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。本文通過對國內(nèi)高層建筑火災(zāi)撲救的難點分析，總結(jié)和歸納了大載荷工業(yè)無人機在高層建筑火災(zāi)撲救應(yīng)用上的突出優(yōu)勢，詳細(xì)探討了無人機滅火裝備使用的火災(zāi)場景和可以運用的滅火戰(zhàn)術(shù)，用于滅火的難點，對今后無人機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：無人機? 消防裝備? 高層建筑? 火災(zāi)

1? 引言

伴隨我國城市化進(jìn)程越來越快，人口集中和密集程度越來越高，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)展相對緩慢，

特別是針對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，火情往往無法得到控制，給人民的生命財產(chǎn)帶來極大損害，同時火災(zāi)救援的武警官兵戰(zhàn)士的生命安全也同樣無法保障。

2019.4.15法國巴黎圣母院火災(zāi)，高層極難撲救，文物損失殆盡（見圖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。社會影響極大（見圖2）。

據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2017年全國共接報火災(zāi)28.1萬起，亡1390人，傷881人，直接財產(chǎn)損失36億元，共接警118.9萬起，出動人員1311.5萬人次、出動車輛224.8萬輛次;2018年全國共接報火災(zāi)23.7萬起，亡1407人，傷798人，直接財產(chǎn)損失36.75億元，接警出動115.7萬起，出動消防救援人員1273.2萬人次，出動消防車輛219.3萬輛次;截至2019年6月，傷亡624人，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)14.64萬起，直接財產(chǎn)損失15.7億元，統(tǒng)計情況如圖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%（見圖4）。

2? 高層火災(zāi)的撲救痛點

雖然近年來人類科技的發(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。即火勢蔓延速度快，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產(chǎn)損失。

傳統(tǒng)的云梯+消防車模式存在著實際使用過程中的痛點：（1）百米數(shù)量級高層消防車，價格動輒千萬以上、配置數(shù)量有限;（2）實際可操作性差，高空作業(yè)穩(wěn)定性不足，晃動極大，人員站不穩(wěn)，高壓水槍難以控制;（3）同時設(shè)備使用和維護(hù)的成本巨大，橋梁橋洞路面通過性差，很多建筑物的消防回轉(zhuǎn)通道也難以滿足。（4）準(zhǔn)備時間和展開時間也較長。經(jīng)常出現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場“進(jìn)不去”“展不開”“夠不著”的問題。因此，在消防車平臺上集成大載荷無人機將消防滅火設(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? 消防無人機在高層火災(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，使用無人機對火情檢測，生命探測、應(yīng)急出動、救援設(shè)備拋投等眾多領(lǐng)域就行輔助滅火。通過空中視角給滅火方案制定提供最真實的依據(jù)。

當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時，使用無人機進(jìn)行災(zāi)情偵查。一是可以無視地形和環(huán)境，做到機動靈活開展偵查，特別是一些急難險重的災(zāi)害現(xiàn)場，偵查小組無法開展偵查的情況下，無人機能夠迅速展開偵查。二是通過無人機偵查能夠有效提升偵查的效率，第一時間查明災(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、易燃易爆等危險環(huán)境中，又能全面、細(xì)致掌握現(xiàn)場情況。四是集成偵檢模塊進(jìn)行檢測。比如集成可燃?xì)怏w探測儀和有毒氣體探測儀，對易燃易爆、化學(xué)事故災(zāi)害現(xiàn)場的相關(guān)氣體濃度進(jìn)行遠(yuǎn)程檢測，從而得到危險部位的關(guān)鍵信息。

3.2 直接滅火

研發(fā)大載重的滅火飛行平臺，通過搭載滅火消防栓等設(shè)備，對高層火情實施有效控制和撲滅。在高層滅火實施過程中，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，開展消防滅火無人機系統(tǒng)研究，保障高層建筑人民生命財產(chǎn)安全，擁有巨大的社會效益。

高層建筑火災(zāi)撲救作業(yè)急需大載重消防滅火無人機，百公斤級以上，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：滅火無人機控制高層火情，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、濃煙等危險災(zāi)害事故現(xiàn)場;火災(zāi)中期：多機組合滅火戰(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)。

