無人機精準(zhǔn)水上救援裝置

無人機精準(zhǔn)水上救援裝置

PrecisionWaterRescueDevicefor

UAV

(-)研究論述

1.研究背景

根據(jù)中國衛(wèi)生部發(fā)表的數(shù)字顯示，中國每年有57000人溺水死亡；相當(dāng)于每

天有150多人。

中國溺水死亡率為8.77%,其中0歲至14歲的占56.58%0在接到溺水報警

后，我們的民警按規(guī)定時間、流程到達(dá)現(xiàn)場后，卻因不會游泳或者搜救行動不夠

嫻熟而拖慢了救援進程。在多數(shù)的溺水案情中，民警大多是通過拋送竹竿、救生

圈、繩索等方式進行拉拽進而達(dá)到救援目的，但是更多情況下這些工具或因為拋

投不到位或因為溺水者自身慌張無法做到有效的救援，因此我國目前的水中救援

形勢嚴(yán)峻，救援工具還未到達(dá)普及性，這也極大的制約了我國的水上救援工作。

當(dāng)然尚未普及的原因也是多種多樣的，首先一般的救援工具過于依賴救援人員的

救援水平，所以導(dǎo)致單獨使用時效果不理想，而大型救援工具由于體積龐大和造

價比較高昂，所以基層派出所鮮少有大型救援工具，而且落水事件具有突發(fā)性和

不確定性，大型救援工具搬運不便，所以我們無法保證大型救援工具可以在第一

時間到達(dá)事故發(fā)生現(xiàn)場。

中國救撈行業(yè)目前擁有員工近萬人，其中專業(yè)技術(shù)人員、潛水員和船員占80%

以上；199艘船舶，其中專業(yè)救助船76艘，打撈船123艘;20架救助航空器。

截止到2011年5月底，專業(yè)救撈力量，成功救助了4,075艘遇險船舶，其中

878艘外籍船舶;成功打撈了1,740艘沉船，其中98艘外籍沉船;成功救援了

56,550名海上遇險人員，其中包括11,823名外籍人員。

根據(jù)我國法律規(guī)定的不同救援主體，將我國水域內(nèi)的救援分為以下三類：

（一）海損事故救援

在海損事故救援中，公安機關(guān)不是主要責(zé)任主體，只負(fù)責(zé)在接到報警后按110

接處警規(guī)則及時派出警力協(xié)助海事部門維護現(xiàn)場秩序。若海事部門未及時趕到

時根據(jù)現(xiàn)場條件和自身救援力量進行相應(yīng)先期處置，并采取必要的人員救助和財

產(chǎn)保護措施。

（二）涉水自然災(zāi)害事故救援

當(dāng)自然災(zāi)害（包括涉水類的自然災(zāi)害如洪水、泥石流和海嘯等）發(fā)生時，由于破壞

力極大，作為單個個體的人的力量顯得十分渺小，因此各國政府都非常重視

社會整體力量在自然災(zāi)害中救援的作用。

根據(jù)《國家自然災(zāi)害救助應(yīng)急預(yù)案》規(guī)定，公安機關(guān)在發(fā)生涉水自然災(zāi)害事故

時的職責(zé)為一方面在當(dāng)?shù)卣I(lǐng)導(dǎo)下派出專業(yè)救援隊伍參與救援，另一方面負(fù)

責(zé)災(zāi)區(qū)社會治安，協(xié)助組織災(zāi)區(qū)群眾緊急轉(zhuǎn)移，配合有關(guān)救災(zāi)工作。

（三）水域其他事故救援

公安部2003年發(fā)布的《110接處警規(guī)定》第29條也規(guī)定：110報警服務(wù)臺受

理求助范圍包括：（一）發(fā)生溺水等狀況，需要公安機關(guān)緊急救助的；（三）公眾遇

到危難，處于孤立無援狀況，需要立即救助的。

水域其他事故救援相對陸地救援而言具有以下特點:一是救援對象較為單一，主

要是人的生命，因為涉及財產(chǎn)的大部分屬于海損事故救援的對象。二是時效

性強，因為人類在水中溺水超過5分鐘就有生命危險。三是危險性大。因

為水域內(nèi)救援人員一旦不慎或操作不當(dāng)則自身就可能溺水犧牲，諸多關(guān)于水中

救人者犧牲的報道就充分說明了這一點。

水域內(nèi)人命救助的時效性非常明顯，人一旦溺水超過5分鐘即有生命危險。

溺水報警時間較晚，位置極易改變。由于溺水人員落水后，發(fā)現(xiàn)時間比較晚，報

警時間相對較遲，給消防的救援工作帶來一定的難度。最后，水上救援發(fā)生在

晚上，救援困難。由于晚上視線不清晰，對河道情況不熟悉，救助難度大，救

助人員自身安全有隱患。

水上救援是一個新課題，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，水上救援的難度、規(guī)模都在不斷擴大。

而實際上，基層單位卻缺乏必要的水上救援裝備，雖然大部分中隊僅配備了為數(shù)

