摘要：本文在結(jié)合消防救援隊(duì)伍作戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，分析了多旋翼無人機(jī)在滅火作業(yè)、搶險(xiǎn)救援過程中的適用場景，進(jìn)行了適用性探討，對(duì)個(gè)別運(yùn)用場景提出了具體方案，探討了無人機(jī)在滅火和救援任務(wù)中需要改進(jìn)和加強(qiáng)的方向，簡要提出了無人機(jī)裝備應(yīng)用于消防救援隊(duì)伍的建議。

關(guān)鍵詞：多旋翼無人機(jī);滅火;搶險(xiǎn)救援

中圖分類號(hào)：TU998.13+2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2021）03-0025-02

當(dāng)前，無人機(jī)在火災(zāi)及各類救援過程中的應(yīng)用可以為消防指戰(zhàn)員提供現(xiàn)場信息等諸多輔助，將無人機(jī)作為消防救援隊(duì)伍的常備救援裝備，會(huì)是未來滅火和救援裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)的方向，也是國家綜合性消防救援隊(duì)伍適應(yīng)“全災(zāi)種”“大應(yīng)急”的任務(wù)需要。

一、多旋翼無人機(jī)在火災(zāi)救援過程中的應(yīng)用場景

現(xiàn)場偵查。在現(xiàn)場偵查階段，特別是火勢較大的大跨度大空間、高層、地下空間等環(huán)境下，采用人工偵查的方式危險(xiǎn)系數(shù)較大、效率較低，難以全面?zhèn)刹橐詫?duì)火災(zāi)現(xiàn)場的整體情況作出最佳判斷。采用多旋翼無人機(jī)偵查作業(yè)的方式，可以充分利用其體積較小、飛行環(huán)境要求較低、操作靈活的特點(diǎn)，通過對(duì)于現(xiàn)場的勘察，將現(xiàn)場環(huán)境圖像通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至消防指戰(zhàn)員處，可以較為整體地對(duì)現(xiàn)場環(huán)境有一個(gè)把握[1]。特別是針對(duì)大跨度大空間、高層建筑、?；返阮悇e的火災(zāi)，可利用無人機(jī)進(jìn)行快速、多角度、近距離的偵查。還可以對(duì)重點(diǎn)險(xiǎn)情區(qū)域?qū)嵤┘?xì)項(xiàng)偵測，綜合判斷是否有爆燃物存在的可能、是否有被困人員及其具體位置等重要信息。

救援疏散。救援疏散是火災(zāi)救援任務(wù)的重要環(huán)節(jié)之一。往往面對(duì)火災(zāi)事故時(shí)，由于種種原因，會(huì)有周圍群眾的不理性行為發(fā)生，如貿(mào)然返回火場或由于群眾性恐慌情緒慌張中選擇錯(cuò)誤的疏散路線造成的其他危險(xiǎn)等發(fā)生，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，會(huì)大大提升火災(zāi)救援的難度。特別是對(duì)于未設(shè)置消防廣播的場所，通過加載模塊的方式搭載擴(kuò)音設(shè)備，無人機(jī)在火災(zāi)救援中也可以扮演一個(gè)傳遞信息的作用，在必要時(shí)可以通過機(jī)載的擴(kuò)音器對(duì)于周圍群眾作出指示，緩解群眾的緊張情緒，并能對(duì)合理疏散群眾的工作起到良好的輔助作用。

