魏偉

消防救援支隊(duì)，山東泰安，271000

0 引言

隨著我國(guó)建筑技術(shù)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)也在不斷復(fù)雜化，導(dǎo)致部分建筑起火后消防救援隊(duì)伍難以及時(shí)進(jìn)行滅火救援，而且高層建筑一旦在較高樓層起火，受到建筑結(jié)構(gòu)的限制，人力難以及時(shí)到達(dá)高樓層進(jìn)行人工滅火，高層建筑滅火本身也承擔(dān)著較大的風(fēng)險(xiǎn)和隱患，發(fā)生意外就可能造成消防人員的傷亡，因此我國(guó)消防救援隊(duì)伍積極結(jié)合現(xiàn)代科技的優(yōu)勢(shì)，對(duì)滅火救援手段不斷更新，利用無人機(jī)高空監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)無人機(jī)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，輔助滅火救援活動(dòng)。但是目前無人機(jī)在消防方面應(yīng)用還不夠廣泛，無人機(jī)技術(shù)和實(shí)際應(yīng)用的方式還具有完善空間，需要對(duì)此進(jìn)行更加深入的研究。

1 我國(guó)消防滅火救援無人機(jī)介紹

1.1 常見的消防無人機(jī)類別

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民群眾生活水平得到提高，所以我國(guó)無人機(jī)的使用已經(jīng)不僅僅限制在較為專業(yè)的領(lǐng)域，人民群眾日常生活中也能夠接觸到許多無人機(jī)，但消防方面對(duì)無人機(jī)的類別有著較為嚴(yán)格的分類，根據(jù)分類不同，無人機(jī)具有不同有優(yōu)勢(shì)范圍。一般無人機(jī)主要分為兩類，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式的不同分為使用汽油或是石油能源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也有大量電動(dòng)的無人機(jī)。利用汽油作為無人機(jī)能源在消防過程中能夠盡可能延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，滿足對(duì)建筑進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間滅火和監(jiān)控的需求，但是汽油類無人機(jī)一旦發(fā)生任何的操作失誤或是墜機(jī)的情況，就可能造成“火上澆油”，驅(qū)動(dòng)能源將會(huì)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)造成第二次破壞，進(jìn)而引發(fā)更大的火情甚至爆炸[1]。

1.2 消防使用無人機(jī)的原因

隨著我國(guó)建筑技術(shù)的升級(jí)，我國(guó)的高層建筑越來越多，但是高層建筑卻面臨著諸多安全問題，防火和滅火救援便是高層建筑長(zhǎng)期難以解決的重點(diǎn)問題，雖然我國(guó)針對(duì)高層建筑防火制度進(jìn)行了不斷的優(yōu)化，盡可能降低建筑起火的可能性，但是日常生活中難免出現(xiàn)意外，導(dǎo)致建筑起火，所以消防救援必須針對(duì)此類建筑制定新的滅火救援方案，提高消防救援的速度，減少火災(zāi)中的人員傷亡。因此消防使用無人機(jī)逐漸在我國(guó)消防方面使用越來越多，由于無人機(jī)能夠進(jìn)行高空飛行，而且專業(yè)的無人機(jī)設(shè)備具有高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠在高空中對(duì)高層建筑進(jìn)行觀測(cè)，便于消防人員對(duì)火情進(jìn)行了解，不需要消防員進(jìn)入建筑內(nèi)部進(jìn)行火情進(jìn)行觀察，避免因?yàn)閷?duì)建筑和火情不了解出現(xiàn)傷亡。無人機(jī)整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但是我國(guó)已經(jīng)具有了許多優(yōu)秀的無人機(jī)設(shè)備（如圖2、圖3），消防隊(duì)伍只需要根據(jù)自身的需求對(duì)無人機(jī)進(jìn)行相應(yīng)監(jiān)控設(shè)備的安裝，而且監(jiān)控設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，整體費(fèi)用較低，相較于高層消防用具“云梯”成本大幅度降低。同時(shí)無人機(jī)小巧便攜，在使用過程中也能夠在狹窄區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作，即使火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)濃煙滾滾，也能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最大限度對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了解，讓消防隊(duì)伍快速掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)和火情。

2 消防滅火救援使用無人機(jī)的優(yōu)勢(shì)

