在我(wǒ)看来,消防(fáng)救援(yuán)中的无(wú)人(rén)机,更像(xiàng)是一(yī)个(gè)充满(mǎn)勇气和(hé)能力的(de)英雄,它(tā)是无畏的(de),也是无私的(de),在它(tā)的作战领空战斗到.后一(yī)刻,然(rán)后安静的返航(háng),不需要(yào)一(yī)点掌声,等待(dài)下一次付出。

随着无人(rén)机技术的日趋(qū)成(chéng)熟和航空摄影技术的进一步拓展,我国民用无人机应(yīng)用领域(yù)日益广泛,包括:摄影测量、应急救灾、公共(gòng) 、资源勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、林(lín)火病虫害防护与(yǔ)监测等。当前,我国(guó)消防部队面临着日益复杂的(de)灭火(huǒ)救援(yuán)和社会救助形势,对(duì)各类地震救援(yuán)、抗洪抢险、山(shān)岳救(jiù)助及大跨度或高层火灾等情况,传统现场侦查手段(duàn)的(de)局限性已日益凸显。如何有效实施消防(fáng)预(yù)警和现(xiàn)场侦测,并迅(xùn)速、准确处置(zhì)灾情显得尤(yóu)为重要。我国(guó)无人(rén)机应用技术及系统(tǒng)解决方案(àn)的(de)成(chéng)熟(shú)运用,使得无人侦察机(jī)平台结(jié)合视频、红外等监控及传送设备,通过空(kōng)中对复(fù)杂地形和复杂(zá)结构建筑进行火灾(zāi)隐患巡查、现场救援(yuán)指挥、火情侦测及防(fáng)控成(chéng)为消防(fáng)部(bù)队新的选择。
一(yī)、无(wú)人机工(gōng)作(zuò)原理
无人机是一种以无线电遥控和自备程序控制装置操纵的非载人飞行器,它(tā)具备体积(jī)小(xiǎo)、造价低、使(shǐ)用方便、对环(huán)境要求低等优点,并整合了无(wú)线(xiàn)图像传输系(xì)统,具备相(xiàng)当(dāng)的自主控制、飞(fēi)行规(guī)划及(jí)图像传输能力(lì)。 如图1所(suǒ)示,目前商(shāng)用(yòng)及军用无人机系统(tǒng)可(kě)分为以(yǐ)下几个(gè)子系统:地面指挥控制系(xì)统、无人机飞行平(píng)台、空(kōng)中视频监控平台、微(wēi)波无线(xiàn)实时图像传输系统、GPS导航及自动驾(jià)驶系统、 大(dà)容量锂聚合物供电单(dān)元(yuán)、3G图(tú)传(chuán)中继链路等。
二、无人机的技术优势(shì)
由于采用了技术(shù)**的(de)飞(fēi)控平台及前后台视频监控传输系统,配合 的飞行及地勤(qín)保障系统,无人机可对地面(miàn)实施完备的长(zhǎng)时(shí)间空中监控(kòng),从而(ér)实现较低的(de)综合成本(běn)对传统手段无法(fǎ)涉足的区域进行实时监控和辅助(zhù)救援,其智(zhì)能化(huà)和**性(xìng)突出体现在巡查路径规划(huá)、智能分析、定点持续监控(kòng)、火(huǒ)情报警等,并且在制定应急预案、建立快速响应机(jī)制、现场火情存档(dàng)与(yǔ)取证(zhèng)等方面充(chōng)分发挥技术(shù)防范手段的重要作用。其技术优势有:
