李二飛

（重慶市榮昌區(qū)消防救援支隊(duì)，重慶 402400）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，人工智能、大數(shù)據(jù)計(jì)算都已呈現(xiàn)在人們的生活中，智能化、信息化和自動(dòng)化的時(shí)代已經(jīng)向我們大跨步走來(lái)，無(wú)人機(jī)就是新科技下的產(chǎn)兒。目前，無(wú)人機(jī)已經(jīng)被越來(lái)越多的人熟知，在消防救援領(lǐng)域中，由于無(wú)人機(jī)體積小、機(jī)動(dòng)性高，操控簡(jiǎn)易、方便等特點(diǎn)，使得它們能夠在復(fù)雜環(huán)境中飛行和執(zhí)行任務(wù)，如高層建筑、山區(qū)、森林等。無(wú)人機(jī)還可以快速部署和操作，減少了人力和時(shí)間成本，提高了救援響應(yīng)速度，為后續(xù)消防人員快速救援提供了有利的保障。

1 無(wú)人機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)景

無(wú)人機(jī)（Unmanned Aerial Vehicle，簡(jiǎn)稱無(wú)人機(jī)或無(wú)人機(jī)器）是一種由無(wú)線電遙控控制的設(shè)備，有一些無(wú)人機(jī)是程序員通過(guò)編程來(lái)進(jìn)行操控的，因此又被稱為遙控駕駛航空器。由于無(wú)人機(jī)的體積小、航程遠(yuǎn)以及無(wú)人駕駛的優(yōu)勢(shì)，成為全球高新技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。無(wú)人機(jī)的應(yīng)用廣泛涵蓋了軍事、民用、商用等多個(gè)領(lǐng)域，逐漸顯露出強(qiáng)有力的市場(chǎng)潛力。

近年來(lái)，在現(xiàn)代城市中火災(zāi)事故的頻率和規(guī)模越來(lái)越大，而傳統(tǒng)的消防救援方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代需求了，因此，空中飛行器技術(shù)已經(jīng)成為新的消防救援工具。在消防救援中，無(wú)人機(jī)因高效、快速、安全等特點(diǎn)，受到越來(lái)越多消防部門的使用和關(guān)注。消防部門主要將無(wú)人機(jī)用于對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行快速測(cè)量、監(jiān)測(cè)和掌握火勢(shì)動(dòng)態(tài)。他們通過(guò)無(wú)人機(jī)中的高清相機(jī)和熱像儀來(lái)拍攝清晰的空中圖像，及時(shí)傳遞火場(chǎng)信息和數(shù)據(jù)，指導(dǎo)消防部門進(jìn)行尋找火源、撲救火災(zāi)等工作。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)在所有的無(wú)人機(jī)都配置了定位系統(tǒng)、自航系統(tǒng)、地面指揮系統(tǒng)、空中拍攝系統(tǒng)和信息傳輸多系統(tǒng)來(lái)更好地進(jìn)行救援，無(wú)人機(jī)在消防救援中具有以下優(yōu)點(diǎn)。

2.1 智能化

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量不斷提高，對(duì)安全問(wèn)題更加重視，因此，無(wú)人機(jī)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是火災(zāi)救援方面，為消防人員帶來(lái)了巨大幫助。當(dāng)前，通過(guò)將無(wú)人機(jī)應(yīng)用與智能化技術(shù)相結(jié)合，無(wú)人機(jī)的飛行性能得到了極大的提升，使其具備了獨(dú)立工作的能力，同時(shí)也增強(qiáng)了其起降時(shí)的安全性，從而為無(wú)人機(jī)在消防領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了有利的條件。

