周叢林

（上海市閔行區(qū)消防救援支隊(duì)，上海 201107）

0 引言

在我國(guó)無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)普遍運(yùn)用到日常生活生產(chǎn)的方方面面。不僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的飛機(jī)航拍技術(shù)玩具，在集成電路安全巡查、公共安全、環(huán)境檢測(cè)、數(shù)字現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以及影視全景航拍等許多領(lǐng)域都發(fā)揮了關(guān)鍵作用。受我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展與消防救援工作職能變化的影響，消防救援機(jī)關(guān)在進(jìn)行滅火救援工作時(shí)，需要面臨更大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和困難。因此，對(duì)無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用展開(kāi)更深層次的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中應(yīng)用的主要問(wèn)題

1.1 無(wú)人機(jī)續(xù)航與防爆能力較差

目前，無(wú)人機(jī)續(xù)航能力并不盡如人意，受到無(wú)人機(jī)儲(chǔ)電技術(shù)的影響，無(wú)人機(jī)若要增加續(xù)航時(shí)間、擴(kuò)大儲(chǔ)電總量，就必須增加電池?cái)?shù)量，增加機(jī)身重量，這不僅會(huì)犧牲無(wú)人機(jī)部分功能，還會(huì)加大運(yùn)行功耗。在電池達(dá)到一定數(shù)量后，續(xù)航時(shí)間提升，邊際效益減小，不能獲得預(yù)期成效。此外，無(wú)人機(jī)防爆能力也較低，火災(zāi)事故現(xiàn)場(chǎng)爆炸震蕩波、煙塵以及溫度等因素都會(huì)對(duì)無(wú)人機(jī)設(shè)備造成不利影響。由于一些無(wú)人機(jī)并未具有智能躲避障礙技術(shù)，在對(duì)爆炸風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)所展開(kāi)偵查檢測(cè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生墜機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 無(wú)人機(jī)兼容性差

在無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，消防無(wú)人機(jī)在滅火救援工作中的運(yùn)用愈發(fā)普遍。一些區(qū)域的消防救援機(jī)構(gòu)已經(jīng)把無(wú)人機(jī)添加到消防滅火救援設(shè)施內(nèi)，同時(shí)組織救援人員展開(kāi)了針對(duì)性訓(xùn)練。即使無(wú)人機(jī)設(shè)施在許多研究中都獲得了良好的成果，但是由于其研究、發(fā)展時(shí)間并不長(zhǎng)，加之兼容性較差，無(wú)人機(jī)配備大量功能模塊，在運(yùn)行過(guò)程中各模塊極易因互相干擾而無(wú)法展現(xiàn)出其實(shí)際效用。

2 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的主要特性

2.1 輕便性

無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、小巧的特性，不僅攜帶便捷，且十分堅(jiān)固，起飛與降落占用的空間并不大，具有良好的機(jī)動(dòng)性。

2.2 操作安全性

無(wú)人機(jī)拍攝系統(tǒng)可以在原場(chǎng)地進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并且非基站能夠?qū)嵤┚唧w遙控操作，規(guī)范使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，使其在各種災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)可以得到有效使用，以減少人員傷亡。此外，無(wú)人機(jī)拍攝系統(tǒng)同樣具備自動(dòng)旋轉(zhuǎn)懸停以及自動(dòng)起落、回收等一系列功能，操作簡(jiǎn)單、安全。

2.3 技術(shù)實(shí)效性

無(wú)人機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)視頻拍攝功能，保存4k 高清現(xiàn)場(chǎng)視頻與1200W 像素分辨率的現(xiàn)場(chǎng)高清圖片。同時(shí)，無(wú)人機(jī)的驅(qū)動(dòng)電池?zé)o論是攜帶，還是更換，都十分便捷，零件更換維修難度小且費(fèi)用低，技術(shù)人員通過(guò)初步培訓(xùn)就能夠迅速上手操作，使用難度較小[1]。

2.4 擴(kuò)大視野范圍

為了能夠滿足全方位無(wú)死角偵查的需求，現(xiàn)如今許多無(wú)人機(jī)都搭載廣角攝像機(jī)或是360°旋轉(zhuǎn)攝像頭，同時(shí)許多無(wú)人機(jī)能夠一起搭載多個(gè)攝像頭。由于無(wú)人機(jī)搭載攝像頭的分辨率相對(duì)較高，特別是在低空飛行的狀態(tài)下，能夠清楚地拍攝地面情況。因此，為了使其可以在各種條件下完成偵查工作，特別是惡劣條件下，比如洞穴、隧道、晚間以及坍塌的房屋等，對(duì)攝像頭安裝紅外裝置，開(kāi)拓視野范圍。

