陜西銀河消防科技裝備股份有限公司 李宗浩 孔昭斌 林占勇｜文、圖

消防隊員是和平時期最危險的職業(yè)之一，無人滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)的出現(xiàn)極大地保障了消防員涉險滅火救援中的人身安全，使其在滅火工作中擔(dān)當(dāng)輔助工作，如消防器材的操作，滅火劑、油料的添加，后臺指揮等。本文對滅火救援工作的危險性、無人消防滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)的組成作簡要綜述，對無人滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)未來進行展望。

滅火救援工作的高危高風(fēng)險性

近年來，消防安全事故屢屢發(fā)生，給人民群眾生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅的同時，也給消防隊員的生命安全造成威脅。消防滅火救援的危險性導(dǎo)致該項工作傷亡概率較高，工作危險性較大，招募消防員較難：一是消防滅火救援過程中，有害有毒氣體、爆炸等危險很容易對消防員的生命健康造成威脅；二是環(huán)境惡劣、地形復(fù)雜的區(qū)域消防滅火工作開展的難度較大，參戰(zhàn)官兵容易盲目慌張，不能保持清醒的頭腦冷靜思考問題，從容面對災(zāi)害開展工作；三是在火場上，一旦上下級之間溝通、信息傳遞不到位，容易造成消防隊員對現(xiàn)場情況掌握不全，任務(wù)命令傳達不到位，執(zhí)行情況不清楚等現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在該種情況下，亟需無人消防滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)參與到滅火工作中去，解決上述問題。

消防坦克

系統(tǒng)組成

無人滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)由各119指揮中心智能消防云管理平臺、POC通信公網(wǎng)集群、“互聯(lián)網(wǎng)+消防無人機”“互聯(lián)網(wǎng)+消防機器人”“互聯(lián)網(wǎng)+消防車”、消防警用地理信息系統(tǒng)6部分組成。

119指揮中心智能消防云管理平臺

119指揮中心智能消防云管理平臺是基于電子地圖、樓宇模擬三維地圖通過北斗定位、3G、4G、5G 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，與 POC 終端實現(xiàn)無線對接，通過調(diào)用單位危化品查詢系統(tǒng)等資源，集成了各消防大（中）隊的“互聯(lián)網(wǎng)+消防無人機”“互聯(lián)網(wǎng)+消防機器人”、器材裝備、戰(zhàn)勤儲備、社會資源、預(yù)案演練、秩序管理等數(shù)據(jù)信息，并定時更新，實現(xiàn)了滅火、救援、疏散管理的即時、動態(tài)、透明。同時，該平臺還建成微型站版、衛(wèi)星站版、現(xiàn)役站版、企業(yè)站版和 Pad 版智能消防云管理平臺移動端，實現(xiàn)了消防智慧管控一體化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并提出了基于消防大數(shù)據(jù)的火場信息動態(tài)預(yù)判機制；即通過云平臺的數(shù)據(jù)采集、共享管理、數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用等功能，實現(xiàn)火場狀態(tài)科學(xué)預(yù)判、設(shè)備信息動態(tài)感知、滅火救援精準(zhǔn)指揮、消防力量清晰調(diào)度、災(zāi)害處置合理高效。

“互聯(lián)網(wǎng)+超大流量重型泡沫消防車

POC通信公網(wǎng)集群

POC通信公網(wǎng)集群能夠提供通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的半雙工對講業(yè)務(wù)，實現(xiàn)數(shù)字化、可視化、高精準(zhǔn)人員調(diào)度、遠程視頻直播等功能，為消防行業(yè)提供“平臺+終端完整的通訊系統(tǒng)”解決方案，確保了滅火救援過程的應(yīng)急通訊能力，不僅提升了滅火救援效率，更為確保消防戰(zhàn)士生命安全提供了有利保障。另外，該部分通過集群網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以將不同制式、不同頻點/信道、不同品牌的系統(tǒng)統(tǒng)一接入到 IP 網(wǎng)絡(luò)中，通過 IP 網(wǎng)絡(luò)與 POC 對講平臺連通，實現(xiàn)不同類型集群系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。該部分的數(shù)字加密技術(shù)，在保證系統(tǒng)高效穩(wěn)定靈活易擴展的基礎(chǔ)上，使用認(rèn)證、鑒權(quán)、加密等一系列密碼技術(shù)實現(xiàn)語音通話、即時消息端到端的加密，在最大程度上消除了竊聽、破壞完整性、非授權(quán)訪問服務(wù)等潛在安全威脅。同時，該部分還支持跳頻等抗干擾技術(shù)，具備能夠在高速運動場景、復(fù)雜電磁干擾場景，以及復(fù)雜地形條件下的通信能力，從而確保提供可靠的通信業(yè)務(wù)及指揮調(diào)度功能。

“互聯(lián)網(wǎng)+消防無人機”

機動靈活小型無人機一般只有100 kg以下的重量，依托飛行控件就可以對其進行操控。由于不受交通路線限制，在續(xù)航滿足的情況下，可以及時補充滅火彈藥、傳遞救援物資，為指揮提供可靠資料。消防無人機還可在高空對目標(biāo)進行全局性拍攝，通過寬帶、數(shù)據(jù)鏈技術(shù)可以實現(xiàn)超視距控制，依據(jù)現(xiàn)場需求，從不同角度、不同的距離在不同的光線條件下進行作業(yè)，更加準(zhǔn)確地傳遞火災(zāi)信息。同時，其成本低廉，沒有人員登機、登車等過程，直接操作，減少時間成本。操作人員遙控或編程執(zhí)行任務(wù)，可確保消防官兵的自身安全，提高安全系數(shù)，降低了二次事故的發(fā)生頻率。