(一)机动灵活(huó)。小型无人机(jī)一般只有100千克以下的重量,依(yī)托飞行(háng)控件就可以对其进行操控,只需(xū)要1-2人就可以完成此类操作任(rèn)务。在道路不畅,交通中断的情(qíng)况下,徒步就可以携带至灾害事故现场,且(qiě)起飞条件很简单,对地形无(wú)要求,加上无人机携带(dài)方(fāng)便(biàn),所以具有很强的灵活性。此外,无人(rén)机的飞(fēi)行速度易于控制,转弯半(bàn)径小(xiǎo),机动(dòng)性好(hǎo),可以(yǐ)灵活机动控制飞行(háng)方向,机(jī)载摄像头(tóu)也可以跟踪拍摄对象;无(wú)人机还能快速到达指定(dìng)地(dì)点,反应能力快捷,对(duì)环境和气候条件也有很强经浙江消防总队(duì)对(duì)“上合组织(zhī)”演(yǎn)练(liàn)期(qī)间的实际测试,无人机在6级(jí)风力下完成飞行任务,受阴雨天气等条件限制比大型载人(rén)飞机(jī)要小(xiǎo)的多;其起飞条件只需要(yào)几平米空地,周围无突出障碍物即可,在(zài)低空作业(yè)时,受气候(hòu)条(tiáo)件(jiàn)限制非常小,获取影像(xiàng)的(de)速度非常快(kuài),可在5公里范围内稳定可靠发挥侦查作(zuò)用。

(二(èr))视野 。无人(rén)机通(tōng)过宽带、数据链(liàn)技术(shù)可以实现超视距控(kòng)制,从而具有很 的视野,依据现场需求,可以从不(bú)同角度(dù)、不同的距离在(zài)不同的(de)光线条件下进行作业(yè)。既可(kě)以实(shí)现在高空对(duì)目(mù)标进行全局(jú)性拍摄(shè),也可以调(diào)整距离和角度,按需(xū)抓(zhuā)拍(pāi)对现场(chǎng)决策有重要帮助的关键(jiàn)因素。通过(guò)远程(chéng)控制无人机和摄(shè)像(xiàng)头(tóu),可以根(gēn)据实际(jì)需求实时(shí)采集图像,尤其是在低(dī)空(kōng)飞行时,无人机跟踪拍摄能力极强,使用(yòng)机载摄(shè)像头获取的图像分(fèn)辨率很高(可以达(dá)到(dào)0.1米),如(rú)果配备热(rè)视或(huò)红(hóng)外等(děng)夜(yè)视(shì)功能(néng),其收录的视频将更加 。这样的(de)方式为实现灾害事故现场实时空中监控(kòng)提供了有力**,能有(yǒu)效提升消防部队抢险救援的侦查能力。

(三)操作简单。从技(jì)术层面上看,无人机的(de)远程(chéng)视频传输与控制(zhì)系统通过网络和(hé)接口接入地面站,通(tōng)过运营商光纤接入公网,因(yīn)此,只需通过遥控摄像机及其辅助设(shè)备(镜头、云台等),就能直接(jiē)观看无人(rén)机的摄像头实时视频(pín)。通常,用户只需通过遥控器来(lái)实现无(wú)人机的(de)所有动(dòng)作,通过远程视频传输(shū)与控制系统对现场情况一(yī)目(mù)了然,以实现(xiàn)远程、方(fāng)便的(de)全方位(wèi)监控;当客(kè)户端(包括PC和手机)在接入公网后,用(yòng)户可以(yǐ)通过(guò)PC、平板电(diàn)脑或(huò)者是手机等多种形式的(de)载体实现(xiàn)对(duì)无人机的控制。从(cóng)应(yīng)用层(céng)面上看(kàn),无人机的实际操作也并不(bú)复(fù)杂(zá),只要掌握好飞行、音视频控制和(hé)其他兼容模(mó)块的操作,便(biàn)能(néng)发挥效能(néng)。