2.5 可靠性

若遇到帶有劇毒氣體、易坍塌設(shè)施以及易燃易爆物品等一系列危險(xiǎn)性較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)，以及泥石流、暴雨、高溫以及暴雪等惡劣氣候條件時(shí)，搜救效率會(huì)受到嚴(yán)重影響。但是，無(wú)人機(jī)不會(huì)受到環(huán)境因素的影響，借助技術(shù)人員操作，無(wú)人機(jī)拍攝系統(tǒng)可以全天候?qū)λ丫痊F(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)嚴(yán)格的監(jiān)控，不但能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)準(zhǔn)確的勘察與分析，還能夠確保搜救人員的人身安全不受威脅。

2.6 操作智能化

首先，環(huán)境感知和避障借助安裝障礙物感知系統(tǒng)傳感器和計(jì)算視覺(jué)技術(shù)，促使無(wú)人機(jī)具有感應(yīng)附近物體與智能避障的能力，使無(wú)人機(jī)在沒(méi)有GPS 信號(hào)環(huán)境下同樣可以準(zhǔn)確懸停與持續(xù)飛行[2]。其次，利用感應(yīng)追蹤確認(rèn)畫(huà)面，隨時(shí)對(duì)追蹤目標(biāo)進(jìn)行拆析。最后，無(wú)須借助專業(yè)飛行技術(shù)同樣能夠?qū)崿F(xiàn)飛行，僅需利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，結(jié)合點(diǎn)擊屏幕的方法，無(wú)人機(jī)便能夠按照計(jì)算機(jī)預(yù)設(shè)線路實(shí)現(xiàn)自主飛行，同時(shí)自動(dòng)避障。借助系統(tǒng)平臺(tái)與返航鍵，還可以在避障的同時(shí)，順利回到起點(diǎn)，確保無(wú)人機(jī)可以安全地回到操作人員手中。

3 無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的作用

3.1 有助于火場(chǎng)偵查

借助無(wú)人機(jī)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)實(shí)時(shí)偵查搜救工作，能夠精準(zhǔn)獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)總體損毀的高清實(shí)況圖像，有助于救援人員對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的損毀情況進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。而指揮人員同樣能夠借助打開(kāi)遙控火場(chǎng)指令設(shè)施的方式對(duì)無(wú)人機(jī)遙控航線與其高度予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以取得火苗位置的高清圖像，并立即借助無(wú)線將圖像與相關(guān)信息反饋給火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)指揮部，幫助指揮人員及時(shí)掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)火勢(shì)的發(fā)展情況，主要涉及當(dāng)前煙霧活動(dòng)范圍、火災(zāi)周圍面積以及地理坐標(biāo)等一系列數(shù)據(jù)信息。借助無(wú)人機(jī)設(shè)置紅外溫度探測(cè)遙控裝置，對(duì)火災(zāi)附近地區(qū)進(jìn)行全方位的紅外溫度探測(cè)，促使紅外溫度探測(cè)遙控設(shè)備不需要進(jìn)入火場(chǎng)就能夠掌握當(dāng)前的地表溫度，了解當(dāng)前火勢(shì)蔓延區(qū)域的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)分布情況，使指揮人員能夠及時(shí)掌握火災(zāi)救援進(jìn)度，在對(duì)滅火救援方案進(jìn)行調(diào)整的基礎(chǔ)上，安排其他救援人員對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)展開(kāi)應(yīng)急撲救工作。

