在我看来,消防(fáng)救援中(zhōng)的无人机(jī),更像是一个充(chōng)满(mǎn)勇气和能力的英(yīng)雄,它(tā)是无畏的,也(yě)是无私的,在它的作战(zhàn)领空战斗到.后(hòu)一刻,然(rán)后安静的返航,不需要一(yī)点掌声,等待下一次付出。

随着无人机技术的日趋成熟和航空摄影技(jì)术的进(jìn)一步拓(tuò)展,我国民用(yòng)无人机应用(yòng)领域日(rì)益广泛,包括:摄影测(cè)量、应急救灾、公共 、资源勘探、环(huán)境监测、自然灾(zāi)害监测与评估、城市规划与市政管(guǎn)理、林火病(bìng)虫害防护与监测等。当(dāng)前,我国(guó)消防部队面临着日益(yì)复杂的灭火救援和社会(huì)救助形势,对各类地(dì)震救(jiù)援、抗洪抢险、山岳(yuè)救助及大跨度或高层火灾等情况,传统(tǒng)现(xiàn)场侦查手段的局限性已日益(yì)凸显。如何有(yǒu)效实施消防预警和现场侦测,并迅速、准确处置灾情显得尤为重(chóng)要(yào)。我国无人机应(yīng)用技术及系(xì)统解决方案的成熟运用,使得无人侦察机平台结合视频(pín)、红外等监(jiān)控及传送设备(bèi),通过空中(zhōng)对复杂地形和复杂结构建筑进行火灾隐患巡查、现场救援指挥(huī)、火情侦测及(jí)防控(kòng)成为消防部队新的(de)选(xuǎn)择。
一、无人(rén)机工作原理(lǐ)
无人机是一种以无线电遥控和(hé)自(zì)备程序控制装置操(cāo)纵(zòng)的非载人飞行器,它具备体(tǐ)积小、造价低、使用方便、对环(huán)境(jìng)要求低等优点,并整(zhěng)合了无线图像传输系统,具备相当的自主(zhǔ)控制、飞行规划及图像传输能力。 如图1所示,目前商用及军(jun1)用无人机系(xì)统可分为以(yǐ)下几个子系统(tǒng):地面指挥控制系统、无人机飞行平台、空(kōng)中视频监控平台、微(wēi)波无线实时(shí)图像传输系统、GPS导(dǎo)航及自动(dòng)驾驶系统、 大(dà)容(róng)量锂聚合物供电单(dān)元、3G图传中继(jì)链(liàn)路(lù)等(děng)。
二、无(wú)人机的技术优(yōu)势
由(yóu)于(yú)采用了技术**的飞(fēi)控(kòng)平台及前后台视频监控传输系统,配(pèi)合 的飞行(háng)及地勤保障(zhàng)系统,无人机可对(duì)地(dì)面实施完备的长时间空中监控,从而实现(xiàn)较(jiào)低的综合(hé)成本对传统手段无(wú)法涉足的(de)区域进行实时监控和辅助救援,其智能化和**性突(tū)出体(tǐ)现在巡查路径(jìng)规划、智能分析、定点持(chí)续(xù)监控、火情报警等,并且(qiě)在制定应急预(yù)案、建(jiàn)立快速响应机(jī)制、现场火(huǒ)情存档与取证等(děng)方面充分发挥技术防范手段的重要作(zuò)用。其技术优势有:
(一)机动灵活。小型无人机(jī)一(yī)般只有100千克以下的重(chóng)量,依托飞行控件(jiàn)就可以对(duì)其(qí)进行(háng)操控,只需要(yào)1-2人就(jiù)可以完成此(cǐ)类操(cāo)作任务。在(zài)道路(lù)不畅(chàng),交通中(zhōng)断的情况下,徒步就可(kě)以携带至灾害事故现场,且(qiě)起飞条件很简单,对(duì)地(dì)形(xíng)无要求,加上无人机携(xié)带方便,所(suǒ)以具有很强的灵活(huó)性。此外,无人机的飞行速度易于控制,转弯半(bàn)径小,机动性好,可以灵活机(jī)动控制(zhì)飞行(háng)方向,机载摄像(xiàng)头也可以(yǐ)跟踪拍摄对象;无人机还(hái)能快速到达指定地(dì)点(diǎn),反应能(néng)力快捷,对(duì)环境(jìng)和气候(hòu)条件也有很强经(jīng)浙江消防总队对(duì)“上(shàng)合组织(zhī)”演(yǎn)练(liàn)期间(jiān)的实际(jì)测试,无人(rén)机在6级风力(lì)下(xià)完成飞(fēi)行任务,受阴雨天气等条件限制比大(dà)型(xíng)载人飞机要小的(de)多(duō);其(qí)起飞条(tiáo)件只(zhī)需要几(jǐ)平米空地,周(zhōu)围无突出障碍物即可,在低空(kōng)作业时(shí),受气(qì)候条(tiáo)件限制非常小(xiǎo),获取影(yǐng)像的速度非常快,可在(zài)5公里范围内(nèi)稳定可靠发(fā)挥(huī)侦查(chá)作用。

(二)视(shì)野 。无人机通过宽带、数据链技(jì)术(shù)可以实现超视(shì)距控制,从而具有很(hěn) 的视野,依据现场需求,可以从(cóng)不(bú)同角度、不同的距离在不同的光线条件下进(jìn)行作(zuò)业。既可(kě)以实现在高(gāo)空对目标进行全(quán)局(jú)性拍摄,也可以调整距(jù)离和角度,按需抓拍(pāi)对现场决策有(yǒu)重要(yào)帮助的关(guān)键因素。通(tōng)过远程控制无人机和摄像头,可以根据实际需求实时采集图像,尤其是在低空飞行时,无人机跟踪拍摄能力极(jí)强,使用(yòng)机(jī)载摄像头获取的图像分辨(biàn)率(lǜ)很高(gāo)(可(kě)以(yǐ)达到0.1米),如果配备热视(shì)或红外等夜视功能,其收(shōu)录(lù)的视频将更(gèng)加 。这样(yàng)的方式为实现灾害(hài)事故现场实时空中监控提供了有(yǒu)力**,能有效提升消防部队抢险救援的侦(zhēn)查能力。

(三)操作简单(dān)。从(cóng)技术层(céng)面上看,无人机的远程视频传输与控制系(xì)统通过网络和(hé)接口接入地面(miàn)站,通过(guò)运营商光(guāng)纤接入公网,因此(cǐ),只需通过遥控摄像(xiàng)机及其辅助设备(镜头(tóu)、云台等),就能直接观看无人机的摄像头实时视频。通常,用户只需通过遥控器来实现(xiàn)无人(rén)机的所有(yǒu)动作,通(tōng)过远程视频传输与(yǔ)控制系(xì)统对现(xiàn)场情况一目了然,以实现远程、方便的(de)全方位监(jiān)控(kòng);当客(kè)户端(duān)(包括PC和(hé)手(shǒu)机)在接入(rù)公网后,用户可以通过PC、平板电脑或者是手机等(děng)多种形(xíng)式的载体实现对无(wú)人机的控制。从应用层(céng)面(miàn)上看,无人机的实际(jì)操作也并不复杂(zá),只要(yào)掌(zhǎng)握好(hǎo)飞行、音视频(pín)控制和其他(tā)兼容模块的操作,便能发挥效能。

