在(zài)我看来,消防救援(yuán)中的无人(rén)机,更(gèng)像(xiàng)是一个(gè)充满勇气和(hé)能(néng)力的英雄,它是(shì)无(wú)畏(wèi)的,也是无私的,在它的(de)作(zuò)战(zhàn)领空战(zhàn)斗到.后(hòu)一刻,然后安静的返航,不(bú)需要一点(diǎn)掌声(shēng),等(děng)待(dài)下(xià)一次付出。

随着无人机技术的日趋成(chéng)熟和航空摄影技(jì)术的进(jìn)一步拓展,我国民用无(wú)人机应用领域日益广泛,包括:摄影(yǐng)测量、应(yīng)急(jí)救(jiù)灾、公共 、资(zī)源勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、城(chéng)市规划与市政管(guǎn)理、林火病虫害防护与监测等。当前,我国消防部队面临(lín)着日(rì)益(yì)复杂的灭(miè)火救(jiù)援和社会救助(zhù)形势,对各类地震救(jiù)援、抗洪抢险(xiǎn)、山(shān)岳救助及大(dà)跨度或高层火灾(zāi)等(děng)情况,传统(tǒng)现场侦查手段(duàn)的(de)局限性已(yǐ)日(rì)益凸显。如何有效实(shí)施消防预警和现场侦(zhēn)测,并(bìng)迅速、准确处置灾(zāi)情显得尤为重(chóng)要。我国无(wú)人机应用技(jì)术及系(xì)统解决(jué)方案的成熟(shú)运用,使得无人侦察机(jī)平台结合视频、红外等监控及传送设备(bèi),通过空中对复杂地形和复杂结构建筑(zhù)进行火灾隐患巡查、现场救援指(zhǐ)挥、火情侦测及防控(kòng)成为(wéi)消防部队新的选(xuǎn)择。
一(yī)、无人机工(gōng)作原理
无(wú)人机(jī)是一种(zhǒng)以无线电遥(yáo)控和自备(bèi)程序控制装置操纵(zòng)的非载人飞行器,它具备体积(jī)小、造价低、使(shǐ)用方便、对环境要求低等(děng)优点,并整合了(le)无线图像传输(shū)系统,具备相当的(de)自(zì)主控(kòng)制(zhì)、飞行规划(huá)及图像传(chuán)输能(néng)力。 如图1所示,目前商用(yòng)及(jí)军用无人机系统可分为(wéi)以下(xià)几个子系(xì)统:地面指挥控制(zhì)系统、无人机飞行平台、空中视频监(jiān)控平台、微波无(wú)线实时图像传输系统、GPS导航及自动驾驶系统、 大容量锂聚合(hé)物供电单元、3G图传中继链(liàn)路等。
二、无人机的技术(shù)优(yōu)势
由于采用了技术**的(de)飞控(kòng)平台(tái)及前后台视频监控传输系(xì)统,配合 的飞行及地(dì)勤保障(zhàng)系(xì)统,无人机可对地(dì)面实(shí)施完备的长时间(jiān)空中(zhōng)监(jiān)控,从而(ér)实(shí)现较低的综合(hé)成本对传(chuán)统手段(duàn)无法涉足的区域进行实时监控(kòng)和(hé)辅助(zhù)救援,其智(zhì)能化(huà)和**性突出体(tǐ)现在巡查路径规(guī)划、智能分析、定点持续(xù)监控、火情报警等,并且在制定应急预案、建立(lì)快速响(xiǎng)应机制(zhì)、现场火情(qíng)存档与取证等(děng)方面充分(fèn)发挥(huī)技术防范手(shǒu)段的(de)重(chóng)要作用。其技术优(yōu)势有(yǒu):