3.2 有助于提高工作效率

首先，消防救援機(jī)構(gòu)借助大型無(wú)人機(jī)獲得的航拍結(jié)果能夠展開(kāi)宏觀對(duì)比跟蹤研究，準(zhǔn)確評(píng)估火災(zāi)損失情況，快速了解火場(chǎng)現(xiàn)狀及未來(lái)火勢(shì)。對(duì)于重大災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)而言，救援人員借助無(wú)人機(jī)航拍能夠擴(kuò)大視野范圍，為迅速規(guī)劃方案、迅速組織撤離以及戰(zhàn)勤安全保障工作的順利開(kāi)展提供信息支持。不僅有助于災(zāi)后恢復(fù)重建工作的正常進(jìn)行，還能使群眾合理抗災(zāi)、救災(zāi)，加強(qiáng)抗災(zāi)、救災(zāi)的質(zhì)量。并且借助無(wú)人機(jī)航拍結(jié)果獲取的相關(guān)信息，建設(shè)對(duì)應(yīng)的預(yù)警信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以保證抗災(zāi)信息的有效性[3]。其次，由于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況瞬息萬(wàn)變，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與追蹤，為消防滅火救援工作的快速進(jìn)行提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持。借助智能無(wú)人機(jī)能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與追蹤，同時(shí)借助無(wú)線信息反饋傳遞更多的數(shù)據(jù)信息，使指揮人員能夠及時(shí)了解火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)部情況，并對(duì)滅火救援方案做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確?；馂?zāi)救援工作的及時(shí)性與有效性。

3.3 有助于救援人員的人身安全

在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，合理應(yīng)用無(wú)人機(jī)，救援人員能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)予以準(zhǔn)確判斷，了解現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，同時(shí)編制行之有效的救援方案。救援人員到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，借助無(wú)人機(jī)拍攝能夠?qū)崟r(shí)掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)變化情況，不僅能夠避免出現(xiàn)二次災(zāi)害，還能進(jìn)行準(zhǔn)確指揮。與傳統(tǒng)機(jī)器人等一系列滅火救援設(shè)施相比，無(wú)人機(jī)在危險(xiǎn)系數(shù)更高的救援環(huán)境下更具有安全性，能夠確保救援人員的人身安全，降低防護(hù)服穿戴頻率。借助大型無(wú)人機(jī)能夠?qū)馂?zāi)情況進(jìn)行快速偵查，在此期間還可以實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角偵查，促使偵查效率得到有效提高，并取得更好的偵查結(jié)果，而指揮人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況安排現(xiàn)場(chǎng)救援的應(yīng)急工作。此外，無(wú)人機(jī)在進(jìn)行快速偵查時(shí)，還能防止偵查人員受到二次傷害，第一批救援人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的掌握并不全面，尤其是?；肥鹿尸F(xiàn)場(chǎng)，極易出現(xiàn)爆炸或中毒等一系列危險(xiǎn)事件，而無(wú)人機(jī)偵查可以對(duì)火災(zāi)情況予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，無(wú)需救援人員直接進(jìn)入更深區(qū)域進(jìn)行偵查[4]。

3.4 輔助救援

無(wú)人機(jī)的飛行操作呈現(xiàn)一定的靈活性，在搭載與使用其他設(shè)備時(shí)同樣表現(xiàn)出一定的靈活性。無(wú)人機(jī)能夠搭載的設(shè)備類型有很多，較為常見(jiàn)的有攝像頭、語(yǔ)言通話以及擴(kuò)音設(shè)備等，無(wú)人機(jī)還能輔助建設(shè)水上索道或是進(jìn)行高山搜索等相關(guān)活動(dòng)。為了不受可視性差的影響，需要搭載紅外溫度傳感器等；甚至可以搭載泡沫彈、救生衣以及救生圈等一系列能夠空投的緊急救援物資，確保受困人員的人身安全不受威脅。此外，無(wú)人機(jī)將火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)收集到的數(shù)據(jù)信息傳遞給指揮人員時(shí)，指揮人員能夠?qū)⒔邮盏降男畔?shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，為救援人員找到一條最佳救援路線。同時(shí)，指揮相關(guān)人員根據(jù)路線進(jìn)行逃離，保證救援人員與受困人員的人身安全。

3.5 有利于減小偵查成本

與大型飛機(jī)及消防車等傳統(tǒng)滅火救援設(shè)施相比，無(wú)人機(jī)具有質(zhì)量小、體積小的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)?；圃?，制造成本與采購(gòu)租賃成本都不高。每種無(wú)人機(jī)支持的掛接接口不能位移，具有良好的功能性與實(shí)用性。此外，無(wú)人機(jī)設(shè)備還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特性，若是在偵查期間發(fā)生故障，技術(shù)人員能夠在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)借助換件的空隙直接進(jìn)行維修，并且零件更換維修費(fèi)用較低，可以很好地節(jié)省無(wú)人機(jī)偵查成本[5]。

