无人机在消防灭火救援工作中的应用

周丛林

（上海市闵行区消防救援支队，上海 201107）

0 引言

在我国无人机航拍技术快速发展的过程中，无人机技术已经普遍运用到日常生活生产的方方面面。不仅是一个简单的飞机航拍技术玩具，在集成电路安全巡查、公共安全、环境检测、数字现代农业以及影视全景航拍等许多领域都发挥了关键作用。受我国社会经济建设发展与消防救援工作职能变化的影响，消防救援机关在进行灭火救援工作时，需要面临更大的技术风险和困难。因此，对无人机在消防灭火救援工作中的应用展开更深层次的研究具有现实意义。

1 无人机在消防灭火救援工作中应用的主要问题

1.1 无人机续航与防爆能力较差

目前，无人机续航能力并不尽如人意，受到无人机储电技术的影响，无人机若要增加续航时间、扩大储电总量，就必须增加电池数量，增加机身重量，这不仅会牺牲无人机部分功能，还会加大运行功耗。在电池达到一定数量后，续航时间提升，边际效益减小，不能获得预期成效。此外，无人机防爆能力也较低，火灾事故现场爆炸震荡波、烟尘以及温度等因素都会对无人机设备造成不利影响。由于一些无人机并未具有智能躲避障碍技术，在对爆炸风险场所展开侦查检测时，会产生坠机风险。

1.2 无人机兼容性差

在无人机技术不断发展的过程中，消防无人机在灭火救援工作中的运用愈发普遍。一些区域的消防救援机构已经把无人机添加到消防灭火救援设施内，同时组织救援人员展开了针对性训练。即使无人机设施在许多研究中都获得了良好的成果，但是由于其研究、发展时间并不长，加之兼容性较差，无人机配备大量功能模块，在运行过程中各模块极易因互相干扰而无法展现出其实际效用。

2 无人机系统的主要特性

2.1 轻便性

无人机系统具有简单、小巧的特性，不仅携带便捷，且十分坚固，起飞与降落占用的空间并不大，具有良好的机动性。

2.2 操作安全性

无人机拍摄系统可以在原场地进行远程控制，并且非基站能够实施具体遥控操作，规范使用无人机系统，使其在各种灾害现场可以得到有效使用，以减少人员伤亡。此外，无人机拍摄系统同样具备自动旋转悬停以及自动起落、回收等一系列功能，操作简单、安全。

2.3 技术实效性

无人机能够实现视频拍摄功能，保存4k 高清现场视频与1200W 像素分辨率的现场高清图片。同时，无人机的驱动电池无论是携带，还是更换，都十分便捷，零件更换维修难度小且费用低，技术人员通过初步培训就能够迅速上手操作，使用难度较小[1]。

2.4 扩大视野范围

为了能够满足全方位无死角侦查的需求，现如今许多无人机都搭载广角摄像机或是360°旋转摄像头，同时许多无人机能够一起搭载多个摄像头。由于无人机搭载摄像头的分辨率相对较高，特别是在低空飞行的状态下，能够清楚地拍摄地面情况。因此，为了使其可以在各种条件下完成侦查工作，特别是恶劣条件下，比如洞穴、隧道、晚间以及坍塌的房屋等，对摄像头安装红外装置，开拓视野范围。

2.5 可靠性

若遇到带有剧毒气体、易坍塌设施以及易燃易爆物品等一系列危险性较强的现场，以及泥石流、暴雨、高温以及暴雪等恶劣气候条件时，搜救效率会受到严重影响。但是，无人机不会受到环境因素的影响，借助技术人员操作，无人机拍摄系统可以全天候对搜救现场展开严格的监控，不但能够对现场展开准确的勘察与分析，还能够确保搜救人员的人身安全不受威胁。