(一)机动灵活。小型(xíng)无人机一般只有100千克(kè)以下的重量,依托(tuō)飞行控(kòng)件就可以对其进行操控,只需要(yào)1-2人就可以完成此类操作任务。在道(dào)路不畅(chàng),交通中(zhōng)断的情况下,徒步就可(kě)以携带至(zhì)灾害事故现场,且起飞条件很简(jiǎn)单,对(duì)地形无(wú)要求,加(jiā)上无(wú)人机携带方便,所以具有(yǒu)很强的灵活性。此外,无(wú)人机(jī)的飞行(háng)速度易于控制,转(zhuǎn)弯(wān)半径小(xiǎo),机动性好,可以灵活(huó)机动控制飞行方向,机载摄像头也可(kě)以跟踪拍摄对象;无人机还能快(kuài)速到达指定地点,反(fǎn)应能力快捷,对环境(jìng)和气候(hòu)条件也有很强经(jīng)浙江消防总队对“上合组织”演练期间的(de)实际测试,无人机在6级(jí)风力下完(wán)成飞行任务,受(shòu)阴雨天气等条件限(xiàn)制比(bǐ)大型载人(rén)飞机要小的(de)多;其起飞条件只需要几平(píng)米空地,周围(wéi)无突(tū)出障碍物即可,在低空作业时,受(shòu)气(qì)候条件限制非(fēi)常小,获(huò)取影像(xiàng)的速度非常快,可(kě)在5公里(lǐ)范围(wéi)内稳定可靠发挥侦查作用。

(二)视野 。无人机通过宽带、数据链技术可以实现(xiàn)超视距控制,从而具有很 的视(shì)野,依据现场(chǎng)需求,可以从不同角度、不(bú)同的距离在不同的光线条件下(xià)进行作业。既可(kě)以实现在高空对目标进行全局性拍摄,也(yě)可(kě)以调整距离(lí)和角度,按需抓拍对现场决策有重要(yào)帮助的关键(jiàn)因素。通过远程控制无(wú)人(rén)机和摄像头,可以根据实际需(xū)求实时采集(jí)图像,尤其(qí)是在低空飞行时(shí),无人(rén)机跟(gēn)踪(zōng)拍摄能力极强,使(shǐ)用机载(zǎi)摄(shè)像头获取的图像分(fèn)辨率(lǜ)很高(可以达到(dào)0.1米),如(rú)果配备(bèi)热视或红外(wài)等夜视功(gōng)能,其收录的视(shì)频将更(gèng)加 。这样的方(fāng)式为实现灾(zāi)害(hài)事(shì)故现场实时空(kōng)中监控提供了有力**,能有(yǒu)效提(tí)升消防部队抢险(xiǎn)救援的侦查能力。

(三)操(cāo)作简单。从技术层面上看,无人机(jī)的(de)远(yuǎn)程视频传输与控制(zhì)系统(tǒng)通过网络和接口接入地面站,通过运营商光纤接入(rù)公(gōng)网,因此(cǐ),只(zhī)需(xū)通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云(yún)台等(děng)),就能直接观(guān)看无(wú)人机的摄像(xiàng)头(tóu)实时视(shì)频。通(tōng)常,用户只需(xū)通过(guò)遥控器来实(shí)现无人机的(de)所(suǒ)有动作,通过远程视(shì)频(pín)传输与(yǔ)控制系(xì)统对现场情况一目(mù)了然,以实现远(yuǎn)程、方便的(de)全方位监(jiān)控;当客户端(包括PC和(hé)手(shǒu)机(jī))在接(jiē)入公网后,用户可以(yǐ)通过PC、平板电脑或者(zhě)是手(shǒu)机(jī)等多种形式的载体实现对(duì)无人机(jī)的控制。从应用(yòng)层面上看,无(wú)人(rén)机的实(shí)际操作也并不复(fù)杂,只(zhī)要掌握好飞行、音视频控制和(hé)其他兼容模块的操作,便能发(fā)挥效能(néng)。