(四) 可(kě)靠。无论面对暴雨、高(gāo)温、台(tái)风、泥石(shí)流等恶(è)劣(liè)的天气环境;或者易燃易爆(bào)、塌陷(xiàn)、有毒等严重事故灾害现场;抑或山岳、峡谷、沟壑等(děng)极端地理环境,无人机技术能有效规避传统灭火救援行动中存在(zài)的短板,可 消防官(guān)兵的自身(shēn) 。并能(néng)通过对现场情况的跟拍、追踪,为事故处(chù)置的指(zhǐ)挥决策提供(gòng) 可靠的依据(jù),能够.大限度地控(kòng)制(zhì)灾情发展,减少灾情(qíng)的损失,减少人员伤亡。
三、无人机在消防部队实战中(zhōng)的应用前(qián)景
结合消防部队的实战需求,无人机的运用可以解决以下四方面的问题:
(一)灾情侦查。当灾害发生时,使用无(wú)人机进(jìn)行灾情侦(zhēn)查,一(yī)是(shì)可以无视地形和环境,做到机动灵活开展侦(zhēn)查(chá),特(tè)别是一些(xiē)急难险(xiǎn)重的灾害(hài)现场,侦查小组(zǔ)无法(fǎ)开展侦查的情况下,无人机能够迅速(sù)展开侦查。二是(shì)通过无人机侦查能够有效(xiào)提升侦(zhēn)查的效率,..时(shí)间(jiān)查(chá)明灾(zāi)害事故的关键因素,以(yǐ)便(biàn)指挥员作出正确决策。三(sān)是能够(gòu)有效(xiào)规避人员伤亡,既(jì)能避免人进(jìn)入有毒、易燃易爆(bào)等危险环(huán)境中,又能 、细致掌握现场情(qíng)况。四是集成侦检模块进行检测。比如集(jí)成可燃气(qì)体探(tàn)测仪和有毒(dú)气(qì)体探测仪,对易燃易爆、化(huà)学事故灾害现场的(de)相(xiàng)关(guān)气体浓度(dù)进行远程(chéng)检(jiǎn)测,从而得到危险(xiǎn)部位的关键(jiàn)信息;又(yòu)如集成测温、测风速(sù)等设备,可对灾(zāi)害现场环境情况进行细化了(le)解。
(二)监控追踪。无(wú)人机的作用不(bú)仅仅局限在(zài)灾情侦查。消防部(bù)队(duì)所(suǒ)面对的(de)各类灾害事故(gù)现场往往(wǎng)瞬息万变,在灾害事故的处置过程中,利用无人机进行实(shí)时监控追(zhuī)踪,能够提(tí)供 的灾(zāi)情变化情况,便于各级指挥部及时掌握动态灾(zāi)害(hài)情况,从(cóng)而(ér)作出快速、准确的对策,.大限(xiàn)度地减少灾害损失。
(三)辅助救援。利用无人机集成(chéng)或者灵活(huó)携带关键器材装备,能够为多(duō)种情况下(xià)的救援提供帮(bāng)助。一是集成语音、扩音模块(kuài)传达指令(lìng)。利用无人机(jī)实现(xiàn)空中呼喊或者转达指令,能够较地面喊话或(huò)者指令更有效,尤其适用于高空、高层等项目的救援中,以无人(rén)机为载体,有效传达关(guān)键指令。二是为(wéi)救援开辟救援途径。例(lì)如水(shuǐ)上、山(shān)岳(yuè)救援中,现有的(de)抛投器使用环境(jìng)和范围均有很大的局限性,并且 度差,利(lì)用无人机辅助(zhù)抛绳或是携(xié)带关键器材(如呼吸器、救援绳等),能够为救援创造新的途径,开辟救生通道,并且准确、 率(lǜ)。三是集成通(tōng)信设备,利用无人机担当通信(xìn)中继。例如在地震、山岳等有通(tōng)信阻断的环境下,利(lì)用无人机集成转信模块,充(chōng)当临时转信台(tái),从而使得极端(duān)环境下(xià)建立起(qǐ)无线通信的链路。四(sì)是利用无(wú)人(rén)机进行应急测绘。利用无人机集成(chéng)航(háng)拍测绘模块,将灾害事故现场的情况全部(bù)收录并传(chuán)至现场(chǎng)指挥部,对灾害现场(chǎng)的地形等进行应急测绘,为救(jiù)援的(de)开(kāi)展提供(gòng)有(yǒu)力支撑(chēng)。在今年四川(chuān)雅安(ān)地(dì)震救(jiù)援中(zhōng),中科院沈阳自动化研究(jiū)所研制的旋翼无人机,可载重30公斤,在搜救侦查(chá)中发(fā)挥了巨大的(de)作用。