滅火作業(yè)。在滅火作業(yè)過程中，可利用多旋翼無人機(jī)靈活起降的特點(diǎn)，輔助或直接參與滅火作業(yè)。除了對(duì)火場情況和救援過程的偵查、對(duì)火場中進(jìn)行小規(guī)模的必要工具運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)外圍輔助應(yīng)用外，無人機(jī)還可以嘗試在更多的使用場景下發(fā)揮作用。在火災(zāi)救援過程中，煙霧是火災(zāi)現(xiàn)場的危險(xiǎn)源之一?；馂?zāi)中因煙霧窒息死亡的案例高于直接因燃燒致死的案例。尤其是現(xiàn)代裝修裝飾材料燃燒后會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害煙氣，同時(shí)消耗氧氣，極其不利于人員逃生和救援。此時(shí)若建筑物的機(jī)械排煙系統(tǒng)故障或排煙效果不理想，伴隨產(chǎn)生的濃煙會(huì)增大救援難度和危險(xiǎn)。此種情況下，就可以采用無人機(jī)搭載破拆工具，在玻璃幕墻、窗戶等薄弱處進(jìn)行破拆，從而實(shí)現(xiàn)排煙效果。特別是在高層建筑或大跨度穹頂需要破拆排煙時(shí)，可通過上述途徑快速實(shí)施爆破。無人機(jī)也可以實(shí)現(xiàn)直接地參與滅火作業(yè)，如在高層建筑的滅火環(huán)境下，可以由有較大起飛動(dòng)力的多旋翼無人機(jī)承載小型滅火彈，直接定點(diǎn)投送滅火藥劑或阻燃液體，阻斷火源與氧氣的接觸環(huán)境，達(dá)到定點(diǎn)火災(zāi)撲救的目的[2]。

火場清理。對(duì)于在一些例如大跨度大空間、森林滅火作業(yè)等過火面積較大、容易發(fā)生火災(zāi)復(fù)燃的特殊的火災(zāi)救援任務(wù)中，在滅火作業(yè)完成后，對(duì)于結(jié)果的評(píng)估和監(jiān)控也往往較為困難，若采取人工排查不僅工作量大，且目標(biāo)不明確，效率較低。在這種情況下，無人機(jī)也可以有效地發(fā)揮其優(yōu)勢，通過搭載溫感設(shè)備或者熱成像檢測設(shè)備進(jìn)行排查，在短時(shí)間內(nèi)較大范圍地監(jiān)測現(xiàn)場情況，提高清理排查的效率。

二、多旋翼無人機(jī)在搶險(xiǎn)救援過程中的應(yīng)用

水域救援。在水域救援中，救生器材的精確拋投和牽引繩索的搭建，是開辟救生通道的重要方法，傳統(tǒng)上一般會(huì)使用救生拋投器來給被困人員傳遞救生圈。但這種情況下也常會(huì)受到射程近、投遞位置不準(zhǔn)確等問題的局限，不能快速地營救被困人員。而無人機(jī)可以迅速到達(dá)被困者的準(zhǔn)確位置，精確拋投救生器材，且最遠(yuǎn)投放距離可達(dá)到1公里，有助于準(zhǔn)確高效完成救援任務(wù)。

滅蜂救援。目前消防指戰(zhàn)員絕大部分采取的是人工摘除馬蜂窩或利用氣霧殺蟲劑噴射火焰進(jìn)行燃燒。其有兩大局限：一是不便于清除高空馬蜂窩，比如位于高層建筑屋檐、高大喬木樹冠、樹巔等部分的蜂窩，救援人員不易達(dá)到，無法近距離處理;二是安全系數(shù)低，無論是高空作業(yè)還是近距離摘取，對(duì)救援人員自身的安全均存在較大威脅。近距離摘取時(shí)容易被馬蜂蜇，高空作業(yè)時(shí)還存在消防指戰(zhàn)員穿著防蜂服時(shí)行動(dòng)不便、通訊不便、容易墜落的危險(xiǎn);利用氣霧殺蟲劑噴射火焰進(jìn)行燃燒時(shí)還存在爆炸危險(xiǎn)。利用無人機(jī)滅蜂，可最大限度的破解以上局限，極大地降低危險(xiǎn)系數(shù)，保障施救人員安全，順利完成任務(wù)。主要方法：一是利用無人機(jī)加載噴火油槍，精準(zhǔn)燃燒清除蜂窩;二是對(duì)于不便燃燒的場所，如電線、信號(hào)塔等設(shè)施，可攜帶噴射槍精準(zhǔn)注射農(nóng)藥等滅蜂藥劑，消滅有生馬蜂。此種作業(yè)方式一般兩人一組，要求熟練操作、配合默契，安全上主要注意用油安全和防藥劑中毒。通過實(shí)踐，以上方法一般15至20分鐘可完成一個(gè)蜂窩處置，具有較高的效率和安全性[3]。

