段治良

[摘 要]無(wú)人機(jī)應(yīng)用在消防救援中具有機(jī)動(dòng)快速、成本低廉、維護(hù)簡(jiǎn)單、載荷多樣等眾多優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火情全天候監(jiān)控、遠(yuǎn)距離中繼通信以及輔助應(yīng)急救援等。文章分析總結(jié)了消防應(yīng)急通信的特點(diǎn)，并針對(duì)無(wú)人機(jī)在消防應(yīng)急通信保障中的應(yīng)用和發(fā)展前景進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]無(wú)人機(jī);消防應(yīng)急通信保障;發(fā)展前景

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.14.098

[中圖分類號(hào)]P231[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2020）14-0-02

0? ? ?引 言

近年來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)應(yīng)用、遙感等技術(shù)不斷完善，無(wú)人機(jī)作為一種新型技術(shù)裝備開始應(yīng)用在消防領(lǐng)域。傳統(tǒng)的地面通信設(shè)施雖然具有覆蓋面廣等優(yōu)勢(shì)，但是如果在火場(chǎng)或自然災(zāi)害中，地面通信將無(wú)法有效發(fā)揮作用。而衛(wèi)星通信雖然對(duì)環(huán)境的要求較低，但是衛(wèi)星通信需要使用專業(yè)的通信設(shè)備，無(wú)法深入普及。而利用無(wú)人機(jī)自身具有的空中巡邏偵查、火場(chǎng)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)回傳等功能，可以為消防救援人員提供全面、準(zhǔn)確且及時(shí)的火場(chǎng)信息，為做出正確決策提供可靠的數(shù)據(jù)保障。

1? ? ?消防應(yīng)急通信的特點(diǎn)

1.1? ?實(shí)時(shí)性

消防通信保障的任務(wù)與人民的生命財(cái)產(chǎn)具有直接關(guān)系，因此，應(yīng)急通信保障的實(shí)時(shí)性對(duì)消防救援工作十分關(guān)鍵，必須將災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的畫面、聲音以及數(shù)據(jù)信息等在第一時(shí)間回傳至各級(jí)決策和指揮機(jī)構(gòu)?；诖?，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)建立由點(diǎn)到面的網(wǎng)狀應(yīng)急通信體系，保障整個(gè)救援及時(shí)進(jìn)行，并順利完成救援。圖1為無(wú)人機(jī)應(yīng)急移動(dòng)通信系統(tǒng)示意圖。

1.2? ?可靠性

消防救援人員每天承擔(dān)的任務(wù)非常多，其救援工作現(xiàn)場(chǎng)多為高層建筑、人員密集的場(chǎng)所、地下建筑以及石油化工工廠等，具有一定的危險(xiǎn)性，而消防救援人員在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，會(huì)受當(dāng)?shù)氐牡缆贰⑼ㄐ性O(shè)施等局限，救援現(xiàn)場(chǎng)的通信易受設(shè)備架設(shè)不便、噪聲干擾、火場(chǎng)高溫、水下作業(yè)等眾多復(fù)雜因素影響，導(dǎo)致消防應(yīng)急通信存在較大難度，如在泥石流、臺(tái)風(fēng)、高溫、暴雨等特殊環(huán)境下。彌補(bǔ)傳統(tǒng)救援短板是無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)，能夠保障救援官兵的人身安全。如果使用具備一定承載能力的無(wú)人機(jī)，可以向事故現(xiàn)場(chǎng)快速運(yùn)送緊急救援物資，如牽引繩索等，提升現(xiàn)場(chǎng)的救援能力。