4 無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的實(shí)踐應(yīng)用

4.1 在輔助救援中的應(yīng)用

在進(jìn)行消防滅火救援行動(dòng)時(shí)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)具有體積小、飛行靈活的優(yōu)勢(shì)，能夠搭載部分救援設(shè)備，可以替代救援人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域開(kāi)展滅火救援工作。受消防救援類型多的影響，無(wú)人機(jī)型號(hào)也十分復(fù)雜，按照現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)的實(shí)際情況選擇不同類型的無(wú)人機(jī)。例如，在開(kāi)展滅火行動(dòng)時(shí)，可以選取承重較大的無(wú)人機(jī)，使其能夠搭載救生繩索、滅火設(shè)備與通信設(shè)備等，可以代替救援人員直接進(jìn)行滅火救援活動(dòng)。同樣能夠運(yùn)用多功能型號(hào)無(wú)人機(jī)聯(lián)合展開(kāi)火災(zāi)救援行動(dòng)，借助多架大載重?zé)o人機(jī)建設(shè)逃生通道，確保被困人員及時(shí)脫困；在開(kāi)展救援活動(dòng)時(shí)，火情大小與火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況不同，搭載的滅火設(shè)施同樣有所差異。無(wú)人機(jī)能夠?qū)ξ醇皶r(shí)進(jìn)行救援的受困人員提供緊急救生物資，確保受困人員的生命安全。面對(duì)較大火場(chǎng)時(shí)，受困人員通常不能正確找到逃生方向，借助無(wú)人機(jī)喊話功能，可以帶領(lǐng)受困人員逃離危險(xiǎn)地帶，進(jìn)一步提升救援質(zhì)量與效率[6]。

4.2 在災(zāi)情監(jiān)控中的應(yīng)用

借助無(wú)人機(jī)的合理使用，救援人員能夠?qū)Σ荒苓M(jìn)入的區(qū)域采取遠(yuǎn)程救援，因?yàn)榛饎?shì)發(fā)展變幻莫測(cè)，無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)偵查能夠把火勢(shì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)反饋給后方救援人員，實(shí)時(shí)監(jiān)控火情，利用實(shí)時(shí)傳送的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面，編制一套行之有效的滅火救援方案，采取適宜的救援方法，減小火災(zāi)損失。

4.3 在災(zāi)情偵察中的應(yīng)用

在出現(xiàn)火災(zāi)后，受建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響，現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)因素較多，往往不能及時(shí)進(jìn)行救援，但是借助無(wú)人機(jī)偵查技術(shù)，能夠幫助進(jìn)入火場(chǎng)的救援人員準(zhǔn)確找到安全位置，減少救援人員的傷亡。無(wú)人機(jī)可以停留在火場(chǎng)上空進(jìn)行實(shí)時(shí)偵查，而后方救援人員可以對(duì)火災(zāi)實(shí)況進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與總結(jié)，快速判斷火場(chǎng)中有無(wú)易燃易爆危險(xiǎn)品，及時(shí)對(duì)火場(chǎng)救援人員做出躲避提醒[7]；借助搭載的風(fēng)向測(cè)定設(shè)備，能夠?qū)︼L(fēng)向與風(fēng)力進(jìn)行測(cè)算。同時(shí)，在后方構(gòu)建相應(yīng)的火勢(shì)發(fā)展預(yù)測(cè)模型，為救援行動(dòng)的快速開(kāi)展?fàn)幦「鄷r(shí)間。借助搭載的喊話系統(tǒng)，可以對(duì)附近居民做出預(yù)警通知，防止火災(zāi)誤傷，提高火災(zāi)偵查工作的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用成果有目共睹，可以在實(shí)時(shí)偵查火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的同時(shí)，對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，為救援方案編制、救援路線設(shè)計(jì)以及救援位置的選擇提供支持，保證救援工作的順利開(kāi)展。然而，根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，無(wú)人機(jī)在消防滅火救援工作中的應(yīng)用依舊存在許多不足，對(duì)消防救援滅火工作效率與質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，在進(jìn)行消防滅火救援時(shí)，必須對(duì)無(wú)人機(jī)的合理使用予以足夠重視，加強(qiáng)消防救援能力，在保證救援人員生命安全的基礎(chǔ)上，減小火災(zāi)傷亡與損失。