地震和地質(zhì)災(zāi)害救援。地震和地質(zhì)災(zāi)害救援現(xiàn)場錯(cuò)綜復(fù)雜，地面破壞嚴(yán)重，道路阻礙，無人機(jī)在此時(shí)就有了用武之地。事實(shí)上，早在2014年的魯?shù)榈卣?，由無人機(jī)傳回的高分辨率影像圖是我國無人機(jī)在地震救援中應(yīng)用的第一次成功實(shí)踐。由無人機(jī)勘測現(xiàn)場傳回的三維圖片，可清晰地識(shí)別出房屋損毀、山體垮塌滑坡、道路阻毀、水位變化及堰塞湖衍變等情況，能為搶險(xiǎn)救援任務(wù)的開展提供便利，提供堅(jiān)實(shí)的信息數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，無人機(jī)還可以完成在地震災(zāi)區(qū)輔助救援指揮、通信中繼、投放物資設(shè)備等傳統(tǒng)上在地震救援中較為困難的工作。伴隨著通信和AI技術(shù)的發(fā)展，在未來“無人機(jī)+救援機(jī)器人”的組合在地震救援中的應(yīng)用也會(huì)成為可能，由無人機(jī)搭載輕型救援機(jī)器人可以克服震后的復(fù)雜環(huán)境，靈活地執(zhí)行任務(wù)，提升救援效率[4]。

三、滅火和救援任務(wù)對(duì)于無人機(jī)的發(fā)展要求

由于執(zhí)行滅火和搶險(xiǎn)救援任務(wù)的特殊性，也對(duì)消防用無人機(jī)在各項(xiàng)性能等方面提出了高于普通民用無人機(jī)的要求，這些同樣是目前的多旋翼無人機(jī)急需要加強(qiáng)的方面。

適應(yīng)復(fù)雜惡劣環(huán)境。一是適應(yīng)火場高溫濃煙環(huán)境。由于消防滅火救援任務(wù)所處的環(huán)境是火災(zāi)現(xiàn)場，無人機(jī)執(zhí)行現(xiàn)場低空飛行的偵察任務(wù)時(shí)，必然會(huì)受到高溫環(huán)境的影響，在這種情況下，無人機(jī)要想能處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，勢必要有著很強(qiáng)的耐高溫性和防爆性，用耐高溫材料組裝或耐高溫涂層等方法，保障消防用無人機(jī)在滅火作業(yè)現(xiàn)場的性能不受環(huán)境影響。二是適應(yīng)雨中作業(yè)。水域救援的多數(shù)情況是暴雨引發(fā)洪水而帶來的救援任務(wù)。目前的部分無人機(jī)可在小雨中作業(yè)，若能進(jìn)一步提升抗大雨、暴雨的能力，特別是抗強(qiáng)風(fēng)能力，其應(yīng)用前景將更為廣泛。

抗電磁干擾。電磁干擾一直是無人機(jī)在飛行過程中的“致命傷”，在電子產(chǎn)品高速發(fā)展的現(xiàn)代，消防任務(wù)往往也會(huì)在一些電磁干擾較強(qiáng)的區(qū)域進(jìn)行，會(huì)對(duì)無人機(jī)的行動(dòng)產(chǎn)生影響。民用無人機(jī)一般采用GPS進(jìn)行導(dǎo)航，模式較為單一，當(dāng)單一信號(hào)受到強(qiáng)干擾時(shí)，無人機(jī)就會(huì)面臨“癱瘓”的風(fēng)險(xiǎn)。故未來應(yīng)用于火災(zāi)救援任務(wù)的無人機(jī)應(yīng)綜合應(yīng)用例如GPS、北斗導(dǎo)航、格洛納斯等多頻道的信號(hào)，減少因單一衛(wèi)星信號(hào)受電磁干擾對(duì)于無人機(jī)的影響[5]。

