劉永軍 劉卓斌 王大勇

摘? ?要：高層建筑火災(zāi)撲救是世界性難題，現(xiàn)有滅火裝備及戰(zhàn)術(shù)在應(yīng)對(duì)高層建筑特別是高度大于50m的建筑火災(zāi)存在諸多困境。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)高層建筑火災(zāi)撲救的難點(diǎn)分析，總結(jié)和歸納了大載荷工業(yè)無(wú)人機(jī)在高層建筑火災(zāi)撲救應(yīng)用上的突出優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)探討了無(wú)人機(jī)滅火裝備使用的火災(zāi)場(chǎng)景和可以運(yùn)用的滅火戰(zhàn)術(shù)，用于滅火的難點(diǎn)，對(duì)今后無(wú)人機(jī)高層建筑滅火裝備研制和使用具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)? 消防裝備? 高層建筑? 火災(zāi)

1? 引言

伴隨我國(guó)城市化進(jìn)程越來(lái)越快，人口集中和密集程度越來(lái)越高，城市的建筑群規(guī)模和高度也在不斷刷新紀(jì)錄，目前僅300m以上的高樓多達(dá)64座，100m以上的高樓有2000余棟，如加上石油、電力等行業(yè)的工業(yè)建筑則更多。但與之配套的應(yīng)急救援設(shè)備的發(fā)展相對(duì)緩慢，

特別是針對(duì)高增建筑著火情況下的滅火裝備，基本上還是傳統(tǒng)的云梯+消防車模式，滅火效果很差，火情往往無(wú)法得到控制，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大損害，同時(shí)火災(zāi)救援的武警官兵戰(zhàn)士的生命安全也同樣無(wú)法保障。

2019.4.15法國(guó)巴黎圣母院火災(zāi)，高層極難撲救，文物損失殆盡（見(jiàn)圖1）。2010年11月15日，上海靜安膠州路一幢28層公寓樓發(fā)生特別重大火災(zāi)事故，共造成53人死亡，70人受傷。社會(huì)影響極大（見(jiàn)圖2）。

據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)28.1萬(wàn)起，亡1390人，傷881人，直接財(cái)產(chǎn)損失36億元，共接警118.9萬(wàn)起，出動(dòng)人員1311.5萬(wàn)人次、出動(dòng)車輛224.8萬(wàn)輛次;2018年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)23.7萬(wàn)起，亡1407人，傷798人，直接財(cái)產(chǎn)損失36.75億元，接警出動(dòng)115.7萬(wàn)起，出動(dòng)消防救援人員1273.2萬(wàn)人次，出動(dòng)消防車輛219.3萬(wàn)輛次;截至2019年6月，傷亡624人，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)14.64萬(wàn)起，直接財(cái)產(chǎn)損失15.7億元，統(tǒng)計(jì)情況如圖3。

其中高層火災(zāi)一旦發(fā)生，危害性極大，發(fā)生次數(shù)不超10%，損失卻超30%（見(jiàn)圖4）。

2? 高層火災(zāi)的撲救痛點(diǎn)

雖然近年來(lái)人類科技的發(fā)展迅速，但是高層建筑火災(zāi)的救援還一直是世界性難題，未有突破。高層建筑火災(zāi)具有“一快兩難”的特點(diǎn)。即火勢(shì)蔓延速度快，人員疏散困難，火災(zāi)撲救困難，這就要求滅火救援人員能夠準(zhǔn)確迅速，科學(xué)施救，最大限度挽救人員生命和降低財(cái)產(chǎn)損失。