2.1 成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

常見的消防滅火設(shè)備必須具備良好的安全性和防火性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)滅火救援活動(dòng)需要消防員進(jìn)入火場(chǎng)進(jìn)行滅火，所以必須保證消防人員的安全。但是無人機(jī)設(shè)備的使用可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，消防員不需要直接進(jìn)入火場(chǎng)，對(duì)消防員的安全有足夠的保障，而且我國(guó)科技與機(jī)械制作都具有良好的水平，我國(guó)無人機(jī)的制作方式也越來越多，整體成本有明顯下降，因此無人機(jī)的制作成本低廉，在安全方面只需要保證設(shè)備具有良好的防火性，在監(jiān)測(cè)和救援過程中不需要關(guān)注消防員的安全，導(dǎo)致設(shè)備制作的關(guān)注點(diǎn)較少，設(shè)備減少不必要的裝置和零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度降低，而且消防隊(duì)伍根據(jù)對(duì)消防救援的需求，優(yōu)化無人機(jī)結(jié)構(gòu)，增加高精度監(jiān)測(cè)、輔助救火功能、精準(zhǔn)定位功能等，讓消防隊(duì)伍對(duì)無人機(jī)使用能夠更加方便，而且因?yàn)橄廊藛T對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自主改造，能夠更加清晰地了解無人機(jī)的結(jié)構(gòu)，即使無人機(jī)發(fā)生故障，消防人員也可以根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的了解進(jìn)行自主維修，進(jìn)一步減少無人機(jī)的維護(hù)費(fèi)用[2]。

2.2 操作容易、監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)

無人機(jī)設(shè)備對(duì)于使用者的專業(yè)素養(yǎng)并沒有嚴(yán)格的要求，即使消防人員沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，也能夠?qū)o人機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單操作，如果對(duì)無人機(jī)有更多的專業(yè)要求，可以由消防隊(duì)員進(jìn)行簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)，就能夠掌握無人機(jī)的復(fù)雜操作，即使需要學(xué)習(xí)也不需要花費(fèi)過多時(shí)間，相較于其他消防使用設(shè)備無人機(jī)操作更加簡(jiǎn)單容易。雖然普遍使用的無人機(jī)沒有良好的監(jiān)測(cè)設(shè)備，但是消防人員可以進(jìn)行自主改裝，增加高精度的監(jiān)控設(shè)備，滿足消防使用對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控需求，而且傳統(tǒng)人工消防滅火救援需要消防人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，但現(xiàn)代建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，非常容易出現(xiàn)大量濃煙，影響消防人員能見度，如果再次發(fā)生意外消防人員很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，而且建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況，也影響消防人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)。無人機(jī)在消防方面優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備小巧，能夠?qū)?fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)節(jié)性勘測(cè)，如果消防人員因?yàn)樵O(shè)備出現(xiàn)坍塌，無法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，可以使用無人機(jī)進(jìn)入狹窄區(qū)域，對(duì)火災(zāi)點(diǎn)進(jìn)行近距離勘測(cè)。

2.3 聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)、信息快傳

消防救援合作不僅需要消防人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)制定計(jì)劃，還需要進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮，指揮人員必須對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行充分了解后才能進(jìn)行指揮工作，但是進(jìn)行人工消防勘測(cè)，信息傳輸需要較長(zhǎng)時(shí)間，一旦耽誤時(shí)間就可能造成火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)二次爆炸，因此，需要利用無人機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控傳輸功能進(jìn)行實(shí)時(shí)的信息傳輸。而且部分無人機(jī)設(shè)備本身具有可靠的系統(tǒng)平臺(tái)，在平臺(tái)中能夠進(jìn)行功能更換，便于無人機(jī)對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，甚至對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)繪，能夠使火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況第一時(shí)間反饋到救援指揮部，對(duì)滅火救援活動(dòng)進(jìn)行快速調(diào)整，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)和火災(zāi)情況，盡可能減少消防人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查而造成的人員傷亡[3]。

