曹兵

CAO Bing

（重慶國(guó)飛通用航空設(shè)備制造有限公司）

(Chongqing Guofei General Aviation Equipment Manufacturing Co.,Ltd.)

1 引言

2017年當(dāng)?shù)貢r(shí)間6月14日凌晨00:54左右，英國(guó)首都倫敦一幢27層的公寓樓（倫敦西部格倫費(fèi)爾大樓）突發(fā)慘烈大火。據(jù)英國(guó)警方公布的數(shù)據(jù)，共有71人在該次高層居民樓火災(zāi)中確認(rèn)死亡或被推定死亡。英國(guó)首相稱其為“國(guó)家災(zāi)難”。

英國(guó)警方23日說(shuō)：倫敦西部格倫費(fèi)爾大樓內(nèi)有400至600名住戶，火災(zāi)緣于4層一家住戶的冰箱起火，起火原因并非人為。倫敦高樓大火牽動(dòng)世人之心，同時(shí)也給國(guó)人一些警示，高層火災(zāi)如何撲滅？如何逃生、如何施救?

倫敦高樓大火后，國(guó)家主席習(xí)近平主席主持了“倫敦火災(zāi)警示中國(guó)”的會(huì)議，明確指出要加強(qiáng)我國(guó)城市公共安全、消防安全工作。隨后公安部連續(xù)召開(kāi)3次高層建筑消防工作會(huì)議，討論如何加強(qiáng)高層建筑消防滅火的科技水平。并提出運(yùn)用現(xiàn)代人工智能（AI）技術(shù)“快速推近微型消防站建設(shè)”的建議。會(huì)后，北京消防市政在8月份率先投資近13億元采購(gòu)無(wú)人機(jī)等高端消防設(shè)備建立快速反應(yīng)消防站。由此可以看出“高層建筑消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)”從維護(hù)人民群眾安全角度上來(lái)看是急需的。

2 我國(guó)高層火災(zāi)防控難度世界第一

高層建筑是指超過(guò)一定層數(shù)或高度的建筑物。高層建筑的起點(diǎn)高度或?qū)訑?shù)，各國(guó)規(guī)定不一。在我國(guó)，根據(jù)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB 50352-2005）的規(guī)定，住宅建筑依層數(shù)劃分為：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅。建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

超高層建筑面臨了一個(gè)世界公認(rèn)的難題：高層建筑消防滅火及人員逃生問(wèn)題。

高層建筑最突出的隱患是隨著高層住宅和辦公建筑的高度不斷延伸，火災(zāi)已經(jīng)成為其重大的災(zāi)害，往往是一層受災(zāi)殃及整體建筑。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，目前我國(guó)這樣的高層建筑約有35萬(wàn)幢，樓高百米以上的超高層有6000多幢，統(tǒng)計(jì)資料表明：近10年，全國(guó)共發(fā)生高層建筑火災(zāi)3萬(wàn)多起，死亡數(shù)百人，直接財(cái)產(chǎn)損失超過(guò)15億元。

圖1 高層建筑消防滅火缺陷

目前，高層建筑消防滅火所面對(duì)的困境（參見(jiàn)圖1）主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1）人員密度大，逃生困難

例如上海環(huán)球金融中心是位于中國(guó)上海陸家嘴的一棟摩天大樓，2008年8月29日竣工。是中國(guó)目前第二高樓、世界第三高樓、世界最高的平頂式大樓，樓高492m，地上101層。中心內(nèi)共有企業(yè)1000多家，員工5萬(wàn)多名，每天訪客高達(dá)10萬(wàn)。類似這樣的現(xiàn)代化高樓大廈，作為城市的標(biāo)志性建筑，在我國(guó)各大中城市都有。一旦發(fā)生火災(zāi)，電梯停用，其人員逃生將十分困難。

2）消防救援困難

目前我國(guó)消防隊(duì)配備的舉高車大都在50m以下，多數(shù)消防水槍、水炮的噴射高度也只有50多m?？梢哉f(shuō)，50m以上特別是超過(guò)100m的樓層發(fā)生火災(zāi)，除利用建筑內(nèi)部消防設(shè)施外，幾乎沒(méi)有有效的外攻手段。