傳統(tǒng)的云梯+消防車模式存在著實(shí)際使用過(guò)程中的痛點(diǎn)：（1）百米數(shù)量級(jí)高層消防車，價(jià)格動(dòng)輒千萬(wàn)以上、配置數(shù)量有限;（2）實(shí)際可操作性差，高空作業(yè)穩(wěn)定性不足，晃動(dòng)極大，人員站不穩(wěn)，高壓水槍難以控制;（3）同時(shí)設(shè)備使用和維護(hù)的成本巨大，橋梁橋洞路面通過(guò)性差，很多建筑物的消防回轉(zhuǎn)通道也難以滿足。（4）準(zhǔn)備時(shí)間和展開(kāi)時(shí)間也較長(zhǎng)。經(jīng)常出現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)“進(jìn)不去”“展不開(kāi)”“夠不著”的問(wèn)題。因此，在消防車平臺(tái)上集成大載荷無(wú)人機(jī)將消防滅火設(shè)備或者消防介質(zhì)輸送到更高高度是高層滅火的剛性需求。

3? 消防無(wú)人機(jī)在高層火災(zāi)的應(yīng)用

3.1 輔助滅火救援

突破傳統(tǒng)的火災(zāi)救援模式，使用無(wú)人機(jī)對(duì)火情檢測(cè)，生命探測(cè)、應(yīng)急出動(dòng)、救援設(shè)備拋投等眾多領(lǐng)域就行輔助滅火。通過(guò)空中視角給滅火方案制定提供最真實(shí)的依據(jù)。

當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行災(zāi)情偵查。一是可以無(wú)視地形和環(huán)境，做到機(jī)動(dòng)靈活開(kāi)展偵查，特別是一些急難險(xiǎn)重的災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，偵查小組無(wú)法開(kāi)展偵查的情況下，無(wú)人機(jī)能夠迅速展開(kāi)偵查。二是通過(guò)無(wú)人機(jī)偵查能夠有效提升偵查的效率，第一時(shí)間查明災(zāi)害事故的關(guān)鍵因素，以便指揮員作出正確決策。三是能夠有效規(guī)避人員傷亡，既能避免人進(jìn)入有毒、易燃易爆等危險(xiǎn)環(huán)境中，又能全面、細(xì)致掌握現(xiàn)場(chǎng)情況。四是集成偵檢模塊進(jìn)行檢測(cè)。比如集成可燃?xì)怏w探測(cè)儀和有毒氣體探測(cè)儀，對(duì)易燃易爆、化學(xué)事故災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)氣體濃度進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測(cè)，從而得到危險(xiǎn)部位的關(guān)鍵信息。

3.2 直接滅火

研發(fā)大載重的滅火飛行平臺(tái)，通過(guò)搭載滅火消防栓等設(shè)備，對(duì)高層火情實(shí)施有效控制和撲滅。在高層滅火實(shí)施過(guò)程中，以安全作業(yè)為核心，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合，以適應(yīng)多作業(yè)模式和極端復(fù)雜環(huán)境，開(kāi)展消防滅火無(wú)人機(jī)系統(tǒng)研究，保障高層建筑人民生命財(cái)產(chǎn)安全，擁有巨大的社會(huì)效益。

高層建筑火災(zāi)撲救作業(yè)急需大載重消防滅火無(wú)人機(jī)，百公斤級(jí)以上，一次能撲滅200平方面積以上的火災(zāi)，具有較大的應(yīng)用空間。火災(zāi)初期：滅火無(wú)人機(jī)控制高層火情，將火災(zāi)撲滅在初期，迅速代替滅火救援人員進(jìn)入易燃易爆、有毒、缺氧、濃煙等危險(xiǎn)災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng);火災(zāi)中期：多機(jī)組合滅火戰(zhàn)術(shù)、與舉高類消防車協(xié)同作戰(zhàn)，采用預(yù)先的戰(zhàn)術(shù)方法撲滅中期火災(zāi)。

如我院某型消防無(wú)人機(jī)是針對(duì)高層建筑滅火救援，研發(fā)的大載荷八旋翼電動(dòng)無(wú)人直升機(jī)，利用和改進(jìn)現(xiàn)代滅火技術(shù)，采用高效滅火藥劑撲救高層建筑火災(zāi)的一種全新滅火裝備（見(jiàn)圖5）。

