用也愈发明显。

2.3  辅助应急

通过无人机搭载特别配置的多功能救援舱开展救援作业，可以很大程度提升救援效率。例如，地震造成建筑倒塌、人员被埋时，可通过无人机挂载手机信号探测仪，侦测受灾区域人员的手机信号。即使现场断网，只要手机有电，无人机就能捕捉信号，确认被困人员的数量及位置。有人员受伤被困时，无人机可利用远程可视激光瞄准系统，搭载抛投器，悬挂防毒面罩、急救包、救援安全绳索、救生圈、饮用水以及食物等物资[4]。通过空中投送方式，实施精准定位远程投放，向被困人员提供必要的应急救援物资，并实时采集被困人员情况，以保证被困人员的生命安全，为救援创造更多有利条件。在山间、水上救援时，搭载无人机抛绳牵引系统可以为救援开辟新的救生通道，提升救援效率。在杂乱的火灾救援现场或是范围较大的山林，还可以搭载扩音设备，利用无人机作为向导，对火灾周边区域人员进行警报通知，既能帮助被困人员在消防救援人员的指令下向安全方向逃离，还可避免周边区域人员误入火灾现场，对后续火灾救援起到一定的辅助作用。

3 无人机在应急救援中应用的优势

当前无人机在消防救援领域应用的优点日渐凸显出来，凭借自身机动灵活，能够搭载不同装备设施快速展开作业的特点，与传统应急救援技术手段相比，具备以下优势：

3.1  安全可靠

相较于传统救援方式而言，无人机具备负载能力强、抗风等级高等特点，应用于灭火救援领域最突出的优势就是其安全性。在有毒、易燃易爆等危险环境中借助无人机对救援区域的火情进行侦查，同时还可以利用无人机向火场喷洒灭火剂，降低火场救援对于人员的需求，有效规避人员伤亡。

3.2  机动灵活

现阶段，灭火救援无人机为多旋翼无人机，其特点是机动灵活、便于操作，对现场环境的要求较低，与传统的载人飞机相比，起飞与操控不易受场地条件约束，能够适应不同的灾害场所与作业环境，且受气象条件限制较小。根据现场情况，在有多架无人机协同作战时，还可采取集群作战或轮换作业，搭载相应荷载设备快速、稳定、灵活执行飞行任务。

3.3  掌控全局

根据灾害现场救援需求，无人机通过搭载的三光侦察系统，采用自稳防抖设计可以从不同方位和角度对事故现场态势的重点部位以及区域进行全天候监测，全面准确地向指挥人员提供实时讯息，在一定程度上为指挥员把握灾害现场态势提供坚实基础。此外，在扑灭火灾后，还可以将红外探测设备搭载在无人机上，对火场进行全面探测，并实时呈现出地面温度的动态图像，以便及时发现火场中存在的隐患，提升灭火救援的全面性，防止火场复燃。

4 无人机在应急救援应用中存在的不足

结合现阶段消防救援队伍实际情况，通过查阅无人机相关事故救援实战记录，无人机在应急救援应用方面还存在以下几点不足：

4.1  缺乏系统和标准化的行业培训

就目前而言，在利用无人机实施消防救援的过程中，飞手的素质水平在很大程度上决定了无人机作用的发挥。现有的消防救援飞手大多为中国航空器拥有者及驾驶员协会（简称AOPA）下属的机构培训，或者由无人机厂家直接对消防员进行培训。在培训实践中，培训的内容往往集中于无人机基本操作要点以及无人机理论，未能构成一套完整的培训体系，与“大应急”实际需求还有较大出入。

4.2  消防无人机行业标准还未出台

当前，我国无人机产业发展速度较快，具备比较强的研发能力以及制造能力，但是在无人机标准体系建设方面还远远滞后于无人机产业的发展，现有的无人机标准基于固定机翼机型，而在消防救援中往往大量使用旋翼无人机。此外，在消防无人机的运营以及安全管理、适航管理等方面缺乏完善的法律法规以及标准体系作为支撑，无人机产业在发展的过程中还存在规范性不足、消防无人机运营管理体系不完善等问题。

4.3  操作不熟练并且缺乏实战经验

部分单位在购置灭火救援无人机后，只会在上级领导检查时使用，平时很少应用和维护。从实战角度来说，火场环境往往比较复杂，现场存在大量的人员以及車辆，通信讯号容易被干扰。在这种情况下，使用无人机进行作业，需要飞手有熟练的操作技能以及强大的心理素质。一旦发生大型灾害事故，就需要当地专业无人机飞行团队到救援现场协助完成飞行任务，暴露出消防救援队伍自身的飞手操作熟练度不足以及缺乏实践经验等问题，难以较为高效地完成大型火场的消防救援任务。