(四) 可(kě)靠(kào)。无论面对暴雨、高(gāo)温(wēn)、台风、泥(ní)石流(liú)等(děng)恶劣的天(tiān)气环(huán)境;或(huò)者易燃易爆、塌(tā)陷、有毒(dú)等(děng)严重(chóng)事故灾害现(xiàn)场;抑或山岳、峡谷、沟壑等极端地理环(huán)境,无人机技(jì)术(shù)能有效规(guī)避传(chuán)统灭火救援行动(dòng)中存在的短板,可 消防官兵的自(zì)身 。并能通(tōng)过对现场情况的跟拍、追踪,为事故处置的指挥(huī)决策提供(gòng) 可靠的依据,能够.大限(xiàn)度地控制灾情发展(zhǎn),减(jiǎn)少灾情的损失,减(jiǎn)少(shǎo)人员(yuán)伤亡。
三、无(wú)人机在消(xiāo)防部队实战中的应用前景
结(jié)合消防部队的(de)实战(zhàn)需求,无人机的运用可以解决(jué)以下四方面(miàn)的问(wèn)题(tí):
(一)灾(zāi)情侦查。当灾害(hài)发生时,使用无人机进行灾情侦(zhēn)查,一是可以(yǐ)无视地形和环境,做到机动灵活开展(zhǎn)侦查,特(tè)别是一些急难险重的灾(zāi)害现场,侦查小组(zǔ)无法开展侦查(chá)的情况下,无人机能够迅速(sù)展开侦(zhēn)查。二是通过无人机侦查能够(gòu)有效提升(shēng)侦查(chá)的(de)效率(lǜ),..时间(jiān)查(chá)明灾害事故的关键因素,以便指挥员作出(chū)正确决策。三是能够有效规避人(rén)员伤亡,既能避(bì)免(miǎn)人进入有毒、易燃(rán)易爆等危险环境中,又能 、细致掌握现场情况。四(sì)是(shì)集成侦检模(mó)块进(jìn)行检(jiǎn)测。比如集成可燃气体探测仪和有毒气(qì)体探(tàn)测仪,对易燃易爆、化学事故(gù)灾害现场(chǎng)的相关气体浓度进行(háng)远程检测(cè),从而得到危险部位的关键信息;又(yòu)如(rú)集成测温(wēn)、测风速等设(shè)备,可对(duì)灾害现场环境(jìng)情况进(jìn)行细化了解。
(二)监控追(zhuī)踪。无人(rén)机(jī)的作用不仅仅(jǐn)局限在灾情(qíng)侦查。消防部(bù)队所面对的各类灾害事故(gù)现场往往瞬息万变,在(zài)灾害事故的处置过程中,利用无人机(jī)进行实时监控追(zhuī)踪,能(néng)够(gòu)提供 的灾情(qíng)变化情况(kuàng),便于各级指(zhǐ)挥部及时掌握动态灾(zāi)害情况,从而(ér)作出快速、准(zhǔn)确的(de)对策(cè),.大(dà)限度地减少灾害损失。
(三(sān))辅助救援。利用(yòng)无人机集(jí)成或者灵活携带关键器材装备,能够为多种情况下(xià)的救援提供帮(bāng)助。一(yī)是(shì)集成语音、扩音模块传达指令。利用无人机实现空中(zhōng)呼(hū)喊或者转达指令,能够较地面喊话或者指令更有效,尤其适(shì)用于高空、高层等(děng)项(xiàng)目(mù)的(de)救援中,以无人机(jī)为载体,有效传达关键(jiàn)指令。二是(shì)为救援开辟救(jiù)援(yuán)途(tú)径。例如水上(shàng)、山岳救援中,现有的抛(pāo)投器使用环境(jìng)和(hé)范围均有很大的局限性,并且 度差,利用无人机(jī)辅助抛绳或是携带关键器材(如呼吸器、救援绳等),能够为救援创造新(xīn)的途径,开辟救(jiù)生通道,并且准(zhǔn)确、 率。三(sān)是集成通信设备,利用无人机(jī)担当通信中继。例如在地震、山岳(yuè)等有通信阻断的(de)环境下,利(lì)用无人机集成转信模块,充当临时转信台,从(cóng)而(ér)使得极端环(huán)境下(xià)建立(lì)起(qǐ)无线通(tōng)信的链路。