2? ? ?無(wú)人機(jī)在消防應(yīng)急通信保障中的應(yīng)用與發(fā)展前景

2.1? ?多路音視頻通信

目前，許多消防救援隊(duì)伍開始在消防指揮調(diào)度網(wǎng)中接入無(wú)人機(jī)并搭載相應(yīng)的音視頻圖傳設(shè)備、通信模塊，以實(shí)現(xiàn)圖像與聲音方面的實(shí)時(shí)傳輸。利用無(wú)人機(jī)能夠采集救援現(xiàn)場(chǎng)的全景圖像與聲音，然后將數(shù)據(jù)信息傳遞到指揮中心，并由指揮中心做出決策，是消防應(yīng)急通信保障的重要組成部分。無(wú)人機(jī)視頻終端可以利用安全網(wǎng)閘和4G等與平臺(tái)對(duì)接，而圖像綜合管理平臺(tái)網(wǎng)的服務(wù)器則會(huì)從4G接入平臺(tái)得到無(wú)人機(jī)采集到的視頻、圖像等資料，并將其傳遞給流媒體分發(fā)服務(wù)器。除此之外，利用無(wú)人機(jī)技術(shù)，大大提高了消防通信的質(zhì)量，且無(wú)人機(jī)技術(shù)不僅可以減少操作人員，增加點(diǎn)位，還可以實(shí)時(shí)同步傳輸圖像，有效提高整個(gè)應(yīng)急通信系統(tǒng)的效率。圖2為無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)與地面移動(dòng)通信網(wǎng)互連示意圖。

2.2? ?大區(qū)遙感監(jiān)測(cè)與應(yīng)急照明應(yīng)用

消防救援人員在執(zhí)行大區(qū)域的救援任務(wù)時(shí)，必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行偵查。而傳統(tǒng)的遙感測(cè)繪以及無(wú)人機(jī)圖像采集均可以為大區(qū)域救援提供有效的支撐作用。與衛(wèi)星遙感相比，無(wú)人機(jī)遙感搭載平臺(tái)存在較大的局限性，無(wú)法為消防救援人員提供更好的圖像精度;再加上無(wú)人機(jī)體積小、質(zhì)量輕，抗風(fēng)性能較差;另外，由于載荷、自重等方面的制約，導(dǎo)致無(wú)人機(jī)的慣性大、飛行穩(wěn)定性存在較大局限，存在擺動(dòng)、顛簸以及傾斜等情況，加之發(fā)動(dòng)機(jī)的共振，導(dǎo)致測(cè)量設(shè)備出現(xiàn)持續(xù)震動(dòng)情況，不利于后期校正工作。但是，通過(guò)采用較多數(shù)量的無(wú)人機(jī)，增加無(wú)人機(jī)終端的數(shù)量，降低人工操作成本，可以使遙感數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采集多點(diǎn)化，且可以實(shí)現(xiàn)自校正同步操作，最大限度地改善無(wú)人機(jī)應(yīng)用在消防應(yīng)急通信中的載荷不足、震動(dòng)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差等問(wèn)題。同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，提高了無(wú)人機(jī)采集數(shù)據(jù)的精確度，使救援人員獲得更加精準(zhǔn)的偵查結(jié)果。除此之外，無(wú)人機(jī)還具有夜間大區(qū)域照明的作用，通過(guò)搭載照明設(shè)備與供電設(shè)備，對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行有效的航程規(guī)劃或利用無(wú)人機(jī)懸停技術(shù)，能夠拓寬救援可視范圍。

2.3? ?高空送物、高空喊話

在執(zhí)行高溫、高空以及混亂環(huán)境下的任務(wù)時(shí)，如果可以在被困人群和消防救援人員之間搭建聯(lián)系平臺(tái)，那么救援任務(wù)將更有針對(duì)性。而無(wú)人機(jī)通過(guò)搭載擴(kuò)音器、拾音器等裝置，并通過(guò)移動(dòng)通信鏈路將其他通信鏈路與控制中心建立聯(lián)系，獲得被困人員的相應(yīng)信息。另外，無(wú)人機(jī)還具有送物功能，通過(guò)無(wú)人機(jī)可以將呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、藥品等救援物資送到被困人手中，提高被困人員的生存能力，保障人民群眾的生命安全。在水上救援或山域救援中，現(xiàn)有的拋投器在使用環(huán)境和范圍上存在很大的局限性，且精度差，而使用無(wú)人機(jī)輔助投擲繩索或運(yùn)載關(guān)鍵設(shè)備，采取小繩拉大繩的方式搭建救援通道，與被困人員之間建立溝通交流平臺(tái)。