2.2 精準(zhǔn)定位

無(wú)人機(jī)的高精度到達(dá)預(yù)設(shè)目標(biāo)點(diǎn)，為消防救援的順利高效實(shí)施提供了有力保障。目前，我國(guó)正處于城市化建設(shè)發(fā)展階段，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層建筑越來(lái)越多，這對(duì)消防工作提出了新要求。在進(jìn)行滅火救援時(shí)，精準(zhǔn)控制起火點(diǎn)是確保整個(gè)火災(zāi)情況得到有效控制的關(guān)鍵所在。隨著智能技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，消防救援中已經(jīng)開(kāi)始采用先進(jìn)的科技手段來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)起火點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。消防員可以通過(guò)智能控制無(wú)人機(jī)，在地面屏幕上實(shí)時(shí)獲取火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)情況，從而更加高效地定位火源。此外，無(wú)人機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)火場(chǎng)環(huán)境的監(jiān)控和定位，并將這些信息及時(shí)傳輸給相關(guān)部門。在消防站，用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊屏幕上的起火點(diǎn)，將無(wú)人機(jī)引導(dǎo)至指定位置，同時(shí)無(wú)人機(jī)還能夠智能規(guī)避障礙物，自主導(dǎo)航，并執(zhí)行火災(zāi)救援人員下達(dá)的各項(xiàng)指令。

2.3 視覺(jué)追蹤

利用智能化技術(shù)，無(wú)人機(jī)得以追蹤特定范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)圖像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像的高度跟蹤。該系統(tǒng)采用了基于圖像處理算法的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)視頻信息的處理，包括火焰檢測(cè)、目標(biāo)物體分割及特征點(diǎn)匹配等功能。智能識(shí)別系統(tǒng)已被安裝于無(wú)人機(jī)內(nèi)部，使得無(wú)人機(jī)能夠捕捉并識(shí)別火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)圖像。一是可以對(duì)火災(zāi)信息進(jìn)行采集后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。在符合規(guī)定的范圍內(nèi)取得有效的圖像和數(shù)據(jù)，以確保信息的準(zhǔn)確性和可靠性。二是可以對(duì)火災(zāi)發(fā)生后的視頻信息進(jìn)行分析，并將結(jié)果傳輸給消防部門，為滅火救援提供重要參考依據(jù)。三是可以進(jìn)行固定地點(diǎn)的拍攝，也可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)跟蹤拍攝，這樣可以更詳細(xì)地記錄火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況。通過(guò)對(duì)不同類型火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的煙霧特點(diǎn)及特征信息進(jìn)行分析，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定位火源位置。此外，還可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的鎖定、縮小和擴(kuò)大，以便更加便捷地獲取和處理關(guān)鍵區(qū)域。利用無(wú)人機(jī)搭載遙感設(shè)備能夠?qū)饒?chǎng)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)布相關(guān)信息，以便消防人員第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。通過(guò)將遙感技術(shù)與無(wú)人機(jī)相結(jié)合，火災(zāi)區(qū)的圖像獲取變得更加高效便捷，從而為消防救援提供了充足的時(shí)間資源。無(wú)人機(jī)運(yùn)用智能傳感技術(shù)感知障礙物的存在，并將其信息傳輸至智能系統(tǒng)，智能系統(tǒng)能夠識(shí)別和判斷障礙物的大小和位置，從而靈活躲避障礙物，消除復(fù)雜環(huán)境所帶來(lái)的不良影響，確保無(wú)人機(jī)的安全，以更好地為消防救援服務(wù)。

2.4 視野開(kāi)闊

隨著現(xiàn)代攝像技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)人機(jī)與攝像系統(tǒng)的融合，使得無(wú)人機(jī)的拍攝視野和范圍得到了更廣泛的拓展。在滅火救援中，利用攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能及時(shí)獲取火場(chǎng)信息，而且還可以對(duì)火情做出正確判斷，從而減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。該攝像頭可實(shí)現(xiàn)全方位的360°旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，支持多角度拍攝火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的全景圖像。由于攝像頭采用了高像素設(shè)計(jì)，因此其擁有很高的分辨率，從而大大提高了滅火效率。無(wú)人機(jī)的拍攝和呈現(xiàn)效果得到了顯著提升，這要?dú)w功于攝像頭所呈現(xiàn)的高清畫(huà)質(zhì)，通過(guò)無(wú)線傳輸方式與地面消防隊(duì)進(jìn)行信息交互，使得消防員能夠更加深入地了解火災(zāi)的細(xì)節(jié)和情況。此外，紅外線式攝像頭為其提供了夜間圖像采集，從而輔助消防救援工作更加便利，因此，無(wú)人機(jī)的性能和效用得到了極大的提升。