“互聯(lián)網(wǎng)+消防機器人”

通過POC通信公網(wǎng)集群，并運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制消防機器人，不但可以噴射滅火劑、排煙、輸送、救援、破拆、偵查巡邏等，還可以通過POC傳輸視頻和傳感器信息。消防機器人不再是簡單代替人工消防作業(yè)勞動，而是一種能夠結(jié)合分析判斷、快速響應(yīng)變化等人的優(yōu)勢，以及高精度、高穩(wěn)定性、長時間運行、環(huán)境耐受能力強等機器優(yōu)勢的自動化設(shè)備，且在危險工況、地下、隧道等極端環(huán)境作業(yè)，及大型火災(zāi)、高溫環(huán)境，偵查巡邏等單調(diào)重復(fù)性勞動、器材搬運等重體力勞動等環(huán)境下最有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

“互聯(lián)網(wǎng)+消防機器人”主要包括防爆消防滅火偵察機器人、消防偵察機器人、消防排煙滅火機器人、消防排煙機器人、消防高倍數(shù)泡沫滅火機器人、消防破拆機器人、地鐵隧道消防機器人等。

“互聯(lián)網(wǎng)+消防車”

“互聯(lián)網(wǎng)+消防車”主要是接受指揮中心智能消防云管理平臺調(diào)動，對消防無人機和消防機器人進行滅火戰(zhàn)斗資源補給和滅火物資運輸、指揮權(quán)遷移等工作。“互聯(lián)網(wǎng)+消防車”系統(tǒng)分別由車載控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、云服務(wù)系統(tǒng)3 層組成。

第一層為車載控制器。車載控制系統(tǒng)由消防車的智能控制器、傳感器、執(zhí)行器等組成，負(fù)責(zé)感知消防設(shè)備狀態(tài)信息、獲取消防車輛信息，控制消防車內(nèi)設(shè)備的自動運行，幫助使用者高效、準(zhǔn)確地使用設(shè)備。

第二層為網(wǎng)絡(luò)通訊。車載網(wǎng)絡(luò)主要以移動通信終端設(shè)備為主，終端設(shè)備也可以具備路由功能，實現(xiàn)車輛通訊網(wǎng)絡(luò)擴展，將車載控制器采集的車輛數(shù)據(jù)信息通過移動網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)信息交換，為生產(chǎn)廠家、客戶遠端感知車輛提供條件。

第三層為云服務(wù)系統(tǒng)。云架構(gòu)車輛服務(wù)信息平臺主要由云服務(wù)器、系統(tǒng)運行管理軟件、服務(wù)器數(shù)據(jù)庫、WEB發(fā)布軟件等組成。云服務(wù)系統(tǒng)可以使廠家、客戶、設(shè)備供應(yīng)商通過互聯(lián)網(wǎng)對車輛實時運行信息、信息維護、報警信息等進行監(jiān)控，從而提高對車輛培訓(xùn)、使用、管理、維護等方面工作的效率和效益。云服務(wù)系統(tǒng)的運行還可以通過對消防車輛、客戶使用等大數(shù)據(jù)的積累、分析、計算，為使用者和生產(chǎn)企業(yè)提供指揮、維護、操作、管理、產(chǎn)品研發(fā)的解決方案數(shù)據(jù)。

消防警用地理信息系統(tǒng)

消防警用地理信息系統(tǒng)（Police Geographic Information System簡稱PGIS），是公安消防信息化的高端應(yīng)用。一是可對現(xiàn)場進行跟蹤、可定位119報警電話；二是可以和當(dāng)?shù)靥鞖?、水文結(jié)合，快速、時時報告、存取、顯示；三是可以實現(xiàn)動畫，模擬滅火進攻方案；四是可以將地圖要素分層顯示，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將地圖立體化、動態(tài)化，令消防指揮有身臨其境之感；五是可以在地圖上直觀展示消防安全重點單位位置，以及納入管理的建筑的地理分布情況；六是可以分類查詢、統(tǒng)計建筑類別、單位性質(zhì)等信息，為一定區(qū)域內(nèi)開展單位消防安全管理提供信息支撐；七是可以定位消火栓的位置等，指導(dǎo)消防車快速補水；八是利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)可以將電子地圖傳輸?shù)缴霞壷笓]中心或其他地方；九是可以實現(xiàn)消防指揮的長度、角度、面積等的自動化測量。

未來趨勢

近年來，火災(zāi)事故頻發(fā)，消防人員的傷亡數(shù)字急劇上升，在此背景下，消防機器人的出現(xiàn)無疑給消防行業(yè)帶來了希望，作為融合了眾多先進技術(shù)的特種機器人，既能幫助消防員探明災(zāi)情、預(yù)測火勢、熟悉環(huán)境，又能代替消防員進入火災(zāi)現(xiàn)場援救受困人員，還能夠發(fā)揮滅火功效，高效完成搶險救災(zāi)的滅火工作。

當(dāng)前，美國、日本等發(fā)達國家已著手第三代智能機器人的研發(fā)工作。而我國部分省市最常配備的相關(guān)產(chǎn)品包括大疆4軸無人機、雪炮機器人、偵查滅火機器人等。未來，無人滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展還將趨向智能化和專業(yè)化。

在消防工業(yè)智能化的今天，無人滅火救援作戰(zhàn)系統(tǒng)智能化作戰(zhàn)實體將成為主導(dǎo)消防滅火救援作戰(zhàn)力量，智能化滅火救援將成為主體作戰(zhàn)形式。在滅火救援任務(wù)上，人－機混合編組以機為主，往往是智能化滅火機器人和消防無人機集群沖在作戰(zhàn)第一線，人類在后面主要擔(dān)負(fù)供給、控制和監(jiān)管的任務(wù)。