趙強(qiáng)
摘要:在滅火救援過程中,無人機(jī)有靈活、準(zhǔn)確、高效的偵查特點(diǎn),對(duì)輔助決策具有重要作用。無人機(jī)能在復(fù)雜環(huán)境下保障通信暢通,回傳災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)情況,定位救援人員難以到達(dá)的災(zāi)害部位,推動(dòng)消防救援工作安全、高效開展?;诖?,文章探討了無人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及在消防通信中的意義,分析了無人機(jī)在消防通信中的有效應(yīng)用,研究了無人機(jī)在救援中的應(yīng)用實(shí)例,以此為提升消防通信的整體水平提供一定借鑒和參考。
關(guān)鍵詞:無人機(jī);消防通信;消防救援;災(zāi)情
無人機(jī),是無人駕駛飛行器的統(tǒng)稱。與載人飛機(jī)相比,無人機(jī)具有體積小巧、造價(jià)低廉、使用方便、對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì),尤其是在極端復(fù)雜環(huán)境下,利用無人機(jī)偵察能減少作戰(zhàn)偵察人員傷亡,提高消防救援的時(shí)效性。
我國(guó)無人機(jī)性能指標(biāo)不斷提升,日益令人矚目,已經(jīng)形成了品種齊全、功能多樣的完備系列,近年的珠海航展和北京航展成為中國(guó)無人機(jī)的最佳秀場(chǎng),“翼龍”“天翼”“夜鷹”“鷂鷹”“大疆”等多種型號(hào)、多種用途的無人機(jī)接連不斷研制展出,并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,發(fā)揮重要作用。國(guó)產(chǎn)無人機(jī)在軍用領(lǐng)域大放異彩的同時(shí),其用途逐漸從軍用領(lǐng)域向民用領(lǐng)域拓展。無人機(jī)在消防救援通信中具有重要意義。
消防領(lǐng)域使用的無人機(jī)可以在惡劣的自然條件下,利用簡(jiǎn)單條件低空飛行,能第一時(shí)間響應(yīng)、第一時(shí)間作業(yè),能夠在很短時(shí)間內(nèi)回傳現(xiàn)場(chǎng)情況,便于救災(zāi)指揮部掌握災(zāi)情,為消防救援隊(duì)伍進(jìn)行災(zāi)情分析、實(shí)施救援提供及時(shí)有效的決策參考。例如,在山地、隧道等復(fù)雜救援環(huán)境中,車輛無法通行,依靠人員徒步抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)耗時(shí)太長(zhǎng),而使用無人機(jī)很短時(shí)間內(nèi)就能完成巡查。消防救援隊(duì)伍在滅火救援中,越來越重視無人機(jī)的使用,圍繞滅火救援作戰(zhàn)不斷升級(jí)改造的無人機(jī),將有利于大幅減少消防員和群眾的傷亡,不斷提升消防救援隊(duì)伍滅火救援作戰(zhàn)能力和通信能力。
一、消防無人機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
當(dāng)前科研技術(shù)人員已經(jīng)把飛控平臺(tái)和前后臺(tái)視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)等技術(shù)應(yīng)用到了無人機(jī)當(dāng)中,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)的長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用,幫助工作人員完成空中監(jiān)控并實(shí)施輔助救援。在滅火救援行動(dòng)中,無人機(jī)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)火情報(bào)警和定點(diǎn)持續(xù)監(jiān)控以及智能分析等,具體來說,無人機(jī)在滅火救援行動(dòng)中的應(yīng)用具有以下幾方面技術(shù)優(yōu)勢(shì):
第一,較為機(jī)動(dòng)靈活。小型無人機(jī)重量較輕,通常在100kg以下,且操作人員較少,一到兩人便可完成對(duì)小型無人機(jī)的操作任務(wù)。由于小型無人機(jī)重量較輕,在消防救援活動(dòng)中能夠順利被攜帶至事故現(xiàn)場(chǎng),迅速投入到救援活動(dòng)中。另外,無人機(jī)的飛行速度控制方便,能夠?qū)崿F(xiàn)靈活機(jī)動(dòng),迅速到達(dá)指定地點(diǎn),并且反應(yīng)快,如果周圍無突出障礙物,無人機(jī)的起飛條件僅需要幾平方米的空地,對(duì)于環(huán)境條件較差的救援行動(dòng)意義重大。