3 滅火救援對(duì)無人機(jī)技術(shù)要求

3.1 安全性

由于無人機(jī)的類別不同，部分無人機(jī)會(huì)使用汽油作為設(shè)備能源，使用對(duì)此類消防使用無人機(jī)設(shè)備具有更多的安全性要求，如果設(shè)備本身安全性不足，一旦在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘查過程中受到火情影響，就可能發(fā)生墜毀，而無人機(jī)設(shè)備內(nèi)部的汽油可能會(huì)引發(fā)更大的火情，而且汽油引發(fā)的火災(zāi)滅火手段可能與建筑本身滅火手段不同，所以汽油燃燒對(duì)滅火救援造成嚴(yán)重阻礙。因?yàn)橄朗褂玫臒o人機(jī)所面對(duì)的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)非常復(fù)雜，可靠的安全性才能保證無人機(jī)在救援活動(dòng)中發(fā)揮充足的作用，否則可能影響滅火救援活動(dòng)的搶救時(shí)間，對(duì)于消防人員及居民和建筑本身而言都具有不利影響。

3.2 可靠性

雖然無人機(jī)不需要消防人員直接進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)使用，但是設(shè)備本身也需要具有良好的可靠性，才能保證消防人員通過操作無人機(jī)能夠?yàn)闇缁鹁仍顒?dòng)帶來可靠幫助，使無人機(jī)在消防方面發(fā)揮足夠的作用。除了無人機(jī)質(zhì)量需要具備良好可靠性以外，其技術(shù)也需要滿足消防對(duì)滅火救援活動(dòng)的需求，在傳統(tǒng)的消防滅火救援過程中，最大的問題是救援人員在濃煙滾滾的情況下，不能對(duì)起火建筑進(jìn)行充分勘測(cè)，因此，無人機(jī)首先需要在監(jiān)控方面進(jìn)行升級(jí)，保證監(jiān)控能在能見度低的情況下進(jìn)行勘測(cè)，而且監(jiān)控設(shè)備還需要針對(duì)起火濃煙情況進(jìn)行分析，可以利用其他探測(cè)和定位技術(shù)，保證設(shè)備能夠?qū)馂?zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分勘測(cè)[4]。

3.3 兼容性

常見的普通類型無人機(jī)在功能方面并不能完全滿足消防需求，所以，消防類無人機(jī)需要在傳統(tǒng)無人機(jī)基礎(chǔ)上增加其他設(shè)備，導(dǎo)致無人機(jī)必須具有良好的兼容性，能夠?qū)ζ渌O(shè)備進(jìn)行兼容，帶動(dòng)其他設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行，才能夠滿足消防救援的需求。但是由于對(duì)無人機(jī)的制作方法與技術(shù)方面會(huì)有一定差距，因此，無人機(jī)系統(tǒng)方面需要具備良好兼容性，不論消防隊(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)或是改裝，保證系統(tǒng)能夠與新增的設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)共通，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行快速傳輸，由無人機(jī)設(shè)備整體帶動(dòng)其他功能的實(shí)現(xiàn)，保證消防過程中能夠更好地滿足消防人員的滅火需求，并且不斷提高無人機(jī)自身設(shè)備技術(shù)水平，在面對(duì)復(fù)雜火情時(shí)也能夠積極應(yīng)對(duì)。

4 在滅火救援活動(dòng)中對(duì)無人機(jī)進(jìn)行合理應(yīng)用

4.1 觀察火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況

無人機(jī)最基礎(chǔ)的作用在于能夠在高空進(jìn)行監(jiān)控勘測(cè)，在目前消防救援過程中所使用的設(shè)備只有云梯和直升機(jī)能夠進(jìn)行高空作業(yè)，無人機(jī)是除二者以外，能夠滿足低成本、高效率、監(jiān)測(cè)精度高的唯一設(shè)備，因此，無人機(jī)在滅火救援現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)和最重要的功能是對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀察。消防救援隊(duì)伍在到達(dá)高層建筑火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，無法進(jìn)行快速的火災(zāi)情況診斷，所以可以利用無人機(jī)升到高空后對(duì)火災(zāi)情況進(jìn)行觀察，并且在合適的情況下，操控?zé)o人機(jī)進(jìn)入建筑內(nèi)部，對(duì)起火地點(diǎn)周邊情況進(jìn)行觀察，利用無人機(jī)小巧快速的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)狹窄區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，觀察起火情況，掌握主要的起火點(diǎn)，便于消防人員直接進(jìn)入起火點(diǎn)進(jìn)行滅火，同時(shí)通過設(shè)備所攜帶的各類檢測(cè)儀器，對(duì)火災(zāi)內(nèi)部濃煙情況進(jìn)行診斷，為消防人員提供參考[5]。