(四) 可靠。无论面对暴雨、高温(wēn)、台(tái)风(fēng)、泥石流等恶劣的(de)天气环境;或者易燃易爆、塌陷、有毒等严重(chóng)事故(gù)灾害现场;抑或山岳、峡谷、沟(gōu)壑(hè)等(děng)极端地(dì)理环境(jìng),无(wú)人机技术能有效规避传统灭火救(jiù)援行动(dòng)中存在的短板(bǎn),可 消防官兵的自(zì)身 。并能通过对(duì)现场情况的跟拍、追(zhuī)踪,为(wéi)事故处置(zhì)的指挥决策提供 可靠的依(yī)据,能够.大限度地控制灾情发展,减少灾情的损失,减(jiǎn)少人(rén)员伤亡。
三(sān)、无人机(jī)在消防部队实战中的应用前景
结(jié)合消防部队的实战需求,无(wú)人机的运用可(kě)以解决以下四方面的(de)问题:
(一)灾情侦查。当灾害发(fā)生(shēng)时,使用无人机进行灾(zāi)情侦查,一是可以无视地形和环(huán)境,做到机动(dòng)灵活开展侦(zhēn)查,特别是一些急难险重(chóng)的(de)灾害(hài)现场,侦查小组无法开展侦查的情况下,无人机能够迅速展开侦查(chá)。二是通过无(wú)人机侦查能够(gòu)有效提升侦(zhēn)查的效率,..时间查(chá)明灾害(hài)事故的关键因素(sù),以便指挥员作(zuò)出正(zhèng)确决策。三是能够有(yǒu)效规避人员(yuán)伤亡,既能避免人进(jìn)入(rù)有毒、易(yì)燃(rán)易爆等危(wēi)险环境中(zhōng),又能 、细(xì)致掌握(wò)现场情况。四是集(jí)成侦检模块进行(háng)检(jiǎn)测。比(bǐ)如集成可燃气(qì)体探测(cè)仪(yí)和(hé)有毒气体探测仪(yí),对易燃(rán)易爆(bào)、化学事故灾(zāi)害现场的相关气(qì)体浓度进行远程检测(cè),从而(ér)得到危险部位的关键信息(xī);又如集成测温、测风(fēng)速等设备,可对灾(zāi)害现场环境(jìng)情况进行细化了解。
(二)监控追踪。无人机的作用不仅仅局限在灾情侦查(chá)。消防部队(duì)所面对的各类(lèi)灾害事故现场往往瞬息万变(biàn),在(zài)灾害事(shì)故的处置过程(chéng)中,利用无人机(jī)进行实时监控追踪,能(néng)够提供 的灾(zāi)情(qíng)变化(huà)情况,便(biàn)于各级指挥部及时掌握动态灾害(hài)情况,从(cóng)而(ér)作出(chū)快速、准(zhǔn)确的对(duì)策,.大限度地减少灾害损(sǔn)失。
(三)辅助救(jiù)援。利用无人机集成或者灵活携带关键(jiàn)器(qì)材装备(bèi),能(néng)够为多种情况下(xià)的(de)救援提供帮助。一(yī)是集(jí)成语音、扩(kuò)音模块传达指令。利用无人(rén)机实(shí)现(xiàn)空中呼喊或者转达指令,能(néng)够较地面喊话或者指令更有(yǒu)效,尤其适用(yòng)于高(gāo)空、高层等项目的(de)救援中,以无人机(jī)为(wéi)载(zǎi)体(tǐ),有效传达(dá)关键指令(lìng)。二(èr)是为救援开(kāi)辟救援途(tú)径。例如(rú)水上、山岳救援中(zhōng),现(xiàn)有的(de)抛投器(qì)使用(yòng)环(huán)境和范围均(jun1)有很大的局限性,并且 度(dù)差(chà),利用无人机辅(fǔ)助抛(pāo)绳或是携(xié)带(dài)关键器材(如呼吸(xī)器、救(jiù)援绳等),能够为救援(yuán)创造新的途径,开辟救生(shēng)通道,并且准(zhǔn)确、 率。