第二,視野較為廣闊?,F(xiàn)階段,在無人機(jī)研發(fā)過程中,已經(jīng)嘗試將寬帶和數(shù)據(jù)鏈技術(shù)應(yīng)用其中,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于無人機(jī)技術(shù)拓寬了無人機(jī)的勘察視野,保障了無人機(jī)能全方位勘查現(xiàn)場(chǎng),即使在黑暗的環(huán)境中也能完成勘測(cè)任務(wù),這一操作較好地彌補(bǔ)了人工勘測(cè)的不足。若在無人機(jī)中配備熱成像和紅外等夜視功能,低空飛行時(shí)無人機(jī)還可以完成跟蹤拍攝任務(wù),這能提高消防部隊(duì)搶險(xiǎn)救援的工作效率。
第三,操作較為簡(jiǎn)單。一般情況下,操作者可利用遙控,通過遠(yuǎn)程視頻傳輸功能及控制系統(tǒng),操作無人機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、追蹤、勘察情況。在實(shí)際操作時(shí),用戶可根據(jù)自身需要,將無人機(jī)客戶端接入公共網(wǎng)絡(luò),以此拓寬無人機(jī)的操作途徑,實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)多種載體的有效控制,如利用平板電腦、手機(jī)等操作無人機(jī),將無人機(jī)操作便利化,使其更加便捷地服務(wù)于各個(gè)領(lǐng)域。
第四,較為安全可靠。無人機(jī)使用的限制條件少,環(huán)境要求低,即使在暴雨和高溫環(huán)境下也能實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用。具體到消防救援活動(dòng)中,無人機(jī)能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)救援中存在的短板,提高救援活動(dòng)的安全性。無人機(jī)通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的跟蹤拍攝,為消防事故救援決策的制定提供相應(yīng)的依據(jù),盡可能避免擴(kuò)大災(zāi)情,減少人員傷亡。
第五,適應(yīng)、生存能力強(qiáng)。無人機(jī)不用受人的因素限制,因此在極端惡劣的火場(chǎng)環(huán)境下,能夠更好完成任務(wù)并實(shí)現(xiàn)“零傷亡”的目標(biāo)。無人機(jī)在工作中沒有飛行員的參與,在設(shè)計(jì)無人機(jī)時(shí)也就不用考慮預(yù)留駕駛員位置,所以無人機(jī)的結(jié)構(gòu)具有較大靈活性,只要充分考慮其飛行動(dòng)力,在滿足空氣動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上盡可能滿足其豐富多樣的結(jié)構(gòu),還可以著重采用各類隱身措施,以此提高無人機(jī)防雷達(dá)、防紅外、防目視等方面的能力。由于無人機(jī)沒有駕駛員的過載承重力,在實(shí)際操作中可以依環(huán)境、地勢(shì)、場(chǎng)所、災(zāi)情等因素,靈活調(diào)整飛行動(dòng)作來進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)避和突防,這些特點(diǎn)使無人機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力得以提高。此外,無人機(jī)的起飛、著陸方式靈活多樣,受限制條件較少,普遍用于偵察、勘測(cè)的小巧型無人機(jī)均可采取各種方式進(jìn)行發(fā)射和回收(包括空中發(fā)射、空中回收),對(duì)起飛平臺(tái)的要求較低。
二、無人機(jī)在消防通信中的意義
目前已有的無人機(jī)能夠進(jìn)行精準(zhǔn)、直觀的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè),進(jìn)行全面的火場(chǎng)分析,獲取完整數(shù)據(jù),輔助指揮者制定解決方案,使事故得到及時(shí)、有效的救援。在消防通信工作中注重科技力量的應(yīng)用,可以有效提升消防救援隊(duì)伍的作戰(zhàn)效能。隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展,消防通信工作者意識(shí)到了無人機(jī)對(duì)工作效能提升的作用,他們漸次加大了無人機(jī)的應(yīng)用范圍。無人機(jī)集合了“遙測(cè)遙控技術(shù)、通信技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)等諸多優(yōu)勢(shì),”[1]其機(jī)身配有高分辨率的攝像頭,能夠根據(jù)操控者要求拍攝定位地區(qū)情況,并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸功能,與地勤保障系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合,進(jìn)而精準(zhǔn)、持久地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。