在消防救援中，各種搜救任務(wù)層出不窮，有些地方的消防員難以到達(dá)，而無(wú)人機(jī)則因其高度的機(jī)動(dòng)性和靈活性，能夠在飛行時(shí)實(shí)現(xiàn)靈活的轉(zhuǎn)彎，此外，無(wú)人機(jī)的體積和性能也更適合于小范圍的搜索救援，克服了惡劣的環(huán)境條件，從而保障了消防員的人身安全。

3 無(wú)人機(jī)消防救援中的硬件設(shè)備

無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于滅火救援中，能夠及時(shí)促進(jìn)并提高救援的火災(zāi)撲滅率以及救援效率，更好地應(yīng)對(duì)不同場(chǎng)景狀況下的滅火救援任務(wù)。主要應(yīng)用有以下幾種模塊。

3.1 傳感器

無(wú)人機(jī)配備各種傳感器，包括煙霧傳感器、氣體傳感器、紅外熱像儀、高清攝像機(jī)等。這些傳感器能夠感知火災(zāi)環(huán)境中的煙霧、氣體濃度、熱點(diǎn)等信息，為消防救援提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持。

3.2 攝像系統(tǒng)

高清攝像機(jī)和紅外熱像儀是常見(jiàn)的無(wú)人機(jī)攝像系統(tǒng)。高清攝像機(jī)可以提供清晰的實(shí)時(shí)圖像，用于火災(zāi)監(jiān)測(cè)和被困者搜索。紅外熱像儀則能夠探測(cè)火源和人體熱量，在夜間或煙霧較大的環(huán)境中提供額外的信息。

3.3 遙控系統(tǒng)

遙控系統(tǒng)包括遙控器和無(wú)人機(jī)本身的通信接收器。遙控器通過(guò)無(wú)線信號(hào)與無(wú)人機(jī)進(jìn)行通信，控制其飛行、操作攝像頭等功能。通信接收器則負(fù)責(zé)接收和解碼遙控指令，確保無(wú)人機(jī)的穩(wěn)定飛行和指令執(zhí)行。

3.4 航電系統(tǒng)

航電系統(tǒng)由飛行控制主板、陀螺儀、加速度計(jì)等組成，用于控制無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)、穩(wěn)定性和導(dǎo)航能力。它們通過(guò)飛行控制算法和傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)懸停、避障、路徑規(guī)劃等功能。

3.5 電池和動(dòng)力系統(tǒng)

電池是無(wú)人機(jī)的能量來(lái)源，提供電力驅(qū)動(dòng)無(wú)人機(jī)飛行。當(dāng)前常用的電池技術(shù)包括鋰聚合物電池（LiPo），其具有高能量密度和輕量化的特點(diǎn)，以滿足無(wú)人機(jī)長(zhǎng)時(shí)間飛行的需求。

3.6 數(shù)據(jù)鏈路與通信設(shè)備

數(shù)據(jù)鏈路用于與指揮中心或其他救援人員進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)無(wú)線通信設(shè)備，無(wú)人機(jī)可以將收集的圖像、視頻、傳感器數(shù)據(jù)等發(fā)送給地面站，以支持指揮決策和信息共享（表1）。

表1 無(wú)人機(jī)在消防救援中的模塊參數(shù)

