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摘要：在“全灾种、大应急”救援体系下，面对日益复杂的灭火救援与社会救助任务，多旋翼无人机在消防救援中的应用日益凸显，在消防预警、现场侦测等方面起到了重要作用，有效避免或减少人员伤亡，提高了救援效率。
关键词：无人机;消防救援;通信技术;应用分析
近年来，随着无人机在消防救援中的应用，特别是在爆炸事故、山体滑坡、森林火灾、坍塌事故等灭火救援处置中，无人机在通信保障、监控预警、取样洗消、三维建模、辅助决策等方面起到了重要作用，提高了灭火救援效率、减少了人员伤亡，同时也暴露了无人机在功能模块单一，续航能力不足等短板。本文主要对如何更好利用无人机辅助灭火救援行动进行探讨。
一、无人机的工作原理
无人机是一种通过无线遥控技术和自动控制装置操作的无人飞行器，现行的消防用无人机多为多旋翼无人机，理论续航时间为38min，工作的半径为8000m，载重能力根据型号的不同可载1kg至5kg不等，机载各类功能模块设备，无人机由飞机机体、动力系统、飞控系统、数据连接系统等部分组成，其中飞控系统在整个无人机系统中属于核心。
二、无人机的优势
（一）机动灵活
无人机具有重量轻，大疆御2仅重907g，大疆小型机M600也只有9613g;起飞条件限制较小，只需要1m2空地，甚至在车顶都可以起飞;易于操作，仅需要2人，甚至1人就能进行飞行控制。能够方便的带入条件受限的灾害事故现场，迅速起到辅助救援作用。
（二）视野全面
将数据链技术和宽带技术融入无人机中，同时配备红外和热成像等功能摄像头，极大地拓宽了无人机视野，能够在不同的光线条件以及不同的角度来完成现场勘测，取得更好的勘测效果，辅助消防救援行动。另外，在应用无人机勘测的基础上，可以取得更好整体拍摄及局部特写画面和视频，在灭火救援工作开展过程中可提供更加全面信息支持，从而更有针对性地进行救援行动部署，使灭火救援效率大大提升。
（三）操作简单
无人机操作通过遥控器来进行无人机的航拍图像传输实现现场监测，客户端接入公共网络后，还可以采用多种载体实现对无人机的有效控制，例如平板电脑和手机等等，进一步发挥了无人机的功能。
（四）安全可靠
无人机使用对环境要求较低，能够有效规避传统侦查手段中的缺陷和不足，即使是高温、高辐射、有毒和有害物质泄漏等复杂环境中也能正常应用，实时跟踪拍摄现场情况。
三、无人机在灭火救援中的应用
（一）灾情勘察
在灭火作战行动中，无人机将承担后方指挥中心、现场指挥部提供全景式高空侦察画面，实时动态掌握火势发展蔓延方向及现场灭火力量分布情况，同时利用无人机挂载红外热成像摄像头对火场进行监测，锁定明火目标，为现场指战员精准消灭残火提供有力依据;在火灾后期战评总结阶段，绘制二维平面图，回顾参战力量兵力部署和进攻线路，为战评提供重要依据参考。在抢险救援行动中，无人机可充分发挥其反应迅速，搜救效率高，受地理空间限制少的优势。特别是在驴友被困、工地、山体垮塌等类似抢险救援处置中，无人机可与现有的动中通、静中通、卫星便携站、4G图传等设备联用设备向前方指挥部和后方指挥中心传输现场音视频，全方位、多角度采集有用画面，深入搜寻被困人员，确认被困人员状况，成为提高救援效率的重要工具。
（二）灾害现场数据采集
在灾害事故现场往往伴随着高温、高辐射、有毒和有害物质泄漏等复杂恶劣环境，救援人员不一定能够进入现场的核心区域。无人机可以自由灵活地进入受灾区域甚至核心区域进行全方位侦察，利用无人机搭载各类侦检模块，对现场的泄漏物质进行检测，分析出火灾烟气中的主要成分和浓度，实时测量地理数据、风速、温度等信息，实现对灾情现场全覆盖无死角的监控，利用检测数据制作二维、三维全景图，为现场指挥部和后方指挥中心确制定合理的救援方案提供依据。
