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    消防无人机

    2024-12-18

    在我看(kàn)来,消防(fáng)救援中的无人机,更像是一个充满(mǎn)勇气和能(néng)力(lì)的英雄,它(tā)是(shì)无(wú)畏的,也是无私(sī)的,在它的作战领空战斗到.后一刻,然(rán)后安静的返航,不(bú)需(xū)要(yào)一点掌声,等待下一次(cì)付出。

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    随着无人机技术(shù)的(de)日趋成熟和航空摄影技术(shù)的进(jìn)一(yī)步拓展,我国民(mín)用无人机(jī)应用领域日益广泛,包括:摄影(yǐng)测(cè)量(liàng)、应急救灾、公共 、资(zī)源勘(kān)探、环境监测、自然灾害(hài)监测与(yǔ)评估、城市(shì)规划与市政管理(lǐ)、林火病(bìng)虫害防(fáng)护与监测等。当前,我国消防部队面(miàn)临着日益复杂的灭火救援和社会救助(zhù)形(xíng)势,对各类地震救援、抗洪抢险、山岳救(jiù)助(zhù)及(jí)大跨度或高层火(huǒ)灾等情况,传统现场侦查(chá)手段的(de)局(jú)限性已日益凸显。如何(hé)有效(xiào)实施消防预警和现场侦测,并(bìng)迅速(sù)、准确处置灾情(qíng)显(xiǎn)得(dé)尤为重要。我国(guó)无人机应(yīng)用(yòng)技(jì)术及系统解决方案的(de)成(chéng)熟运用(yòng),使得无(wú)人(rén)侦察机平台结(jié)合(hé)视频(pín)、红(hóng)外等监控及(jí)传送设备,通过空中对复(fù)杂地形(xíng)和复(fù)杂结构建(jiàn)筑进行火灾(zāi)隐患巡查、现场救援(yuán)指挥、火情侦测及(jí)防控(kòng)成为(wéi)消防部(bù)队新(xīn)的选择。

    一、无人机工(gōng)作(zuò)原理

    无人机(jī)是一种以无线电遥控和自备程序(xù)控制装置操(cāo)纵的非载人飞行器,它具(jù)备体积(jī)小、造价低、使用方便、对(duì)环境要求低等优点,并整(zhěng)合了(le)无线图像传输系统(tǒng),具备相(xiàng)当的(de)自主控制、飞行规划及图像(xiàng)传输能(néng)力。 如图1所示,目前商(shāng)用及军用无人(rén)机系统可分为以下几个子(zǐ)系统:地面指挥控制系统、无(wú)人(rén)机飞行平台(tái)、空中视(shì)频监控平台、微波(bō)无线实(shí)时(shí)图像传输系(xì)统(tǒng)、GPS导航(háng)及自动驾(jià)驶系统、 大容(róng)量锂聚(jù)合物供电(diàn)单(dān)元(yuán)、3G图传中继链路等。

    二、无人(rén)机的技(jì)术优势(shì)

    由于采用(yòng)了技(jì)术**的飞控平台(tái)及前后台视频监控传输系统,配合 的飞行及(jí)地勤(qín)保障系(xì)统,无人机可对(duì)地面实施完备的长时间空中(zhōng)监(jiān)控,从而实现较低(dī)的综合成本(běn)对传(chuán)统手(shǒu)段无法涉足的区域进(jìn)行(háng)实时监控和辅助救援,其智能化和**性突出体现在巡(xún)查路径规(guī)划、智能分析、定点持续监控、火(huǒ)情报警等,并且(qiě)在制定应急预案、建立快速响应(yīng)机制、现场火情存(cún)档与取证等方面充(chōng)分发(fā)挥技术防范手(shǒu)段的(de)重(chóng)要作用。其(qí)技术优势有:

    (一(yī))机(jī)动灵活。小型无人机一般只有100千克以下的重量(liàng),依托飞(fēi)行(háng)控件就可以对其进行操控,只需要1-2人就(jiù)可以(yǐ)完成此(cǐ)类操作(zuò)任(rèn)务。在道路不(bú)畅(chàng),交通中断的情况下,徒步就可(kě)以携带至灾害事(shì)故现场,且起飞条件很简单,对(duì)地形无要求,加(jiā)上无人机携带方便,所以(yǐ)具有很强的灵活性。此外,无人(rén)机的飞行速(sù)度易于控制,转(zhuǎn)弯半径小,机动性好,可以灵活(huó)机动(dòng)控制飞行方向,机(jī)载摄像头也可(kě)以跟踪拍摄对象;无人机还(hái)能快(kuài)速到达指定地点,反(fǎn)应(yīng)能力快(kuài)捷,对环境(jìng)和气候条件也有很强经浙江消防总队(duì)对“上合组织”演练期(qī)间的(de)实际(jì)测试,无人机在6级风力下完成飞行任(rèn)务,受阴雨天气等条(tiáo)件限制比(bǐ)大型载人飞机要小的多;其起飞条件(jiàn)只需要几平米空地,周围无突出障碍物(wù)即(jí)可(kě),在低空作业时,受气候条件限制非常小,获取影像的速度非常快,可在5公(gōng)里范围(wéi)内稳定(dìng)可靠(kào)发挥侦查作用。

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    (二)视野 。无人机通过宽带、数据(jù)链技术(shù)可(kě)以实现(xiàn)超视距控制(zhì),从(cóng)而具有很 的(de)视野(yě),依据现场需求,可以从不(bú)同角度、不同的距(jù)离在不同的光线条(tiáo)件下进行作业(yè)。既可以实现在高(gāo)空(kōng)对(duì)目标进行全(quán)局性拍摄,也可以调整距离和角(jiǎo)度,按需抓拍(pāi)对现场(chǎng)决策有重要帮助的关(guān)键因素。通过(guò)远程(chéng)控制无人机和(hé)摄像头,可以根据实际需求实时采集(jí)图像(xiàng),尤其是在低空飞行时,无人机跟踪拍摄能(néng)力(lì)极(jí)强(qiáng),使用(yòng)机载摄像头获取的图像分辨率(lǜ)很高(可以达(dá)到(dào)0.1米),如果(guǒ)配备热(rè)视或(huò)红外(wài)等(děng)夜(yè)视功能(néng),其(qí)收录的视频将更加 。这样(yàng)的(de)方(fāng)式为实现灾害事故现场实时空中监控提(tí)供了有力(lì)**,能有效提升消防部队抢险(xiǎn)救援的侦查能力。

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    (三)操作简(jiǎn)单。从技术层(céng)面上看,无人机的远程视频传输与控制系统通过(guò)网络和(hé)接口接入地面(miàn)站,通过运营商光(guāng)纤接(jiē)入公(gōng)网,因此,只需通过遥控摄像机及其辅助设备(bèi)(镜头、云台(tái)等),就能直接观看无人机的摄(shè)像头实时视(shì)频。通常,用户(hù)只(zhī)需通过遥控器(qì)来(lái)实(shí)现无人机的所有动(dòng)作(zuò),通过远(yuǎn)程视频传输与控制系(xì)统对(duì)现场情况一目了(le)然,以实现远(yuǎn)程、方便的全方位监控;当客(kè)户端(包括PC和手机)在接入公网(wǎng)后,用户可以通过PC、平板电脑或者是手机等多(duō)种形式的载体实现对无人机的(de)控制。从应用层(céng)面上看,无人机(jī)的实际操(cāo)作也并不复杂,只要掌握(wò)好飞行(háng)、音视(shì)频控制和其(qí)他兼容模块的操作,便(biàn)能发挥(huī)效能。