(四)辅助监督。利用航拍对高层(céng)及(jí) 层(céng)建筑实现(xiàn) 实时的(de)监测(cè)、及时发现火情隐(yǐn)患、消防现场(chǎng)火情实时控制、建筑(zhù)消防检查或现(xiàn)场(chǎng)火情图像存储、可将空中监控视频接入其(qí)他(tā)安防或消防监控系统、支持(chí)大容量长(zhǎng)时间(jiān)图(tú)像存(cún)储及检(jiǎn)索调阅、支持通过智能终端(duān)远程查看及控制部分(fèn)功能等。
四、无人机在(zài)消防(fáng)部队应用(yòng)的(de)技术(shù)需求
针对消防部队面对(duì)的灾害事故现场实际情况,无人机在(zài)消(xiāo)防部(bù)队的运(yùn)用还应达到一定的技(jì)术要求。
(一(yī))可靠性。消防(fáng)部队(duì)面对的各种灾害现(xiàn)场,特别是火灾现场,应用(yòng)环境更为复杂(zá),需考虑(lǜ)风速、烟雾、温度以及防水等(děng)各种环境(jìng)因素,因此,无人侦察机首先要(yào)能(néng)满(mǎn)足现场的恶劣环境使用(yòng)条件。一(yī)是抗风能力方面。以浙江地区为例,常年以东(dōng)南和西北风为主,沿岸(àn)风力3-4级,阵(zhèn)风5-8级(jí),在高层建筑附近飞(fēi)行(háng)时,瞬时(shí)风力可能接(jiē)近6-8级,因此,其抗风(fēng)能力要达到6级(jí)以上。二(èr)是耐高温和防爆能(néng)力。由于无人机使用汽油发(fā)动机,排气管带有火(huǒ)花,同时噪音(yīn)大(dà)、操作维护专业化(huà)程度(dù)高、运行(háng)成本不(bú)菲,且一旦飞机失控坠落,也会带(dài)来潜在的(de)起火、爆(bào)炸等隐患,因此要求飞机平台应当具有一定的耐高温能力。三是防(fáng)烟雾能力。由于火灾现(xiàn)场(chǎng)存在大量水雾和烟雾,要求无(wú)人侦察机(jī)有较强的抗水和抗烟雾能力。四是夜视能力。由于灾害发(fā)生的时间、环境不可预知,因此应当配备具有红(hóng)外夜(yè)视(shì)功能的摄像头(tóu),并建议(yì)配(pèi)备辅助光(guāng)源。
(二)操控性。以(yǐ)18km/h无人(rén)机巡(xún)航平均(jun1)速度计算,其可巡视范(fàn)围在(zài)2公里(lǐ)工作半径内,续航(háng)能力要求(qiú)达到单(dān)组电池平均30分钟(zhōng)以(yǐ)上,航(háng)线巡查要求能(néng)够实现不间(jiān)断(duàn)监(jiān)控(kòng),两(liǎng)次(cì)巡查准备间隙少于15分钟;另外,飞(fēi)行(háng)高度方面,根据调研,灾害事故现场多数(shù)飞行高度在200米以下,考虑到(dào)高层建筑.高(gāo)高度,达到(dào)0到300米飞行高度应可满足日常(cháng)现场侦查需要。