4.2 提供救援決策計(jì)劃

無人機(jī)所搭載的系統(tǒng)可以通過對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)及建筑結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息搭建三維立體模型，為消防人員提供決策與救援計(jì)劃，因?yàn)閮H通過肉眼對(duì)無人機(jī)所傳輸?shù)谋O(jiān)控畫面進(jìn)行判斷，也無法完全保證消防人員在滅火過程中能夠掌握足夠信息，所以需要無人機(jī)提供可靠的信息，并制定相應(yīng)的救援計(jì)劃，才能盡可能保證滅火救援開展過程中，消防人員按照相應(yīng)計(jì)劃進(jìn)行行動(dòng)，進(jìn)一步減少發(fā)生意外的可能性。消防人員在對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化及選擇，無人機(jī)類別時(shí)需要考慮無人機(jī)所搭載的系統(tǒng)平臺(tái)及其功能應(yīng)用，通過選擇具有良好技術(shù)水平的無人機(jī)系統(tǒng)，能夠利用其計(jì)算能力對(duì)建筑數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，并且搭建模型，指揮救援活動(dòng)的開展。

4.3 輔助火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)救援

高層建筑起火后，救援人員不能搭載電梯到達(dá)高樓層，而且部分建筑防火救援設(shè)備安裝不到位，如果救援人員不攜帶充足的滅火設(shè)備進(jìn)入建筑，就無法開展救援活動(dòng)，但是攜帶大量滅火設(shè)備爬樓梯到達(dá)高樓層，對(duì)消防人員體力消耗極大，因此，可以利用具備一定負(fù)載能力的無人機(jī)向高樓層運(yùn)輸救援設(shè)備，減少救援人員攜帶設(shè)備的重量，盡可能加快救援速度。而且部分樓層發(fā)生火災(zāi)后，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)坍塌，可能造成人員被困，可以利用無人機(jī)搬開壓在被困人員身上的各種材料，加快救援速度。而且因?yàn)榻ㄖl(fā)生火災(zāi)后會(huì)產(chǎn)生大量濃煙，影響救援人員視線，即使消防員在現(xiàn)場(chǎng)呼叫被困人員，也很難進(jìn)行方向辨認(rèn)，因此可以借助無人機(jī)進(jìn)行照明，并且通過無人機(jī)的音響設(shè)備指揮被困人員有序撤離，減少消防隊(duì)員進(jìn)行人員疏散撤離的時(shí)間。

4.4 遠(yuǎn)程傳輸火災(zāi)信息

部分大型火災(zāi)指揮人員無法第一時(shí)間到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，也可能受到各類因素影響，無法直接觀察火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況，因此需要通過無人機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，利用監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)圖像傳輸，并利用設(shè)備鎖搭載系統(tǒng)的計(jì)算及三維模型等技術(shù)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行繪制。指揮部門能夠第一時(shí)間掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況，能夠?yàn)楹笃谥贫ň仍桨柑峁椭?，大大縮減信息傳輸所耗費(fèi)的時(shí)間，不需要進(jìn)行人工信息傳輸，同時(shí)，也能夠保證信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

4.5 定位預(yù)測(cè)火情情況

火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況瞬息萬變，救援人員進(jìn)入建筑進(jìn)行滅火時(shí)，不能預(yù)測(cè)火災(zāi)的未來走向，但是無人機(jī)設(shè)備在高空進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過程中，不僅可以掌握火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)情況，也能夠?qū)夂驐l件及風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量，借助測(cè)量數(shù)據(jù)，可以系統(tǒng)地對(duì)火情情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的火災(zāi)隱患，引導(dǎo)救援人員對(duì)危險(xiǎn)火點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)滅火，或是及時(shí)避開可能發(fā)生爆炸的火災(zāi)點(diǎn)，減少消防人員的傷亡情況。同時(shí)，無人機(jī)監(jiān)控設(shè)備也能夠?qū)馂?zāi)點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，使救援人員能夠及時(shí)找到起火點(diǎn)并進(jìn)行滅火救援[6-7]。

5 結(jié)語

綜上所述，雖然我國(guó)科技已經(jīng)到達(dá)較高水平，消防救援也對(duì)無人機(jī)進(jìn)行了應(yīng)用，但是由于無人機(jī)目前在我國(guó)消防救援中的使用還不夠廣泛，實(shí)際使用過程中還需要注意操作問題和防火問題，因此導(dǎo)致無人機(jī)救火覆蓋范圍較小，還有較大的發(fā)展空間。