無人機(jī)可以從多方位、多視角觀察火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng),實(shí)時(shí)傳輸偵察信息,為救援人員開展火場(chǎng)偵查、制定滅火救援方案、控制火情蔓延等工作提供有效的信息支援。在火災(zāi)救援中,無人機(jī)可以將事故現(xiàn)場(chǎng)與救援指揮者、指揮中心連接起來,使指揮者在最短的時(shí)間內(nèi)提取有價(jià)值的信息和數(shù)據(jù),對(duì)災(zāi)情做出預(yù)判,進(jìn)而制定救援方案,指揮救援活動(dòng)順利開展,也為戰(zhàn)勤提供良好保障,使其能夠及時(shí)掌握火情,并快速撤離災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng),避免傷亡情況的發(fā)生。在消防隊(duì)伍使用無人機(jī)進(jìn)行火場(chǎng)偵查與監(jiān)測(cè)、拋投救援物資等通信和救援工作中,無人機(jī)均發(fā)揮重要作用。
三、無人機(jī)在滅火救援通信中的應(yīng)用
首先,無人機(jī)能夠多角度觀察和實(shí)時(shí)反饋事故圖像信息。消防救援人員在抵達(dá)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)后,需要及時(shí)、全面了解現(xiàn)場(chǎng)情況,如事故地點(diǎn)、有無人員被困、最佳救援路線等信息。無人機(jī)可以開展災(zāi)情探測(cè),實(shí)時(shí)獲取事故現(xiàn)場(chǎng)多角度的視頻資料,對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域從不同高度、角度加以監(jiān)測(cè),獲取大量圖像數(shù)據(jù),然后借助無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息反饋到指揮員,便于消防隊(duì)伍了解災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)位置及具體情況,為制定救災(zāi)策略提供信息。在無人機(jī)反饋的圖像視頻中,指揮員能觀察到更廣泛的視野范圍,在開展救援活動(dòng)時(shí),指揮員可以通過無人機(jī)部署救援力量,避免偵查人員盲目涉險(xiǎn),有利于減少作戰(zhàn)人員傷亡和提升救援效率。
圖1? 無人機(jī)遠(yuǎn)程拍攝火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)
其次,無人機(jī)通信設(shè)備有較好的中繼和集成作用。在高海拔等通信條件惡劣的環(huán)境下,“利用無人機(jī)擔(dān)當(dāng)通信中繼,例如在地震、山岳等有通信阻斷的環(huán)境下,利用無人機(jī)集成轉(zhuǎn)信模塊,充當(dāng)臨時(shí)轉(zhuǎn)信臺(tái),從而使得極端環(huán)境下建立起無線通信的鏈路” [2],有助于無線信號(hào)的接收和傳輸。通過無人機(jī)加強(qiáng)消防通信,可以在通信模塊及時(shí)傳達(dá)語(yǔ)音指令,當(dāng)面對(duì)電話或者指令轉(zhuǎn)移的情況,同樣能夠在第一時(shí)間傳遞出準(zhǔn)確的信息。在同一臺(tái)無人機(jī)設(shè)備中,“可以傳輸圖像內(nèi)容、語(yǔ)音內(nèi)容、聲光信號(hào)等內(nèi)容,這種方式可以高效傳遞信息,而且具有較高的保真性能和抗干擾性能”[2],有利于促進(jìn)作戰(zhàn)溝通和交流。
圖2? 無人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)
最后,要正確認(rèn)識(shí)無人機(jī)的紅外探測(cè)功能。無人機(jī)在紅外探測(cè)模式下,可以探測(cè)和生成事故區(qū)域內(nèi)的溫度,形成溫度分布圖表面的溫度場(chǎng),并將這一信息及時(shí)傳遞給消防隊(duì)員,使救援人員充分了解到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的滅火情況,便于及時(shí)合理部署,調(diào)整滅火方案。但是在實(shí)戰(zhàn)中,這種具備紅外探測(cè)功能的無人機(jī)在傳輸畫面到后方指揮部時(shí)存在弊端,無法做到同步把握事故現(xiàn)場(chǎng)的災(zāi)情嚴(yán)重程度,現(xiàn)場(chǎng)指揮員觀察到的煙勢(shì)和火勢(shì)是有區(qū)分的,但無人機(jī)在紅外模式下,畫面成像以溫度為依據(jù),高溫濃煙也呈現(xiàn)類似火的效果,這就容易夸大火災(zāi)情勢(shì),誤導(dǎo)依托視頻指揮調(diào)度的后方指揮部人員。所以,后方指揮部這個(gè)“大腦”,在收到無人機(jī)傳輸?shù)募t外模式畫面后,也要同現(xiàn)場(chǎng)指揮員保持不間斷通信,聽取現(xiàn)場(chǎng)對(duì)災(zāi)情的描述,把無人機(jī)的高空“電子眼”同現(xiàn)場(chǎng)救援人員的平面“肉眼”看到的情況有效結(jié)合起來,才能做出正確的災(zāi)情判斷,制定完善、周密的戰(zhàn)斗方案。