4.4  不能在复杂建筑内部开展作业

由于灭火救援无人机还要搭载近20kg的灭火剂储罐，考虑其体积大小以及GPS信号受阻的因素，无人机只能围绕高层建筑外表面飞行而不能在高度复杂和狭窄的空间内执行任务，不能深入到建筑内部对火点进行精准打击。

5 无人机在应急救援工作中的应用对策

5.1  加强专业团队建设

随着现代消防救援队伍逐渐向科技化、信息化方向转型，各级消防救援队伍需要进一步加强队伍的规范化、专业化及职业化建设，依托消防救援装备升级，打造一支能够高效完成任务，具有较高专业化水平的无人机救援分队。在这个过程中，最为关键的就是要加强对飞手的培训以及管理，确保飞手的素质水平能够满足操纵无人机进行火场救援的需求，能够从火场的实际情况出发，灵活操作无人机。在无人机救援分队的组织结构建设层面，需要以年轻指挥员、通讯员以及装备技师作为骨干，队伍中的消防员也要掌握基本的通信原理及机械知识。通过应用“老带新”的培训模式，使新晋消防员能够快速融入到队伍中，尽快形成战斗力，并且可以帮助年轻消防员走上无人机专业化成长道路[5]。

5.2  出台行业标准规范

目前国内消防无人机方面的标准体系还处于初始建设阶段，无人机行业也在积极推进制定更加完善的应急救援无人机标准。从应急救援无人机行业长期发展需求来看，进一步提升灭火救援无人机的实用性与专用性，丰富其功能模块，完善操作逻辑，并加强无人机性能及稳定性测试，建立相关标准十分关键。这不仅能够确保无人机的使用规范，也能引导相关企业与实际的消防救援需求相对接，有针对性地进行产品的研发，所以说出台完善统一的行业标准迫在眉睫。

5.3  强化实地实战演练

想要进一步发挥无人机在消防救援任务中的使用价值，需要消防救援队伍从灭火救援实战出发，设置具有针对性的训练科目，不仅需要加强对飞手基本操作技能的训练，同时也需要完善无人机使用的战术以及方案，从实际的需求出发，灵活搭载相应的设备，进一步提升无人机的实战化应用价值。此外，还需要把握各种大型实战演练的机会，训练无人机分队与其他班组的协同水平，确保在实际的使用过程中无人机能够与整体战术进行有机配合，提升火场救援的能力。

5.4  发展无人机群作战

运用先进的自主算法和低功耗的飞控芯片，减小单个无人机体积，增加无人机数量，通过无人机的数量和每架无人机携带的灭火剂计算出机群所能打击的着火范围，让无人机能够在狭窄的建筑内部?复杂的地下空间等无法良好使用GPS的区域完成打击火点的任务，进一步拓展无人机的机动空间，有效提高作战效率，真正实现“1+1>2”的作战效果?

6 結语

综上所述，在应急救援过程中，无人机机动灵活、功能多样和安全可靠等优点也已逐渐凸显出来，其作为辅助救援力量能够快速、高效和精准地完成任务，可以切实提升事故救援效果，为现场指挥科学决策提供依据，能有效应对突发灾情，遂行多元救灾任务，可以更好地适应“全灾种、大应急”任务需要。因此，无人机在未来消防应急救援领域中一定会扮演更加重要的角色，承担更加重大的责任，发挥更加凸显的作用。

参考文献：

[1]郑曦，郑航.无人机在消防灭火救援中的应用分析[J].低碳世界，2020，10（6）：209-210.

[2]陈思帆.无人机及其吊舱载荷在应急救援中的应用——基于响水“3·21”爆炸事故[J].武警学院学报，2020，36（12）：34-39.

[3]余斌，潘江如，黄艳.无人机消防灭火装置研制[J].机电工程技术，2019，48（3）：43-44.

[4]王海峰.多旋翼无人机在消防工作中的合理化应用[J].消防界（电子版），2017，3（6）：62.

[5]刘巧红.无人机在消防灭火救援工作中的运用实践探讨[J].消防界（电子版），2020，6（8）：36+38.

Research on the application

of drones in emergency rescue

Li Yutong

（Xinjiang Bazhou Fire and Rescue Brigade，Xinjiang  Bazhou 841000）

Abstract：The emergence of drones provides more ideas and methods for modern emergency rescue， and strengthening the application of drones in the field of emergency rescue is of great importance to further building a lifeline for disaster prevention， mitigation and relief. Analysis of the current development status of drones in the field of emergency rescue， combined with the actual firefighting and rescue cases to summarize the advantages and shortcomings of the application of drone operations， according to the shortcomings of the corresponding countermeasures， to further play the value of the use of drones in the field of emergency rescue has a certain role in promoting.

Keywords：fire and protection; UAV; firefighting and rescue