應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定為直接撲救500m以下設(shè)有外窗的室內(nèi)空間火災(zāi)和建筑外墻（保溫層和裝飾物）火災(zāi)，具有使用范圍廣，全方位作業(yè)，展開(kāi)迅速，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)。

3.3 滅火戰(zhàn)術(shù)

無(wú)人機(jī)針對(duì)高層建筑滅火戰(zhàn)術(shù)方法可分為單機(jī)單架次，單機(jī)多架次，雙機(jī)組合，多機(jī)組合滅火戰(zhàn)術(shù)及與舉高類消防車協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)方法。利用無(wú)人機(jī)裝備可以貫徹先控制后消滅的戰(zhàn)術(shù)原則和內(nèi)攻為主，內(nèi)外夾擊，以圍為主，圍移結(jié)合的高層建筑滅火戰(zhàn)術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)快速滅火。

首先，在起火區(qū)域下方和下方墻體的平臺(tái)出噴灑專用滅火藥劑，防止火勢(shì)向下蔓延。其次，沿起火區(qū)域左右側(cè)，分別由下至上噴灑專用滅火藥劑，防止火勢(shì)向兩側(cè)蔓延。最后無(wú)人機(jī)在保持于建筑物足夠安全距離，且無(wú)人機(jī)產(chǎn)生的氣流不會(huì)對(duì)火場(chǎng)煙氣產(chǎn)生擾動(dòng)的狀態(tài)下，對(duì)燃燒區(qū)域直接噴射滅火。

（1）組合方式實(shí)施滅火：為了保證噴灑滅火藥劑能夠持續(xù)進(jìn)行，在進(jìn)行燃燒區(qū)域下部和兩側(cè)滅火行動(dòng)時(shí)，可采用系留無(wú)人機(jī)帶高壓液體滅火裝置，在實(shí)施燃燒區(qū)域上部噴灑或滅火時(shí)，為了避免高壓液體管受高溫作用，則保持無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)性，可采用儲(chǔ)壓液體滅火裝置進(jìn)行機(jī)動(dòng)噴灑作業(yè)（見(jiàn)圖6）。

（2）內(nèi)攻為主，內(nèi)外夾擊，以圍為主，圍移結(jié)合：無(wú)人機(jī)高層建筑滅火裝備是高層建筑室內(nèi)空域進(jìn)行滅火的一種全新手段，其突出的優(yōu)點(diǎn)是快速展開(kāi)，靈活機(jī)動(dòng)，與消防隊(duì)員內(nèi)攻結(jié)合，與舉高類消防車協(xié)同，可以迅速、有效控制和撲滅高層建筑火災(zāi)。

（3）無(wú)人機(jī)可配置三種滅火載荷：儲(chǔ)壓干粉滅火裝置的優(yōu)點(diǎn)是可以迅速控制火勢(shì)，滅火效率高，缺點(diǎn)是有人員的空間不能使用，受風(fēng)力影響大;系留高壓液體滅火裝置的優(yōu)點(diǎn)是可持續(xù)不間斷滅火，噴射距離遠(yuǎn)，即可直接噴射滅火，也可開(kāi)火噴涂外墻專用滅火藥劑，缺點(diǎn)是受風(fēng)力影響較大，儲(chǔ)壓水泵滅火裝置優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)靈活，可以在有人員空間進(jìn)行滅火，缺點(diǎn)是滅火效率沒(méi)有儲(chǔ)壓干粉滅火裝置高。

作業(yè)方式可有以下幾種：

（1）單機(jī)單架次作業(yè)，可根據(jù)火場(chǎng)情況，在確定室內(nèi)區(qū)域無(wú)生命情況下，選擇儲(chǔ)壓干粉滅火裝置對(duì)火勢(shì)進(jìn)行快速壓制和滅火，對(duì)于火勢(shì)較大，多個(gè)房間起火或外保溫層火災(zāi)可選擇系留高壓液體滅火裝置進(jìn)行持續(xù)不間斷滅火，對(duì)于樓層較高或起火區(qū)域與裝備車輛存在較大水平間距的可選擇儲(chǔ)壓滅火裝置滅火，對(duì)有可能室內(nèi)存在人員的不得選用儲(chǔ)壓干粉滅火裝置作業(yè)。