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    (四(sì)) 可靠。无论面对暴雨、高温、台(tái)风(fēng)、泥石流等恶劣的天(tiān)气环境;或者(zhě)易燃易爆(bào)、塌(tā)陷、有毒等严(yán)重(chóng)事(shì)故灾(zāi)害现场;抑或山岳(yuè)、峡(xiá)谷(gǔ)、沟壑等极端地理环(huán)境(jìng),无人机(jī)技(jì)术能有效规避传统灭火救援(yuán)行动中存在的短板,可 消防官兵的自身 。并能通(tōng)过对现场(chǎng)情(qíng)况的跟拍、追踪,为事(shì)故处置的指挥决策提供 可靠的依据,能够.大限度地控(kòng)制灾(zāi)情(qíng)发(fā)展,减(jiǎn)少灾情的损失,减少人员伤亡。

    三、无人机在消防部队实战(zhàn)中的应用前景

    结合消防部队的实战需(xū)求,无(wú)人机的(de)运用可以(yǐ)解决以(yǐ)下(xià)四(sì)方面(miàn)的问题:

    (一(yī))灾情侦查。当灾害发(fā)生时(shí),使用无人机进行灾情侦查,一是可以无视地形(xíng)和环(huán)境,做到机动(dòng)灵活开展侦查,特别是一些急难(nán)险重的灾害现场,侦查小组无(wú)法开展侦查的情况下,无人机能够迅(xùn)速(sù)展开侦查。二是通过无人机侦查能够有(yǒu)效提升侦(zhēn)查(chá)的(de)效率,..时(shí)间查(chá)明灾害事故的关键因素,以便指(zhǐ)挥员作出正确(què)决策。三(sān)是(shì)能够有效(xiào)规避人员(yuán)伤亡,既能避(bì)免人进入有毒、易(yì)燃易爆等危险环境中,又能 、细致掌握现场(chǎng)情况。四是(shì)集成侦检(jiǎn)模块进行检测(cè)。比如集成可燃(rán)气体探测仪和(hé)有毒(dú)气体探(tàn)测仪,对易(yì)燃易爆、化学(xué)事故灾害现(xiàn)场的(de)相关气体(tǐ)浓度进行远(yuǎn)程(chéng)检(jiǎn)测,从(cóng)而得到危险部位的(de)关键信息;又如集(jí)成测温、测(cè)风速等设备,可对灾害现场环境情况进行细化(huà)了解。

    (二)监控追(zhuī)踪。无人机(jī)的作用不仅仅(jǐn)局限在灾(zāi)情(qíng)侦查(chá)。消防部队所面对的各类灾害事故(gù)现场往往瞬息万变,在灾害事故的处置(zhì)过(guò)程(chéng)中,利用无人机进行实时(shí)监(jiān)控追踪,能够(gòu)提(tí)供 的灾情(qíng)变化情况,便于各级指挥(huī)部(bù)及时(shí)掌握动态灾害情况,从而作(zuò)出快(kuài)速(sù)、准确的对策(cè),.大(dà)限度地减少灾害损失。

    (三)辅助救援。利用无人机集成或者灵活携带关键器材装备(bèi),能够为(wéi)多种情况下的救援提供帮助。一是集成语音、扩音模块传达指令。利用无人机实现空中呼喊或者(zhě)转达指令,能够较地面喊话或者指令更有(yǒu)效,尤其(qí)适(shì)用于高空、高层等项目的救(jiù)援中,以无人机为(wéi)载体,有效传达关键指令(lìng)。二是为救援开辟救援途(tú)径。例(lì)如水上、山(shān)岳救援中,现有的抛投器使用环境和范围(wéi)均有很大的局(jú)限性,并且(qiě) 度(dù)差,利用无(wú)人机(jī)辅助抛绳或(huò)是携带关键(jiàn)器(qì)材(如呼(hū)吸器、救援绳(shéng)等),能够为(wéi)救援(yuán)创造(zào)新的(de)途径,开辟救生通道,并且准确、 率。三是集成通(tōng)信设备,利用无人机担当通信中继。例如在地震、山岳等有通信阻断的环境下(xià),利用(yòng)无人机集成转信模块,充当临(lín)时转信(xìn)台,从而使得极端环(huán)境下建立起无线通信的链路。四是利用无人机进行应急测绘。利用无人(rén)机集成航拍测绘模块,将灾害(hài)事故现场的(de)情况全部收录并传至现(xiàn)场指挥部,对灾害现场的(de)地形等进行应急(jí)测绘,为救援的开(kāi)展提供有力支撑。在(zài)今(jīn)年四川(chuān)雅安地震救援中,中科院沈阳自动化研究所研制的旋翼无(wú)人(rén)机(jī),可载重30公斤,在搜(sōu)救侦查中发挥了巨大的作用。