三(sān)是集(jí)成通(tōng)信设备,利用无人(rén)机担当通信中继(jì)。例如在地震、山(shān)岳等(děng)有通信阻断的环境下,利用无(wú)人机集成转信模块,充当临时转信台(tái),从而使得极端环境(jìng)下建立起无线通信的链路。四是利用(yòng)无人机进行应(yīng)急(jí)测绘(huì)。利用无(wú)人(rén)机集成(chéng)航拍测绘模块(kuài),将灾害事故现场的(de)情况全部收录并(bìng)传(chuán)至现场指挥部(bù),对(duì)灾害现场的(de)地形等进行应急(jí)测绘,为救(jiù)援(yuán)的开展提供有力支撑(chēng)。在今年四川雅(yǎ)安地震救援中(zhōng),中科院沈阳(yáng)自动化研究所研制(zhì)的旋翼无人机,可载(zǎi)重30公(gōng)斤,在搜救侦查中发挥了巨大的作用。
(四)辅助监督。利用航(háng)拍对高层及(jí) 层建筑实(shí)现 实时的监测、及时发现火情隐患、消防现场火情实时控制、建筑(zhù)消防检查或现场火情图(tú)像存储、可将空(kōng)中监控视频(pín)接入其他安防或消防监控系统、支持(chí)大容量长时间图像存储及检索调阅、支持(chí)通(tōng)过智能终端远程查看及控制部分功能等(děng)。
四、无人机在消防部队应用的(de)技术(shù)需求
针(zhēn)对(duì)消防部队面(miàn)对的灾害事故现场实(shí)际情况,无人机在消(xiāo)防部(bù)队的运用还应达到一定的技(jì)术要求。
(一)可靠性(xìng)。消防(fáng)部(bù)队面对的(de)各种(zhǒng)灾害现场,特别是(shì)火灾现(xiàn)场,应用环境更为复杂,需考虑风速、烟雾、温度以及防水等各种(zhǒng)环境因素(sù),因(yīn)此,无人(rén)侦察机首先要能(néng)满足(zú)现场的恶劣环境使用条件。一是抗风能力(lì)方面。以浙江地区为例,常年以(yǐ)东南和西(xī)北(běi)风(fēng)为(wéi)主,沿岸风力3-4级,阵风5-8级,在高层建筑附近飞行时(shí),瞬时风力(lì)可能接近6-8级,因此,其抗风(fēng)能力(lì)要达(dá)到6级以上。二是耐高温和防爆能(néng)力(lì)。由于无人(rén)机使用汽油发动机,排气(qì)管带(dài)有(yǒu)火花,同时噪音大、操作维护专业化程度高、运行成本(běn)不菲,且一旦飞机失控坠落,也会带来潜在(zài)的起(qǐ)火、爆(bào)炸(zhà)等隐患,因此(cǐ)要求飞(fēi)机平台应当具有一定的耐(nài)高温能力。三(sān)是(shì)防烟雾(wù)能力。由(yóu)于火(huǒ)灾现场存在大(dà)量水雾和烟雾,要(yào)求无人侦察(chá)机有较强(qiáng)的(de)抗水(shuǐ)和(hé)抗烟雾能力。四是夜视能力。由于灾害发(fā)生(shēng)的时间(jiān)、环境不可预知,因此(cǐ)应当(dāng)配(pèi)备具有(yǒu)红(hóng)外(wài)夜视功能的摄像(xiàng)头,并建(jiàn)议(yì)配备辅助(zhù)光源(yuán)。
(二)操(cāo)控性。以18km/h无人机巡航平均速度计算,其可巡视范围在2公里工作半(bàn)径内(nèi),续航能力要求达到单组电(diàn)池平均30分钟以上,航(háng)线巡查要求能够实现不间断监控,两次巡查准(zhǔn)备间隙少于15分钟;另外,飞行高度(dù)方面(miàn),根据调研,灾害事故现场多数飞行(háng)高(gāo)度在200米以下,考(kǎo)虑到高(gāo)层建筑.高高度,达到0到300米(mǐ)飞行高度应可满足日常现场侦查需要。