2.6 操作智能化

首先，环境感知和避障借助安装障碍物感知系统传感器和计算视觉技术，促使无人机具有感应附近物体与智能避障的能力，使无人机在没有GPS 信号环境下同样可以准确悬停与持续飞行[2]。其次，利用感应追踪确认画面，随时对追踪目标进行拆析。最后，无须借助专业飞行技术同样能够实现飞行，仅需利用计算机技术，结合点击屏幕的方法，无人机便能够按照计算机预设线路实现自主飞行，同时自动避障。借助系统平台与返航键，还可以在避障的同时，顺利回到起点，确保无人机可以安全地回到操作人员手中。

3 无人机在消防灭火救援工作中的作用

3.1 有助于火场侦查

借助无人机对火灾现场展开实时侦查搜救工作，能够精准获取火灾现场总体损毁的高清实况图像，有助于救援人员对火灾现场的损毁情况进行准确评估。而指挥人员同样能够借助打开遥控火场指令设施的方式对无人机遥控航线与其高度予以适当的调整，以取得火苗位置的高清图像，并立即借助无线将图像与相关信息反馈给火灾现场指挥部，帮助指挥人员及时掌握火灾现场火势的发展情况，主要涉及当前烟雾活动范围、火灾周围面积以及地理坐标等一系列数据信息。借助无人机设置红外温度探测遥控装置，对火灾附近地区进行全方位的红外温度探测，促使红外温度探测遥控设备不需要进入火场就能够掌握当前的地表温度，了解当前火势蔓延区域的火灾现场分布情况，使指挥人员能够及时掌握火灾救援进度，在对灭火救援方案进行调整的基础上，安排其他救援人员对火灾现场展开应急扑救工作。

3.2 有助于提高工作效率

首先，消防救援机构借助大型无人机获得的航拍结果能够展开宏观对比跟踪研究，准确评估火灾损失情况，快速了解火场现状及未来火势。对于重大灾害现场而言，救援人员借助无人机航拍能够扩大视野范围，为迅速规划方案、迅速组织撤离以及战勤安全保障工作的顺利开展提供信息支持。不仅有助于灾后恢复重建工作的正常进行，还能使群众合理抗灾、救灾，加强抗灾、救灾的质量。并且借助无人机航拍结果获取的相关信息，建设对应的预警信息数据库，以保证抗灾信息的有效性[3]。其次，由于火灾现场情况瞬息万变，对火灾现场的具体情况实时远程监控与追踪，为消防灭火救援工作的快速进行提供相应的数据支持。借助智能无人机能够对火灾现场实况进行实时远程监控与追踪，同时借助无线信息反馈传递更多的数据信息，使指挥人员能够及时了解火灾现场的内部情况，并对灭火救援方案做出适当的调整，以确保火灾救援工作的及时性与有效性。

3.3 有助于救援人员的人身安全

在火灾现场，合理应用无人机，救援人员能够对火灾现场予以准确判断，了解现场的具体情况，同时编制行之有效的救援方案。救援人员到达火灾现场后，借助无人机拍摄能够实时掌握火灾现场变化情况，不仅能够避免出现二次灾害，还能进行准确指挥。与传统机器人等一系列灭火救援设施相比，无人机在危险系数更高的救援环境下更具有安全性，能够确保救援人员的人身安全，降低防护服穿戴频率。借助大型无人机能够对火灾情况进行快速侦查，在此期间还可以实现全方位无死角侦查，促使侦查效率得到有效提高，并取得更好的侦查结果，而指挥人员可以根据现场具体情况安排现场救援的应急工作。此外，无人机在进行快速侦查时，还能防止侦查人员受到二次伤害，第一批救援人员进入火灾现场后，对现场实际情况的掌握并不全面，尤其是危化品事故现场，极易出现爆炸或中毒等一系列危险事件，而无人机侦查可以对火灾情况予以实时监控，无需救援人员直接进入更深区域进行侦查[4]。