2.4? ?室內(nèi)利用通信設(shè)施引導(dǎo)人員疏散

近年來(lái)，消防救援人員不斷出現(xiàn)傷亡事件，而通過(guò)分析可以得知，消防救援人員的傷亡情況與室內(nèi)火災(zāi)或?yàn)?zāi)難性事故救援等具有密切關(guān)聯(lián)。因此，對(duì)于消防應(yīng)急通信，必須保障室內(nèi)偵查和室內(nèi)通信，但這兩項(xiàng)工作難度很大，需要全面應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)。目前，我國(guó)主要有以下幾種無(wú)人機(jī)目標(biāo)跟蹤技術(shù)。

2.4.1? ?視覺跟蹤

在硬件端安裝一個(gè)微型攝像頭以及小型裝置，并將該設(shè)備與無(wú)人機(jī)進(jìn)行連接，使無(wú)人機(jī)具有視覺分析能力，可以識(shí)別周圍環(huán)境中的障礙，實(shí)現(xiàn)避障目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)物體進(jìn)行360度的環(huán)繞拍攝和追蹤拍攝，與移動(dòng)目標(biāo)之間保持一定的距離。

2.4.2? ?帶GPS的遙控器

消防救援人員在執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中，攜帶具有GPS模塊的遙控器開展救援工作，除了可以使無(wú)人機(jī)與自己保持距離外，還可以對(duì)無(wú)人機(jī)執(zhí)行相關(guān)操作。救援人員可以控制無(wú)人機(jī)跟隨自己開展救援，并利用無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)音頻、視頻的信號(hào)傳遞，與指揮中心加強(qiáng)聯(lián)系。除此之外，還能夠預(yù)先設(shè)置無(wú)人機(jī)，加入避障以及室內(nèi)導(dǎo)航等功能，疏散被困群眾。

2.4.3? ?跟隨GPS模塊

隨著具有GPS模塊的手機(jī)、手表或其他可穿戴設(shè)備的開發(fā)普及，消防救援人員可以攜帶這些設(shè)備，使無(wú)人機(jī)通過(guò)這些設(shè)備巡航搜救。

2.5? ?擴(kuò)展通信區(qū)域

在消防通信中應(yīng)用無(wú)人機(jī)的實(shí)質(zhì)是擴(kuò)展通信區(qū)域。而利用無(wú)人機(jī)能夠與自組網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，擴(kuò)展通信范圍。通過(guò)在無(wú)人機(jī)中設(shè)置匯聚機(jī)，使無(wú)人機(jī)充當(dāng)指揮官的角色，并由指揮人員操作路由機(jī)以及終端機(jī)，由消防救援人員操作，實(shí)現(xiàn)通信區(qū)域擴(kuò)展。

3? ? ?結(jié) 語(yǔ)

本文主要對(duì)消防應(yīng)急通信保障的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，歸納了無(wú)人機(jī)應(yīng)用在消防應(yīng)急通信保障中的作用并展望了應(yīng)用前景。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，相信未來(lái)無(wú)人機(jī)應(yīng)用將由當(dāng)前的被動(dòng)化、單任務(wù)化向自組織、多任務(wù)方向發(fā)展。通過(guò)運(yùn)用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在無(wú)人機(jī)技術(shù)的支持下可以建立高空、地下、室內(nèi)以及水域等多個(gè)環(huán)境下的應(yīng)急通信保障體系，為消防救援人員執(zhí)行急難險(xiǎn)重任務(wù)提供技術(shù)保障。

主要參考文獻(xiàn)

[1]李懷義.論無(wú)人機(jī)集群技術(shù)在消防應(yīng)急通信保障中的應(yīng)用前景

[J].中國(guó)新通信，2018（24）：43-44.

[2]丁兆領(lǐng).消防無(wú)人機(jī)應(yīng)用探討[J].探索科學(xué)，2016（9）：197.

[3]郭浩.淺析無(wú)人機(jī)在消防救援中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（10）：94-95.

[4]楊宇，武迪，高洋，等.無(wú)人機(jī)在應(yīng)急衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)新通信，2017（16）：117.

[5]金京濤.無(wú)人飛行器在消防應(yīng)急救援領(lǐng)域的應(yīng)用探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2016（8）：1139-1142.