（三）音视频传输功能
通过无人机摄像机进行现场拍摄，地面终端接收无人机，从地面终端HDMI接口输出音视频，通过与动中通、静中通、卫星便携站、4G图传、微波等设备联用将音视频传输到后方指挥中心，实现音视频实时传输。
（四）扩音喊话
在高层建筑区域、大型洪涝灾害等消防救援行动中，现场声音十分嘈杂，用地面扩音设备喊话效果不佳，采用无人机搭载喊话器，通过手台实现高空、远距离喊话，达到信息传递和安抚被困者的作用。
（五）辅助灭火救援行动
在复杂的灾情现场，无人机还可以转型为灭火救援装备，用于灭火。特别是高层建筑、地震灾害等事故救援中，在无人机上装载各种形式灭火器、氧气呼吸机、救援消防绳等灭火装置、救援工具、食品药品等工具投放到指定的位置，辅助灭火救援行动。
（六）辅助灭火救援预案制作
为适应“全灾种、大应急”综合性救援任务需要，各类灭火救援预案亟待完善更新。利用无人机拍摄重点单位、重点区域全景图，特别是在森林火灾频发高地域、强降雨季节洪涝泥石流等地质灾害高风险的地域，利用无人机航拍辖区山林水域全景图，为森林火灾和洪涝灾害的防控、扑救提供空中俯瞰的全景“上帝视角”，拍摄全景图，制作二维图和三维图，制定灭火救援预案，可起到有效的辅助决策作用。
（七）智能无人机集群技术
利用最新的智能无人机集群技术，提高无人机的任务执行能力和效率，充分利用单个无人机的功能，发挥集群的作用，能够完成城市大型综合体、大型灾害现场等场景的协同侦察、灭火及救援任务。采用地面站计算机和无人机机载计算机协同工作机制，从以往一人一机的单任务控制模式转变为一人控多机的复杂任务模式，在减少人力投入的同时，提升了无人机使用效能;采用了云化数据中心的设计理念。在重点考虑无人机集群控制技术的同时，对前端任务载荷及后端信息處理系统进行整体设计，结合当前人工智能、云计算、大数据等技术实现无人机集群应用闭环管理，为智慧消防指挥、救援提供数据支撑;在不改变现有无人机机体完整性的前提下，更换通信控制模块、修改控制软件就能够完成集群系统的组网操作。
四、消防无人机的发展方向
（一）恶劣环境飞行的可靠性
消防救援现场环境恶劣复杂，消防无人机必须具有一定的抗风、防雨、耐高温、防爆炸能力，同时还应具备红外监控等功能，才能消防救援工作的需要。
（二）区别与民用机的操控性
为适应灭火救援现场实际需要，消防无人机一是应加强的续航能力，一次性飞行时间最好能够达到60分钟以上，工作的半径拓宽至20公里以上;二是应对消防无人机放开适当的空域，如禁飞区域登录客户端后，在不影响民航空域情况下可正常起飞。
（三）飞控系统的稳定性
消防无人机对图像功能的要求高，图像传输力求清晰、连续可靠，具备抗干扰能力，具有较强的稳定性，确保传输速度和传输质量。
（四）集成拓展的兼容性
消防无人机还应具有一定的集成兼容性，在消防部门的应用中需要实现更多的扩展功能，除了可以拍摄画面外，还应具有一定的其他辅助功能，如语音功能、距离判定、温度测定、气体探测、测量、测算、三维建模等功能。
五、结语
无人机已经在应急通信保障，辅助灭火救援行动中发挥了重要作用，无人机正由现行的被动化、单任务化向未来的自组化、多任务方向发展，随着无人机技术的发展，无人机将在消防信息化建设，为防范化解重大安全风险，应对处置各类灾害事故提供更多技术支撑。
参考文献：
[1]周瑾.无人机在消防救援中的应用[J].消防界（电子版），2019（08）：2-3.
[2]崔彦珲，吴立志，朱红伟，崔俊广.无人机在消防通信中的应用研究[J].消防科学与技术，2019（04）：25-27.