3.4 辅助救援

无人机的飞行操作呈现一定的灵活性，在搭载与使用其他设备时同样表现出一定的灵活性。无人机能够搭载的设备类型有很多，较为常见的有摄像头、语言通话以及扩音设备等，无人机还能辅助建设水上索道或是进行高山搜索等相关活动。为了不受可视性差的影响，需要搭载红外温度传感器等；甚至可以搭载泡沫弹、救生衣以及救生圈等一系列能够空投的紧急救援物资，确保受困人员的人身安全不受威胁。此外，无人机将火灾现场收集到的数据信息传递给指挥人员时，指挥人员能够将接收到的信息数据进行分析总结，为救援人员找到一条最佳救援路线。同时，指挥相关人员根据路线进行逃离，保证救援人员与受困人员的人身安全。

3.5 有利于减小侦查成本

与大型飞机及消防车等传统灭火救援设施相比，无人机具有质量小、体积小的特点，能够实现标准化与规模化制造，制造成本与采购租赁成本都不高。每种无人机支持的挂接接口不能位移，具有良好的功能性与实用性。此外，无人机设备还具有结构简单的特性，若是在侦查期间发生故障，技术人员能够在火灾现场借助换件的空隙直接进行维修，并且零件更换维修费用较低，可以很好地节省无人机侦查成本[5]。

4 无人机在消防灭火救援工作中的实践应用

4.1 在辅助救援中的应用

在进行消防灭火救援行动时，因为无人机具有体积小、飞行灵活的优势，能够搭载部分救援设备，可以替代救援人员进入危险区域开展灭火救援工作。受消防救援类型多的影响，无人机型号也十分复杂，按照现场火灾的实际情况选择不同类型的无人机。例如，在开展灭火行动时，可以选取承重较大的无人机，使其能够搭载救生绳索、灭火设备与通信设备等，可以代替救援人员直接进行灭火救援活动。同样能够运用多功能型号无人机联合展开火灾救援行动，借助多架大载重无人机建设逃生通道，确保被困人员及时脱困；在开展救援活动时，火情大小与火灾现场情况不同，搭载的灭火设施同样有所差异。无人机能够对未及时进行救援的受困人员提供紧急救生物资，确保受困人员的生命安全。面对较大火场时，受困人员通常不能正确找到逃生方向，借助无人机喊话功能，可以带领受困人员逃离危险地带，进一步提升救援质量与效率[6]。

4.2 在灾情监控中的应用

借助无人机的合理使用，救援人员能够对不能进入的区域采取远程救援，因为火势发展变幻莫测，无人机实时侦查能够把火势发展状态反馈给后方救援人员，实时监控火情，利用实时传送的火灾现场画面，编制一套行之有效的灭火救援方案，采取适宜的救援方法，减小火灾损失。

4.3 在灾情侦察中的应用

在出现火灾后，受建筑结构复杂性的影响，现场突发因素较多，往往不能及时进行救援，但是借助无人机侦查技术，能够帮助进入火场的救援人员准确找到安全位置，减少救援人员的伤亡。无人机可以停留在火场上空进行实时侦查，而后方救援人员可以对火灾实况进行实时分析与总结，快速判断火场中有无易燃易爆危险品，及时对火场救援人员做出躲避提醒[7]；借助搭载的风向测定设备，能够对风向与风力进行测算。同时，在后方构建相应的火势发展预测模型，为救援行动的快速开展争取更多时间。借助搭载的喊话系统，可以对附近居民做出预警通知，防止火灾误伤，提高火灾侦查工作的效果。

5 结语

无人机在消防灭火救援工作中的应用成果有目共睹，可以在实时侦查火灾现场的同时，对火灾现场的数据信息进行收集，为救援方案编制、救援路线设计以及救援位置的选择提供支持，保证救援工作的顺利开展。然而，根据现阶段的实际情况来看，无人机在消防灭火救援工作中的应用依旧存在许多不足，对消防救援灭火工作效率与质量产生了严重的影响。因此，在进行消防灭火救援时，必须对无人机的合理使用予以足够重视，加强消防救援能力，在保证救援人员生命安全的基础上，减小火灾伤亡与损失。