3）玻璃幕墻破拆困難

由于高層建筑外立面多采用鋼化玻璃幕墻，而現(xiàn)有強(qiáng)臂破拆車最大工作高度僅18m，超出這一高度就無(wú)能為力了。

4）消防員負(fù)重登樓救援不能超過(guò)20層

內(nèi)攻滅火時(shí)，消防員負(fù)重登樓超過(guò)20層，就無(wú)法有效開(kāi)展救援行動(dòng)。

3 解決高層建筑消防滅火的有效途徑

針對(duì)我國(guó)高層建筑數(shù)量多、樓層高、人員密集、火災(zāi)隱患多，以及缺乏有效消防救援手段的困境，“高層建筑消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)”應(yīng)運(yùn)而生。利用多旋翼無(wú)人機(jī)所具備的“垂直起落、空中懸停”飛行特性，從空中由外向里，對(duì)高層建筑發(fā)生火災(zāi)的房間玻璃實(shí)施強(qiáng)行破窗及向著火房間內(nèi)噴射滅火干粉，能迅速撲滅火災(zāi)，這樣就為解決以往長(zhǎng)期困擾人們的高層建筑消防滅火這一世界性難題提供了一個(gè)嶄新的思路和方法。

高層建筑消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)凝聚了集成化設(shè)計(jì)、智能化識(shí)別、精確化制導(dǎo)等一系列高科技關(guān)鍵技術(shù)，具備靈活機(jī)動(dòng)、操作便捷、精準(zhǔn)破窗、高效滅火等多重優(yōu)勢(shì)，并且反應(yīng)迅速，成本較低。

4 消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)的工作流程

眾所周知，航空業(yè)界的人工智能（AI）指的就是無(wú)人機(jī)。無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，UAV）全稱是無(wú)人駕駛飛行器，它是一種機(jī)上不搭載駕駛員的動(dòng)力航空飛行器，利用空氣動(dòng)力為飛行器提供所需的升力，能夠帶有效載荷進(jìn)行全自動(dòng)飛行或無(wú)線引導(dǎo)飛行；既能一次性使用，也能進(jìn)行回收或自動(dòng)著陸，以便進(jìn)行多次重復(fù)使用。機(jī)上無(wú)人是無(wú)人機(jī)的主要特點(diǎn)，正是這一特點(diǎn)，使得利用無(wú)人機(jī)完成任務(wù)時(shí)，不必考慮機(jī)上駕駛員的生命安全問(wèn)題，更不必考慮任務(wù)的危險(xiǎn)性。這不僅大大放寬了對(duì)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)和使用要求，而且使得無(wú)人機(jī)比有人機(jī)更加適合執(zhí)行那些存在著各類危險(xiǎn)、人無(wú)法承受或企及的任務(wù)。

高層建筑消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)是利用無(wú)線電遙控設(shè)備和自備程序控制的不載人直升機(jī)，具有垂直起降、空中懸停、低空飛行和原地回轉(zhuǎn)等獨(dú)特飛行技能，加上它與身俱備的突出優(yōu)勢(shì)：能勝任惡劣、高危環(huán)境下的各種危險(xiǎn)工作；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、操控容易；配置靈活、使用方便，生產(chǎn)和使用成本低，經(jīng)濟(jì)性好等。因此在高層建筑消防滅火中大有用武之地。

針對(duì)城市人員和建筑物密集的情況，以及不允許使用“滅火彈”的規(guī)定，高層建筑消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)以無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，一般采用4軸8旋翼結(jié)構(gòu)形式，為了運(yùn)輸方便，旋翼可折疊。一旦有高層建筑發(fā)生火災(zāi)，消防滅火多旋翼無(wú)人機(jī)由消防車搭載運(yùn)送到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)附近，隨即無(wú)人機(jī)旋翼展開(kāi)，搭載數(shù)十千克的滅火干粉、玻璃破拆槍和自救裝備發(fā)射裝置垂直起飛，直接飛到火災(zāi)樓層外面，作為空中懸停平臺(tái)，遙控對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，首先用玻璃破拆槍發(fā)射高速?zèng)_擊彈，擊碎高層建筑上起火房間的玻璃窗，然后向室內(nèi)噴灑滅火干粉，有效撲滅火焰，在一分鐘內(nèi)滅火面積可達(dá)100m3。如果室內(nèi)還有被困人員，破窗后無(wú)人機(jī)第一時(shí)間要即刻向室內(nèi)被困人員拋射裝有防毒面具的自救裝備筒，以便讓被困人員能從自救裝備筒中取出防毒面具戴上，防止或減少受到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濃煙的毒害，及時(shí)逃生出來(lái)。