（2）單機(jī)多架次作業(yè)?？筛鶕?jù)火場(chǎng)情況，立足發(fā)揮無(wú)人機(jī)三種滅火裝置的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的有針對(duì)性的選擇不同滅火裝置進(jìn)行往返升空，多架次滅火作業(yè)，最大限度的發(fā)揮裝備的整體效果。

（3）雙機(jī)組合作業(yè)。兩款無(wú)人機(jī)高層建組滅火裝備參加同一火災(zāi)區(qū)域撲救，應(yīng)進(jìn)行合理分工，可分為分區(qū)作業(yè)，分片作業(yè)，分工作業(yè)，交叉作業(yè)四種方式。分區(qū)作業(yè)時(shí)當(dāng)建筑兩個(gè)及以上側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩架無(wú)人機(jī)高層建組滅火裝備應(yīng)停放在不同的建筑側(cè)面各自獨(dú)立實(shí)施作業(yè)。分片作業(yè)是當(dāng)建筑的一個(gè)側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩架無(wú)人機(jī)高層建筑滅火裝備應(yīng)停放在同意建筑側(cè)面相互間距的部位，分片獨(dú)立對(duì)建組上方區(qū)域?qū)嵤缁鹱鳂I(yè)，防止相互干擾;分工作業(yè)是對(duì)于檢測(cè)外保溫層火災(zāi)。兩架無(wú)人機(jī)高層建筑滅火裝備應(yīng)當(dāng)個(gè)負(fù)責(zé)燃燒區(qū)域一側(cè)的火勢(shì)控制，交叉作業(yè)是指當(dāng)建筑的一個(gè)側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩部無(wú)人機(jī)高層建筑滅火裝備對(duì)同一區(qū)域火災(zāi)進(jìn)行輪番起飛作業(yè)。

4? 無(wú)人機(jī)用于滅火的難點(diǎn)

4.1 滅火新模式與傳統(tǒng)滅火模式的磨合

傳統(tǒng)的高層建筑采用消防車+云梯模式，高層建筑每50m設(shè)計(jì)避難層，以利于高層消防救援，采用大載荷消防無(wú)人機(jī)新方式的滅火模式，將帶來(lái)消防隊(duì)員培訓(xùn)，消防部門和設(shè)備配置，消防滅火戰(zhàn)術(shù)制定等一系列的改變。甚至建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則也需要與新的滅火模式進(jìn)行相配合的改變。

4.2 無(wú)人機(jī)技術(shù)

作為一款消防應(yīng)急救援產(chǎn)品，需要考慮到貼合消防救援這一特殊用戶的使用方便性和火災(zāi)救援這一特殊應(yīng)用場(chǎng)景的緊急性，產(chǎn)品的可靠性和實(shí)用性。

消防無(wú)人機(jī)產(chǎn)品在大載重這一實(shí)用性要求下，技術(shù)上還需要充分考慮到模塊化，安全化，智能化以保證能1min內(nèi)滅火現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)，1min內(nèi)二次裝載，作業(yè)一次能實(shí)際撲滅百平方以上火災(zāi)，不產(chǎn)生次生災(zāi)害。

4.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

高層建筑消防無(wú)人機(jī)是橫跨無(wú)人機(jī)和消防裝備行業(yè)的一款產(chǎn)品，其產(chǎn)品銷售或者使用，是在最終取得消防行業(yè)認(rèn)證或者相關(guān)消防檢測(cè)單位出備的產(chǎn)品許可證為基礎(chǔ)，另建立一套行業(yè)或者企業(yè)級(jí)的高層建筑消防無(wú)人機(jī)產(chǎn)品配套和作業(yè)流程也是關(guān)鍵，需要政府應(yīng)急管理部門、無(wú)人機(jī)企業(yè)、院所與行業(yè)監(jiān)管部門共同努力探討。

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