四是利用(yòng)无人机进(jìn)行(háng)应急测绘。利(lì)用(yòng)无人机集(jí)成航拍测绘模块,将灾害事(shì)故现(xiàn)场的情况全部收录(lù)并(bìng)传至现(xiàn)场指挥部,对灾害现(xiàn)场的(de)地形等进行应(yīng)急(jí)测(cè)绘,为救援的开展提供有力支撑。在今年四(sì)川雅安地震(zhèn)救援中,中科院沈(shěn)阳自(zì)动化研究所研制的旋翼无人机,可载重30公斤,在搜救侦查中发挥了(le)巨大的作用。
(四)辅助监(jiān)督。利用航拍(pāi)对高层及 层建筑实现 实时的(de)监测、及时发现火情隐(yǐn)患、消防现(xiàn)场火情实时控制、建筑消防检查或(huò)现场火情图像存储(chǔ)、可将空中(zhōng)监控视频(pín)接入其他安防(fáng)或消防监(jiān)控系统、支持大容量长时间(jiān)图像存储及检索调阅、支持通过智能终端远程查看及控制部(bù)分(fèn)功能等。
四(sì)、无人机在消防(fáng)部队应(yīng)用的技术需(xū)求
针对消防(fáng)部队(duì)面对的灾害(hài)事故(gù)现场实际情况,无人机在消防部队的运用还应(yīng)达(dá)到一定的技术(shù)要求。
(一)可靠性。消防部(bù)队面对的各种(zhǒng)灾害现(xiàn)场,特别是火(huǒ)灾现(xiàn)场,应用环境(jìng)更(gèng)为复杂,需考虑风速、烟雾、温(wēn)度以及防水等各种环境因素,因此(cǐ),无人(rén)侦察机首先要能满(mǎn)足(zú)现场(chǎng)的恶劣环境使用(yòng)条件。一(yī)是抗风能力(lì)方面。以(yǐ)浙江地区为(wéi)例,常年(nián)以东南(nán)和西北风为主,沿岸风力3-4级(jí),阵风5-8级,在高(gāo)层建筑附近飞行时,瞬时(shí)风力(lì)可能接近(jìn)6-8级,因此,其抗风(fēng)能(néng)力要达到(dào)6级以(yǐ)上。二(èr)是耐高温(wēn)和防(fáng)爆能力。由于无人机使用汽油发动(dòng)机,排(pái)气(qì)管带有火花,同时噪音大、操作维护专(zhuān)业(yè)化(huà)程度高、运行成本不菲,且一旦(dàn)飞机失控坠落,也会带来潜在的起火(huǒ)、爆炸(zhà)等(děng)隐患,因此要求飞机平台(tái)应当具(jù)有一定的耐高温能力。三是防烟雾能力。由于火灾现场存在大(dà)量水雾和(hé)烟雾(wù),要求无人侦察机有较强的(de)抗水和(hé)抗烟雾能力。四是(shì)夜视能力。由(yóu)于灾害(hài)发生的时间、环境不可预知,因此(cǐ)应(yīng)当配备具有红外夜视功(gōng)能的摄像头,并(bìng)建议(yì)配(pèi)备辅助光源。
(二)操控(kòng)性。以18km/h无人机(jī)巡航平均(jun1)速(sù)度(dù)计算,其(qí)可(kě)巡视范围在2公里工作半(bàn)径内,续航能力(lì)要求(qiú)达(dá)到单组电池(chí)平均30分钟以上,航线巡查要求能够实现不间(jiān)断监(jiān)控,两(liǎng)次巡查(chá)准备间隙(xì)少于15分钟(zhōng);另外(wài),飞行高度方面,根(gēn)据调研(yán),灾害(hài)事故现场(chǎng)多数飞行高度在200米(mǐ)以下,考(kǎo)虑(lǜ)到(dào)高层建筑.高高度,达到0到300米飞行高度应(yīng)可满足日(rì)常现场侦(zhēn)查需(xū)要。