[3]李怀义.论无人机集群技术在消防应急通信保障中的应用前景[J].中国新通信，2018，20（24）：12.
关键词：无人机;消防救援;通信技术;应用分析
近年来，随着无人机在消防救援中的应用，特别是在爆炸事故、山体滑坡、森林火灾、坍塌事故等灭火救援处置中，无人机在通信保障、监控预警、取样洗消、三维建模、辅助决策等方面起到了重要作用，提高了灭火救援效率、减少了人员伤亡，同时也暴露了无人机在功能模块单一，续航能力不足等短板。本文主要对如何更好利用无人机辅助灭火救援行动进行探讨。
一、无人机的工作原理
无人机是一种通过无线遥控技术和自动控制装置操作的无人飞行器，现行的消防用无人机多为多旋翼无人机，理论续航时间为38min，工作的半径为8000m，载重能力根据型号的不同可载1kg至5kg不等，机载各类功能模块设备，无人机由飞机机体、动力系统、飞控系统、数据连接系统等部分组成，其中飞控系统在整个无人机系统中属于核心。
二、无人机的优势
（一）机动灵活
无人机具有重量轻，大疆御2仅重907g，大疆小型机M600也只有9613g;起飞条件限制较小，只需要1m2空地，甚至在车顶都可以起飞;易于操作，仅需要2人，甚至1人就能进行飞行控制。能够方便的带入条件受限的灾害事故现场，迅速起到辅助救援作用。
（二）视野全面
将数据链技术和宽带技术融入无人机中，同时配备红外和热成像等功能摄像头，极大地拓宽了无人机视野，能够在不同的光线条件以及不同的角度来完成现场勘测，取得更好的勘测效果，辅助消防救援行动。另外，在应用无人机勘测的基础上，可以取得更好整体拍摄及局部特写画面和视频，在灭火救援工作开展过程中可提供更加全面信息支持，从而更有针对性地进行救援行动部署，使灭火救援效率大大提升。
（三）操作简单
无人机操作通过遥控器来进行无人机的航拍图像传输实现现场监测，客户端接入公共网络后，还可以采用多种载体实现对无人机的有效控制，例如平板电脑和手机等等，进一步发挥了无人机的功能。
（四）安全可靠
无人机使用对环境要求较低，能够有效规避传统侦查手段中的缺陷和不足，即使是高温、高辐射、有毒和有害物质泄漏等复杂环境中也能正常应用，实时跟踪拍摄现场情况。
三、无人机在灭火救援中的应用
（一）灾情勘察
在灭火作战行动中，无人机将承担后方指挥中心、现场指挥部提供全景式高空侦察画面，实时动态掌握火势发展蔓延方向及现场灭火力量分布情况，同时利用无人机挂载红外热成像摄像头对火场进行监测，锁定明火目标，为现场指战员精准消灭残火提供有力依据;在火灾后期战评总结阶段，绘制二维平面图，回顾参战力量兵力部署和进攻线路，为战评提供重要依据参考。在抢险救援行动中，无人机可充分发挥其反应迅速，搜救效率高，受地理空间限制少的优势。特别是在驴友被困、工地、山体垮塌等类似抢险救援处置中，无人机可与现有的动中通、静中通、卫星便携站、4G图传等设备联用设备向前方指挥部和后方指挥中心传输现场音视频，全方位、多角度采集有用画面，深入搜寻被困人员，确认被困人员状况，成为提高救援效率的重要工具。
（二）灾害现场数据采集
在灾害事故现场往往伴随着高温、高辐射、有毒和有害物质泄漏等复杂恶劣环境，救援人员不一定能够进入现场的核心区域。无人机可以自由灵活地进入受灾区域甚至核心区域进行全方位侦察，利用无人机搭载各类侦检模块，对现场的泄漏物质进行检测，分析出火灾烟气中的主要成分和浓度，实时测量地理数据、风速、温度等信息，实现对灾情现场全覆盖无死角的监控，利用检测数据制作二维、三维全景图，为现场指挥部和后方指挥中心确制定合理的救援方案提供依据。
（三）音视频传输功能