綜述，無(wú)人機(jī)在消防救援中的硬件分析主要涉及傳感器、攝像系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、電池和動(dòng)力系統(tǒng)，以及數(shù)據(jù)鏈路與通信設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備。這些硬件的優(yōu)化和集成將提高無(wú)人機(jī)的性能和能力，實(shí)現(xiàn)更有效的消防救援行動(dòng)。

4 無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模及在消防滅火救援中的具體應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的諸多領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。2021年，我國(guó)應(yīng)急救援無(wú)人機(jī)市場(chǎng)規(guī)模約為4200萬(wàn)元，2022年增長(zhǎng)為4810.8萬(wàn)元。無(wú)人機(jī)運(yùn)行成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需要的機(jī)械零部件相對(duì)較少，無(wú)論是拆卸、更換還是維修都十分方便。而且無(wú)人機(jī)的操作技術(shù)較為簡(jiǎn)單，訓(xùn)練周期較短，都可以快速熟悉掌握，不同于大型飛行設(shè)備，不需要專用的跑道，起降要求較低，在消防滅火救援中的具體應(yīng)用如下。

4.1 火災(zāi)監(jiān)測(cè)和情報(bào)搜集

無(wú)人機(jī)配備高清相機(jī)和熱像儀，可以飛越火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行高效偵測(cè)。在火災(zāi)苗頭剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)的拍攝裝置、高清圖像、視頻和熱點(diǎn)圖等詳細(xì)信息，快速準(zhǔn)確地定位火點(diǎn)位置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火勢(shì)擴(kuò)散情況，采取相應(yīng)疏散措施，制定滅火方案。

4.2 搜救定位和識(shí)別

無(wú)人機(jī)配備紅外熱像儀和攝像頭，可以快速搜索被困人員的位置。熱像儀可以檢測(cè)到人體的體溫差異，快速幫助救援人員準(zhǔn)確定位，攝像頭可以提供目標(biāo)圖像，用于確認(rèn)被困者的安全狀態(tài)。

4.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

無(wú)人機(jī)可以配備氣體傳感器和其他環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，通過(guò)收集火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的氣體濃度、溫度等數(shù)據(jù)，幫助救援人員評(píng)估火災(zāi)的危險(xiǎn)程度，確保他們的安全，并制定相應(yīng)的救援策略。

4.4 通信支持和聯(lián)絡(luò)服務(wù)

無(wú)人機(jī)可以搭載通信設(shè)備，作為移動(dòng)中繼站提供通信支持。在通信網(wǎng)絡(luò)受損或無(wú)法覆蓋的區(qū)域，無(wú)人機(jī)可以確保救援人員與指揮中心之間的及時(shí)溝通，協(xié)助指揮和協(xié)調(diào)救援行動(dòng)。

4.5 交通指揮和疏導(dǎo)

無(wú)人機(jī)可以用于交通指揮和疏導(dǎo)，特別是在大型火災(zāi)場(chǎng)景或交通事故中。它們可以飛越交通擁堵區(qū)域，通過(guò)搭載LED屏幕或揚(yáng)聲器等設(shè)備，向駕駛員提供實(shí)時(shí)交通信息和路線指示，減少救援時(shí)間和交通壓力。

4.6 物資運(yùn)輸和投遞

無(wú)人機(jī)可以用于物資的快速運(yùn)輸和投遞，如藥品、食品、水等。在緊急情況下，無(wú)人機(jī)可以通過(guò)空投或精確投遞將必要的物資送達(dá)到被困區(qū)域，滿足受困人員的基本需求。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，無(wú)人機(jī)在消防滅火救援中的應(yīng)用可分為機(jī)載飛行系統(tǒng)、機(jī)載控制系統(tǒng)和地面處理系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)以其無(wú)人駕駛、機(jī)動(dòng)靈活、全天候的優(yōu)勢(shì)，可執(zhí)行高危作業(yè)和輔助科學(xué)撲救指揮。未來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無(wú)人機(jī)的功能和應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多樣化和智能化，其在火災(zāi)預(yù)防撲救等工作中必將得到更廣泛有效的應(yīng)用。