(三)稳定性。无人(rén)机的图像传输(shū)应(yīng)当力求清晰、连续(xù),因而对图像的无线收发均有(yǒu)较高(gāo)的(de)要求;通过无(wú)线传输易出现干扰,因而(ér)要求无人机必须(xū)有一定的(de)抗干(gàn)扰能力,从而达到在使用过程中图像能够不间断(duàn)。
(四)集成兼容性(xìng)。无人机在消(xiāo)防部队的应用中要实(shí)现很多扩展功能,必须拥有良(liáng)好的集成(chéng)和兼容(róng)性。因此,在(zài)满载重(chóng)量方面,考虑日常训练及使(shǐ)用配(pèi)备的机动(dòng)要求,无人侦(zhēn)查机需能便携或(huò)车载到(dào)达现场(chǎng)附近,单(dān)兵进(jìn)入现场机动部署,紧(jǐn)急(jí)情况下拓展(zhǎn)携带(dài)器材,因此(cǐ)要求(qiú)整套系统携带重量不(bú)超过(guò)50公斤(jīn);此外(wài),在实现视频传输外,如果要(yào)实现其他辅助(zhù)功(gōng)能的集(jí)成和传输(shū)(如语音(yīn)、测距(jù)、测温等),这必然要求无人机拥有良好的集成和兼容性。
(五)严(yán)谨性(xìng)。若配备无人机,必(bì)然需要对操作(zuò)人员进行(háng)素质培训,因此必须形成(chéng)一(yī)套训练考核机制,形成(chéng)无人机日常管(guǎn)理和使用机制,操(cāo)作员必需定岗定位,确定使用(yòng)时机(jī)和人员。必(bì)须由内部操作人员和外部技术人员及研发制造方形成(chéng)一套(tào)成熟的售(shòu)后维护保养机制, 无人机(jī)保持良好(hǎo)的(de)使(shǐ)用常态;要(yào)加强学习教(jiāo)育,使(shǐ)无人机的使用更符合民航(háng)管(guǎn)理规范。
五、无人机在消防部队(duì)的配备模(mó)式(shì)
从无(wú)人机在消防部队的应用前(qián)景出发,其配备模式也需一(yī)定的科学性。
(一)大(dà)(中)队级配备标准。根(gēn)据城市消防站(zhàn)建设等(děng)级分类(lèi)或者铁军中(zhōng)队标准配(pèi)备,特(tè)勤大(中)队可配备(bèi)单兵背(bèi)负式无人机,主要以(yǐ)侦察和短距离(lí)巡航为主,应急响应时随(suí)头车抢险(xiǎn)车编(biān)队..出(chū)动。其他承担灭火救援任务较重的大(中)队,根(gēn)据辖区情(qíng)况选配。
(二)支队级(jí)配(pèi)备标准。支队级主要配备电动(dòng)飞机平台,巡航距离较长,以(yǐ)侦查、辅助救(jiù)援为主,应急(jí)响应时应当随支(zhī)队全勤(qín)指挥(huī)部出动(dòng),并(bìng)承担全(quán)大市辖区内和跨区域(yù)增援时的侦查和(hé)辅助(zhù)救援任(rèn)务。
(三)总队级配备标准。总队级主要配备(bèi)燃油无人机,巡航(háng)距离长,以侦察、监控、辅助(zhù)救援为主,随总队全勤指挥部出动,承担全省范围内和跨区域增援时的各项任务(wù)。
随着(zhe)无人机技术(shù)的(de)进一步发展及其在消防部队(duì)运(yùn)用的日趋成(chéng)熟,其必将在抗击各类灾害过(guò)程中发挥越来越重要的作用(yòng)。各级部门(mén)特别是消防部队,应该(gāi)充分认识到(dào)无人机在灭(miè)火救援中的重要作(zuò)用,逐(zhú)步装备无人机并积极(jí)发挥作用,更好地(dì)完成各类灭火救援和抢险救(jiù)灾(zāi)任务。