通过无人机摄像机进行现场拍摄，地面终端接收无人机，从地面终端HDMI接口输出音视频，通过与动中通、静中通、卫星便携站、4G图传、微波等设备联用将音视频传输到后方指挥中心，实现音视频实时传输。
（四）扩音喊话
在高层建筑区域、大型洪涝灾害等消防救援行动中，现场声音十分嘈杂，用地面扩音设备喊话效果不佳，采用无人机搭载喊话器，通过手台实现高空、远距离喊话，达到信息传递和安抚被困者的作用。
（五）辅助灭火救援行动
在复杂的灾情现场，无人机还可以转型为灭火救援装备，用于灭火。特别是高层建筑、地震灾害等事故救援中，在无人机上装载各种形式灭火器、氧气呼吸机、救援消防绳等灭火装置、救援工具、食品药品等工具投放到指定的位置，辅助灭火救援行动。
（六）辅助灭火救援预案制作
为适应“全灾种、大应急”综合性救援任务需要，各类灭火救援预案亟待完善更新。利用无人机拍摄重点单位、重点区域全景图，特别是在森林火灾频发高地域、强降雨季节洪涝泥石流等地质灾害高风险的地域，利用无人机航拍辖区山林水域全景图，为森林火灾和洪涝灾害的防控、扑救提供空中俯瞰的全景“上帝视角”，拍摄全景图，制作二维图和三维图，制定灭火救援预案，可起到有效的辅助决策作用。
（七）智能无人机集群技术
利用最新的智能无人机集群技术，提高无人机的任务执行能力和效率，充分利用单个无人机的功能，发挥集群的作用，能够完成城市大型综合体、大型灾害现场等场景的协同侦察、灭火及救援任务。采用地面站计算机和无人机机载计算机协同工作机制，从以往一人一机的单任务控制模式转变为一人控多机的复杂任务模式，在减少人力投入的同时，提升了无人机使用效能;采用了云化数据中心的设计理念。在重点考虑无人机集群控制技术的同时，对前端任务载荷及后端信息處理系统进行整体设计，结合当前人工智能、云计算、大数据等技术实现无人机集群应用闭环管理，为智慧消防指挥、救援提供数据支撑;在不改变现有无人机机体完整性的前提下，更换通信控制模块、修改控制软件就能够完成集群系统的组网操作。
四、消防无人机的发展方向
（一）恶劣环境飞行的可靠性
消防救援现场环境恶劣复杂，消防无人机必须具有一定的抗风、防雨、耐高温、防爆炸能力，同时还应具备红外监控等功能，才能消防救援工作的需要。
（二）区别与民用机的操控性
为适应灭火救援现场实际需要，消防无人机一是应加强的续航能力，一次性飞行时间最好能够达到60分钟以上，工作的半径拓宽至20公里以上;二是应对消防无人机放开适当的空域，如禁飞区域登录客户端后，在不影响民航空域情况下可正常起飞。
（三）飞控系统的稳定性
消防无人机对图像功能的要求高，图像传输力求清晰、连续可靠，具备抗干扰能力，具有较强的稳定性，确保传输速度和传输质量。
（四）集成拓展的兼容性
消防无人机还应具有一定的集成兼容性，在消防部门的应用中需要实现更多的扩展功能，除了可以拍摄画面外，还应具有一定的其他辅助功能，如语音功能、距离判定、温度测定、气体探测、测量、测算、三维建模等功能。
五、结语
无人机已经在应急通信保障，辅助灭火救援行动中发挥了重要作用，无人机正由现行的被动化、单任务化向未来的自组化、多任务方向发展，随着无人机技术的发展，无人机将在消防信息化建设，为防范化解重大安全风险，应对处置各类灾害事故提供更多技术支撑。
参考文献：
[1]周瑾.无人机在消防救援中的应用[J].消防界（电子版），2019（08）：2-3.
[2]崔彦珲，吴立志，朱红伟，崔俊广.无人机在消防通信中的应用研究[J].消防科学与技术，2019（04）：25-27.
[3]李怀义.论无人机集群技术在消防应急通信保障中的应用前景[J].中国新通信，2018，20（24）：12.