如我院某型消防無人機是針對高層建筑滅火救援，研發(fā)的大載荷八旋翼電動無人直升機，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（見圖5）。

應(yīng)用場景設(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)，展開迅速，操作簡便的優(yōu)勢。

3.3 滅火戰(zhàn)術(shù)

無人機針對高層建筑滅火戰(zhàn)術(shù)方法可分為單機單架次，單機多架次，雙機組合，多機組合滅火戰(zhàn)術(shù)及與舉高類消防車協(xié)同作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)方法。利用無人機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，實現(xiàn)快速滅火。

首先，在起火區(qū)域下方和下方墻體的平臺出噴灑專用滅火藥劑，防止火勢向下蔓延。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，防止火勢向兩側(cè)蔓延。最后無人機在保持于建筑物足夠安全距離，且無人機產(chǎn)生的氣流不會對火場煙氣產(chǎn)生擾動的狀態(tài)下，對燃燒區(qū)域直接噴射滅火。

（1）組合方式實施滅火：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)滅火行動時，可采用系留無人機帶高壓液體滅火裝置，在實施燃燒區(qū)域上部噴灑或滅火時，為了避免高壓液體管受高溫作用，則保持無人機的機動性，可采用儲壓液體滅火裝置進(jìn)行機動噴灑作業(yè)（見圖6）。

（2）內(nèi)攻為主，內(nèi)外夾擊，以圍為主，圍移結(jié)合：無人機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)點是快速展開，靈活機動，與消防隊員內(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）無人機可配置三種滅火載荷：儲壓干粉滅火裝置的優(yōu)點是可以迅速控制火勢，滅火效率高，缺點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，也可開火噴涂外墻專用滅火藥劑，缺點是受風(fēng)力影響較大，儲壓水泵滅火裝置優(yōu)點是機動靈活，可以在有人員空間進(jìn)行滅火，缺點是滅火效率沒有儲壓干粉滅火裝置高。

作業(yè)方式可有以下幾種：

（1）單機單架次作業(yè)，可根據(jù)火場情況，在確定室內(nèi)區(qū)域無生命情況下，選擇儲壓干粉滅火裝置對火勢進(jìn)行快速壓制和滅火，對于火勢較大，多個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壓滅火裝置滅火，對有可能室內(nèi)存在人員的不得選用儲壓干粉滅火裝置作業(yè)。

（2）單機多架次作業(yè)?？筛鶕?jù)火場情況，立足發(fā)揮無人機三種滅火裝置的優(yōu)勢，系統(tǒng)的有針對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）雙機組合作業(yè)。兩款無人機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)時當(dāng)建筑兩個及以上側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時，兩架無人機高層建組滅火裝備應(yīng)停放在不同的建筑側(cè)面各自獨立實施作業(yè)。分片作業(yè)是當(dāng)建筑的一個側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時，兩架無人機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，分片獨立對建組上方區(qū)域?qū)嵤缁鹱鳂I(yè)，防止相互干擾;分工作業(yè)是對于檢測外保溫層火災(zāi)。兩架無人機高層建筑滅火裝備應(yīng)當(dāng)個負(fù)責(zé)燃燒區(qū)域一側(cè)的火勢控制，交叉作業(yè)是指當(dāng)建筑的一個側(cè)面發(fā)生火災(zāi)時，兩部無人機高層建筑滅火裝備對同一區(qū)域火災(zāi)進(jìn)行輪番起飛作業(yè)。

4? 無人機用于滅火的難點

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)計避難層，以利于高層消防救援，采用大載荷消防無人機新方式的滅火模式，將帶來消防隊員培訓(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 無人機技術(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)用場景的緊急性，產(chǎn)品的可靠性和實用性。

消防無人機產(chǎn)品在大載重這一實用性要求下，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)場展開，1min內(nèi)二次裝載，作業(yè)一次能實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)

高層建筑消防無人機是橫跨無人機和消防裝備行業(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)級的高層建筑消防無人機產(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、無人機企業(yè)、院所與行業(yè)監(jiān)管部門共同努力探討。

參考文獻(xiàn)

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