高續(xù)航能力?；鸷蛽岆U(xiǎn)救援任務(wù)經(jīng)常存在長時(shí)間連續(xù)作戰(zhàn)的情況，作業(yè)期間需要無人機(jī)全程長時(shí)間地執(zhí)行飛行監(jiān)控任務(wù)，這又對(duì)無人機(jī)的續(xù)航能力提出較高的要求。但目前的多旋翼無人機(jī)的劣勢就在于其續(xù)航能力較差，多旋翼電驅(qū)動(dòng)無人機(jī)實(shí)際續(xù)航時(shí)間在半小時(shí)到1小時(shí)之間，油驅(qū)動(dòng)無人機(jī)在1-2小時(shí)之間，長時(shí)間任務(wù)的情況下需要多次起降補(bǔ)充油、電，這也影響了其應(yīng)用于應(yīng)急救援任務(wù)的持續(xù)性、不間斷性。增強(qiáng)多旋翼無人機(jī)的續(xù)航能力、嘗試采用混合動(dòng)力也是在未來多旋翼無人機(jī)繼續(xù)發(fā)展的技術(shù)提升方向。

四、多旋翼無人機(jī)裝備消防隊(duì)伍的建議

逐步分級(jí)分規(guī)模裝備無人機(jī)。多旋翼無人機(jī)由于其靈活性和易操作性，可以在滅火和搶險(xiǎn)救援中發(fā)揮很大的作用，應(yīng)用前景良好。但目前消防救援隊(duì)伍裝備的無人機(jī)數(shù)量極少，其實(shí)踐運(yùn)用率也較低，在消防救援隊(duì)伍救援裝備轉(zhuǎn)型升級(jí)的大趨勢下，可加快推進(jìn)多旋翼無人機(jī)在消防救援隊(duì)伍中的配置，使其成為一種常規(guī)性的救援裝備。在消防救援站（中隊(duì)）、大隊(duì)、支隊(duì)、總隊(duì)等不同等級(jí)的火災(zāi)救援任務(wù)中相應(yīng)配置不同規(guī)格型號(hào)、數(shù)量的無人機(jī)，根據(jù)區(qū)域任務(wù)重點(diǎn)，配備不同的運(yùn)用功能模塊，做到既能充分利用資源，又能有效地應(yīng)對(duì)不同等級(jí)、不同類型的救援任務(wù)的需要，保證裝備配備的合理性和實(shí)用性。

培養(yǎng)專業(yè)無人機(jī)操作手。無人機(jī)作為一種科技含量較高的新裝備，在操作、維護(hù)、監(jiān)測等方面都需要有專業(yè)的人員去完成，為了讓無人機(jī)可以作為一種常規(guī)性救援裝備大范圍裝備至消防救援隊(duì)伍，就必須先培訓(xùn)一支專業(yè)的、技術(shù)能力過硬的無人機(jī)操作手，滿足復(fù)雜情況下的無人機(jī)作業(yè)需求。除此之外，還應(yīng)重視無人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)中的戰(zhàn)術(shù)研討，由于我國在火災(zāi)救援中應(yīng)用無人機(jī)的歷史較短，實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)不充分，在這方面還需要較長時(shí)間的實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡介：夏國森（1986-），男，漢族，本科學(xué)歷，四川省南充市蓬安縣消防救援大隊(duì)大隊(duì)長，長期從事基層消防救援與火災(zāi)防控工作。