    (四)辅(fǔ)助监督。利(lì)用航拍对高层(céng)及 层(céng)建筑实(shí)现 实时的监测、及时发现火情隐患、消(xiāo)防现场火情(qíng)实时控制、建筑消防检(jiǎn)查或(huò)现(xiàn)场火(huǒ)情图像存储、可将(jiāng)空中(zhōng)监控视频接入其(qí)他安防(fáng)或消(xiāo)防监控(kòng)系统、支(zhī)持大容量长时间图像存储(chǔ)及检索调阅、支持通(tōng)过智能终(zhōng)端远程(chéng)查看及控制(zhì)部(bù)分功(gōng)能等。

    四、无人机在消防部队(duì)应用(yòng)的技术需求

    针对消防部(bù)队面(miàn)对的灾害事故现场实际情况,无人机在消防部队的运(yùn)用还应达到一(yī)定的技术要求。

    (一)可靠性。消防部队面对的各种灾害现(xiàn)场,特别是火灾现场,应(yīng)用环境更为复杂,需(xū)考虑风速(sù)、烟雾、温度以及防水等(děng)各种(zhǒng)环境(jìng)因(yīn)素,因此,无人侦察(chá)机首先要能满足现(xiàn)场的恶劣环境(jìng)使用条件(jiàn)。一是抗风能力方面。以浙江地区(qū)为例,常(cháng)年以东南和西北风为主,沿岸风(fēng)力3-4级(jí),阵风5-8级,在(zài)高层建筑附近飞行时,瞬时(shí)风力可能接近6-8级,因此,其抗(kàng)风能力要达到6级以上。二是耐高温(wēn)和(hé)防爆能力。由(yóu)于无人(rén)机(jī)使(shǐ)用汽油发(fā)动机(jī),排气管(guǎn)带有火花,同(tóng)时噪音大(dà)、操作维护(hù)专业(yè)化程度(dù)高(gāo)、运行(háng)成本不菲,且一旦飞机失控坠落,也(yě)会带来潜在的起火、爆炸(zhà)等隐患,因此要求飞机平台应(yīng)当具有一(yī)定的耐(nài)高温(wēn)能力。三是防烟(yān)雾能力。由于火灾现(xiàn)场存在大量水(shuǐ)雾和烟雾,要求无(wú)人侦察机有较强的(de)抗水和抗烟雾能力。四是夜视能力。由于灾害(hài)发生的时间(jiān)、环境不可预知,因(yīn)此应当配备具(jù)有(yǒu)红外夜视(shì)功能的摄像头,并建议配备辅助光源。

    (二)操控(kòng)性。以18km/h无人机巡航平均速度计算,其可巡(xún)视(shì)范围在2公里工作半径内,续航能力要求达到单组(zǔ)电池平均(jun1)30分(fèn)钟(zhōng)以上(shàng),航线巡(xún)查(chá)要求能(néng)够实现不间(jiān)断监控(kòng),两次巡查(chá)准备间隙少于15分(fèn)钟;另外,飞行高度方面,根据调研,灾害事故现场(chǎng)多(duō)数飞行高度(dù)在(zài)200米以下,考虑到高层建筑.高(gāo)高度,达到0到300米飞行高度应可(kě)满(mǎn)足日常现(xiàn)场(chǎng)侦查需要(yào)。