(三)稳定性(xìng)。无(wú)人机的图(tú)像传输应当力求清晰、连续,因而对图像的无线收发均有较高的要求;通过无线传输易出现干扰,因(yīn)而要求无人机必(bì)须(xū)有一定的抗干扰(rǎo)能力,从而达到在使用(yòng)过程中图像能够不间断。
(四(sì))集成兼容(róng)性。无人机在消防(fáng)部(bù)队的应用(yòng)中要(yào)实(shí)现(xiàn)很(hěn)多扩展功能,必须(xū)拥有良好(hǎo)的(de)集(jí)成和(hé)兼容性。因此,在(zài)满载重量方(fāng)面,考虑日常训练及使(shǐ)用配(pèi)备(bèi)的机动(dòng)要求,无人侦(zhēn)查机需能便携或车(chē)载到(dào)达现(xiàn)场(chǎng)附近,单兵(bīng)进入现场机动部(bù)署,紧急(jí)情况下拓展(zhǎn)携带器(qì)材,因(yīn)此要求(qiú)整套系统携(xié)带重量(liàng)不超过50公斤(jīn);此外(wài),在实现(xiàn)视频传输外(wài),如果要(yào)实现其他辅助功能的(de)集成和传输(如语音、测距、测温等),这必(bì)然要(yào)求无(wú)人机拥有良好的(de)集成和(hé)兼容性(xìng)。
(五)严(yán)谨性。若配备无人机,必(bì)然需(xū)要对操作人员(yuán)进行素质培(péi)训,因此必须形成一套训练考核机制,形成无人机(jī)日常管理和使用机制,操作员必(bì)需定岗(gǎng)定(dìng)位,确定使(shǐ)用时机和人(rén)员。必须由内(nèi)部(bù)操作人员和外(wài)部技术人员(yuán)及研发(fā)制造方形成一套成熟的售后维护保(bǎo)养机(jī)制, 无人机保持良好的(de)使用常态;要加强学习教育,使无(wú)人机的使用更符合民航管理规(guī)范。
五、无人(rén)机在消防部队(duì)的配备模式
从无人机在消防(fáng)部队的应用前景出发,其配备模(mó)式也需一(yī)定的科学性。
(一)大(中)队级配(pèi)备标准。根据城市消防站建设等级分类或者铁军中队标(biāo)准配备,特勤大(中(zhōng))队可配备单兵背负式无(wú)人机,主要以侦察和短距离巡(xún)航为主,应急响应(yīng)时随头车抢险(xiǎn)车编(biān)队..出动。其他承担灭火救(jiù)援任务较重的大(中)队,根据辖(xiá)区情况选配。
(二)支队级配备标准。支队(duì)级主(zhǔ)要配备电(diàn)动飞机平台,巡航(háng)距离(lí)较长,以侦查、辅助救援为主(zhǔ),应急响应时应当(dāng)随支队全勤指挥部出动,并承担全大市辖区内和跨区(qū)域(yù)增援时的侦查(chá)和辅助(zhù)救援任务。
(三)总(zǒng)队(duì)级配备标准(zhǔn)。总队(duì)级主要(yào)配备燃(rán)油无人机,巡航距离长,以侦察、监控(kòng)、辅助救(jiù)援为主,随总队全勤(qín)指挥部(bù)出动,承担全(quán)省范围内(nèi)和跨区域增援时的各项任务(wù)。
随着无人机技术的进一(yī)步发展及其(qí)在消防部队运用的日(rì)趋(qū)成熟(shú),其(qí)必将在抗击各类灾害过程中(zhōng)发挥越(yuè)来越重(chóng)要的作用(yòng)。各级部门特别是消防(fáng)部(bù)队,应该充分认识到无人(rén)机在灭(miè)火救援中的重要作用(yòng),逐步(bù)装备(bèi)无(wú)人机并积极发挥作用(yòng),更好地完成各类灭火(huǒ)救援和抢险救(jiù)灾任(rèn)务。