四、無人機(jī)在滅火救援和通信保障中的應(yīng)用實(shí)例
2011年云南盈江地震后,低空無人機(jī)完成災(zāi)區(qū)航拍任務(wù),使救災(zāi)指揮部第一時(shí)間獲得了震后20km2、0.1m高分辨率的50分鐘的災(zāi)區(qū)航拍影像,并第一時(shí)間傳回北京,為國(guó)家實(shí)施災(zāi)害救援、進(jìn)行災(zāi)害評(píng)估和重建提供了可靠的決策依據(jù),其救援通信作用開始引起消防隊(duì)伍廣泛重視。
2021年鄭州暴雨,在處置地鐵積水事件時(shí),消防救援人員操控?zé)o人機(jī)鉆入隧道飛行數(shù)百米,為搶救人員探明道路并保障安全。在河南洪災(zāi)救援中,全國(guó)多地的隊(duì)伍帶著無人機(jī)火速援馳,把無人機(jī)參加消防救援的多樣化應(yīng)用推向了一個(gè)高峰。
2022年5月中旬,中部某省一機(jī)器配件公司廠房發(fā)生火災(zāi),起火建筑面積約6000m2,過火面積500m2,現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)猛烈伴有大量濃煙。廠房負(fù)責(zé)人對(duì)廠房?jī)?nèi)結(jié)構(gòu)、存放氣罐鋼瓶數(shù)量、氣體類型和基本情況均不熟悉。在警情處置中,消防救援站隨警出動(dòng)的無人機(jī)立即起飛升空,進(jìn)行多角度、全方位火場(chǎng)偵察,獲取了事故現(xiàn)場(chǎng)高空清晰圖像,并把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況反饋到指揮中心。指揮部依據(jù)在高空中看到的火災(zāi)態(tài)勢(shì)和火災(zāi)重點(diǎn)部位,引導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)參戰(zhàn)人員分配力量,開展火災(zāi)撲救,引導(dǎo)消防車輛合理行駛及停放,有效提升滅火效率,保障了消防救援人員的作戰(zhàn)安全,最大限度地保護(hù)了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
五、結(jié)語(yǔ)
消防無人機(jī)的有效應(yīng)用有助于事故現(xiàn)場(chǎng)和惡劣環(huán)境下建立起無線通信的鏈路,有效支持消防通信穩(wěn)步開展,給消防救援行動(dòng)提供有力支撐。實(shí)際應(yīng)用無人機(jī)的過程中,不僅能夠探測(cè)災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)情況、指揮現(xiàn)場(chǎng)救援行動(dòng),還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)災(zāi)情變化,切實(shí)保障通信效果。此外,在無人機(jī)紅外成像模式下,要注重與現(xiàn)場(chǎng)指揮員保持不間斷通信,利用好高空“電子眼”和平面“肉眼”,以便做出正確判斷,制定完善戰(zhàn)斗方案。
在消防通信的利用方面,消防救援隊(duì)伍需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)的采購(gòu),還要注重對(duì)無人機(jī)的操作培訓(xùn),保證無人機(jī)飛手?jǐn)?shù)量充足、技術(shù)過硬,不斷增強(qiáng)無人機(jī)在消防通信中的使用,使通信技術(shù)更加便捷,使消防隊(duì)伍能夠更好地保護(hù)好人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,消防救援隊(duì)伍將面臨更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。滅火救援作戰(zhàn)現(xiàn)場(chǎng)情況瞬息萬變,在處置過程中,消防無人機(jī)雖能輔助消防救援隊(duì)伍開展日常巡查、災(zāi)情偵查、實(shí)時(shí)追蹤等工作,但尚缺乏能夠開展精準(zhǔn)滅火、近火場(chǎng)執(zhí)行任務(wù)等需求的多功能消防無人機(jī)。囿于技術(shù)、工程、資金等條件的限制,這些無人機(jī)的開發(fā)工作還比較滯后,所以還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無人機(jī)的深度研發(fā),以滿足社會(huì)發(fā)展的需求。
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