(三)稳(wěn)定(dìng)性。无人机的图像传输应当力求(qiú)清晰、连续(xù),因而对(duì)图像的无线收发均有较高的要(yào)求(qiú);通(tōng)过无线传输(shū)易出现(xiàn)干(gàn)扰,因而要求无(wú)人机必须有一定的抗干扰能力,从而达到在使用过程中图像能够不间(jiān)断。
(四(sì))集(jí)成兼容性。无(wú)人机(jī)在消防部队(duì)的应用中(zhōng)要实现(xiàn)很多(duō)扩展功能,必须拥有良(liáng)好的集成和兼容性。因此,在满载重(chóng)量方面,考虑日常训(xùn)练及(jí)使(shǐ)用配备的机动要求,无人侦查机需能便携(xié)或车(chē)载到达现场附近(jìn),单兵进入现场机动部署,紧急情(qíng)况下拓展携带器材,因此要求整套系统(tǒng)携带重量不超过50公斤;此外,在实现视(shì)频传输外,如果要实现(xiàn)其他辅助功能的集(jí)成和传(chuán)输(shū)(如(rú)语音(yīn)、测距、测温等),这必然要求无人(rén)机拥有良好的集(jí)成(chéng)和兼容性(xìng)。
(五)严谨性。若配备(bèi)无人机,必(bì)然需要(yào)对操作人员(yuán)进行素(sù)质培训(xùn),因此必(bì)须形(xíng)成一套训练考(kǎo)核机制(zhì),形(xíng)成无(wú)人机日常管理和使用机制,操作员必需定岗定位,确定使(shǐ)用时机和人员。必(bì)须由内部操作人(rén)员和外部技术(shù)人员及研发制造方形成一(yī)套成(chéng)熟的售后维护(hù)保(bǎo)养机制, 无人机保持良好的使(shǐ)用(yòng)常(cháng)态;要加强学习教育,使无人机的使用(yòng)更符合民航管理(lǐ)规范。
五、无人机(jī)在消(xiāo)防部队的配备模式
从无人机在消防部队的应用前景出发,其配备模式也需一定的(de)科学性。
(一)大(中)队级配备标准(zhǔn)。根据(jù)城市(shì)消防站(zhàn)建设等(děng)级分类(lèi)或者铁(tiě)军中队标准配备,特勤(qín)大(中(zhōng))队可配备单兵背负式无人机,主要以侦察和短距(jù)离巡航为主,应急响应(yīng)时随头车抢险(xiǎn)车编(biān)队..出动(dòng)。其他承担(dān)灭火救援任务较重(chóng)的大(中(zhōng))队(duì),根据辖区情况选配。
(二)支(zhī)队(duì)级配备标准(zhǔn)。支队级(jí)主要配(pèi)备电动(dòng)飞机平台,巡航距离较长,以侦查、辅助救(jiù)援为主,应(yīng)急响应时应当(dāng)随支(zhī)队全勤(qín)指挥部出动,并承担全大(dà)市辖区内(nèi)和跨区域增援时的侦(zhēn)查和辅助救援任务。
(三)总队级配(pèi)备标准。总队级主要配备燃油无人机,巡(xún)航距离长(zhǎng),以侦察(chá)、监控、辅助救援为主,随总队全勤指挥部出动,承担全省范围内(nèi)和(hé)跨区域(yù)增援时的各(gè)项任务。
随着无人机技术的进一(yī)步发展及其在消(xiāo)防部队运用的日趋成熟,其必(bì)将在抗击各(gè)类灾害过程中发挥越(yuè)来越重(chóng)要的作用。各级部门特别是消防部队,应该充分认(rèn)识到无人(rén)机在灭火救(jiù)援中的重要作用(yòng),逐步装备无人机并积极发挥作用,更好地完成各类灭火(huǒ)救(jiù)援和抢险(xiǎn)救灾任务。