    (三(sān))稳定性。无(wú)人机的图像传输(shū)应当力求清晰(xī)、连(lián)续(xù),因而对图像(xiàng)的无线(xiàn)收发均有较高的要求(qiú);通过无线传输易(yì)出(chū)现干扰,因而要(yào)求无人机(jī)必须有一定(dìng)的(de)抗(kàng)干(gàn)扰(rǎo)能力(lì),从而达到在使用过程中图像能(néng)够(gòu)不间断。

    (四)集成(chéng)兼容性。无人机(jī)在消防部队的(de)应(yīng)用中要实现很多扩(kuò)展功能,必须(xū)拥有良(liáng)好的集成和兼容(róng)性。因此,在满载重(chóng)量方面,考虑日常训练及(jí)使用配备的机动要求(qiú),无(wú)人侦查机需能便携或车载到达(dá)现场(chǎng)附近,单兵进入(rù)现场机(jī)动(dòng)部署,紧(jǐn)急情况下(xià)拓展携带(dài)器(qì)材,因此(cǐ)要求(qiú)整套系统携(xié)带(dài)重量不超过50公斤;此外,在(zài)实现视频传输外(wài),如果要实(shí)现其(qí)他(tā)辅助功能的集成和(hé)传(chuán)输(如语音(yīn)、测距、测温等),这必(bì)然要求无人机拥有(yǒu)良好的集成和兼容性。

    (五)严谨性。若(ruò)配备无人机,必然(rán)需要对操(cāo)作人员进行素质培训,因此必(bì)须形成一套训练考(kǎo)核机制,形成无人机日(rì)常管理和使用(yòng)机制(zhì),操(cāo)作员必需定(dìng)岗定位,确定使(shǐ)用时机和人员。必须(xū)由内部(bù)操作人员(yuán)和外部技(jì)术人员及研发制(zhì)造方(fāng)形成一套成熟的(de)售(shòu)后维护(hù)保养机制(zhì), 无人机保(bǎo)持良好的使用常态;要加强学习教育,使无人(rén)机的使用(yòng)更符合民航管(guǎn)理规范。

    五、无人(rén)机在消防部队的配备模式

    从(cóng)无人机在消防部队(duì)的应用前景出(chū)发,其配备模式也需(xū)一定的科学性。

    (一)大(中)队级配(pèi)备标准。根据(jù)城市消防站建设等(děng)级分类或者铁军中队(duì)标准配备(bèi),特勤(qín)大(中)队(duì)可配备单兵(bīng)背(bèi)负式无(wú)人机,主(zhǔ)要以侦察和短(duǎn)距离巡航为主(zhǔ),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(rèn)务较重的大(中)队,根据辖区情况选(xuǎn)配。

    (二)支队级配(pèi)备(bèi)标准。支队级主要配备电动飞机平台,巡航(háng)距离较长,以侦查(chá)、辅助救援为主,应急(jí)响(xiǎng)应时应当随支队(duì)全勤(qín)指挥部出动,并承担全大市辖(xiá)区内和跨区域(yù)增援时的侦(zhēn)查和辅助(zhù)救援任务。

    (三)总队级配备标准。总队级主要配备燃油无人机(jī),巡航距离长,以(yǐ)侦察(chá)、监控(kòng)、辅(fǔ)助救援为(wéi)主,随(suí)总队全勤指挥部出动,承担全(quán)省(shěng)范围内和跨区域增(zēng)援时的(de)各项(xiàng)任务。

    随着无人机技术的进一(yī)步发展及其(qí)在消防部(bù)队运用的日趋成(chéng)熟,其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。各级部门特别是消防部队(duì),应该充分认识到无人机在灭(miè)火(huǒ)救援(yuán)中的(de)重要作用,逐步装(zhuāng)备无人机并积极发挥作用,更好地完成各类灭火救援和抢险救灾任务。


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