不多的救生衣、救生圈和少量的水上照明設(shè)施，個別中隊甚至配備了射繩槍，但

此類拋投型救生工具存在救援精準(zhǔn)度不夠，耗費人力物力大，救援成功率低等問

題。

而人工下水進行救援時，危險性比較大。由于水中的情況比較復(fù)雜加上水質(zhì)渾濁,

水里能見度幾乎為零，水中經(jīng)常有樹根、垃圾、漁網(wǎng)等各種的雜物，所以救援人

員下水實施救援時極易發(fā)生安全事故。

加之水上突發(fā)事件受水域的天氣和水流等自然環(huán)境的影響，情況非常復(fù)雜，給

搜救帶來極大的困難。

無人機是當(dāng)代社會中一種新型小巧的設(shè)備，無人機的快速發(fā)展，已經(jīng)應(yīng)用到

公安工作之中，比如使用無人機勘察現(xiàn)場或者實施監(jiān)控，但是根據(jù)無人機小巧便

攜的特點，其在救援工作中也可以起到巨大作用。但在日常救援工作中，無人機

的使用結(jié)果卻有些不盡人意，這也是我們小組對改進無人機救援工作研究的出發(fā)

點和落腳點。

2.案例分析

現(xiàn)在社會中時常出現(xiàn)有人失足落水或者在其他情況下導(dǎo)致的落水情況，落水

者極容易出現(xiàn)慌亂失措的情況，因為人的本能反應(yīng)會讓人在落水后來不及呼救，

進而導(dǎo)致窒息，因此如果在慌亂中不能及時的得到救助，就容易發(fā)生溺水身亡的

事故。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年有約57000人死于溺水，溺水死亡率為8.77%

其中0歲至14歲的占56.58%,而很多人發(fā)現(xiàn)有人溺水時都會立即報警，但及時

趕來的民警對落水的人員進行施救時，時常會遇到執(zhí)勤民警不會游泳的現(xiàn)象，在

這種情況下進行施救時通常是向落水的人員進行拋送竹竿、繩索或救生圈來讓落

水者進行抓扶，但由于風(fēng)力影響或救援者力量限制亦或是落水者距岸邊距離較

遠(yuǎn)，救援工具往往難以拋送到落水者身邊。即使能夠拋送過去，救援工具仍可能

被水流沖離救援者，且落水者在慌亂情況下很難將拋送過去的物體進行準(zhǔn)確的抓

扶。這種情況下再尋求消防官兵的救援就已經(jīng)來不及了，因此目前各個基層派出

所的救援方式無法有效的對落水者進行救援，從而導(dǎo)致救援生還率較低，甚至曾

出現(xiàn)有人溺水報警后，到場警察均不會游泳而看著落水者溺亡的新聞，造成的社

會影響較差。以下是幾個真實案情。

2004年6月6日，洛陽經(jīng)貿(mào)學(xué)院學(xué)生習(xí)喜鳳和兩個同學(xué)來到洛陽洛浦公園

游玩,23時15分左右習(xí)喜鳳不慎跌入了2米多深的湖里。習(xí)喜鳳落水10分鐘以

后，洛陽市110指揮中心接到報警立即指令離公園不太遠(yuǎn)的珠江路派出所民警火

速前往出事地點。23時33分習(xí)喜鳳落水18分鐘，即接到報警后7分鐘，值班

民警王海濤和他的兩位同事來到現(xiàn)場。由于趕到的民警都不會游泳，而且缺乏

基本的救助工具，在場群眾也不會游泳，失去了救助習(xí)喜鳳的有利時機。次日凌

晨0點15分左右習(xí)喜鳳被打撈了上來，不幸死亡。

2004年7月8日下午2時許，三位年僅15歲的“民工”到河邊洗澡，其中

一位名叫張永（化名）的少年爬上了一艘汽布船。由于汽布船沒有固定，自然地漂

向河中，不會游泳的張永開始慌亂；在慌亂之中汽布船翻入河中，張永落入河中

深水區(qū)。其他兩個孩子見狀，急忙呼救，岸上的成人隨即撥打110報警。此后的

一個多小時中十幾警察陸續(xù)趕到現(xiàn)場，卻因不會游泳和缺乏救援工具束手無策。

最終張永不幸溺水身亡。

2007年4月19日在云南某地有一名男子落入河內(nèi)，一位民警和一位巡防

人員接到指揮中心的命令迅速趕到現(xiàn)場處置，把救生圈扔人水中，誰知落入水中

的男子并沒有抓住近在咫尺的救生圈，反而游向相反的方向，最終溺水身亡。這

起落水與施救事件發(fā)生后在當(dāng)?shù)匾鹆松鐣鹘绲年P(guān)注。民警該不該下水救人一

時成為了市民議論的話題。在這起事件中出現(xiàn)了三類人：落水者、警務(wù)人員（民

警和巡防人員）、圍觀者。議論一，他們的施救過程沒有失誤，可能在施救的方

法與策略上不太完善。議論二，他們應(yīng)該下水，因為他們是警務(wù)人員。

上述事件中我們的警察在接警后幾分鐘也就趕到了現(xiàn)場，是相當(dāng)及時的了。

面對民警為什么不下水救人卻成為整個事件的焦點，通過媒體的報道我們已經(jīng)知

道，出警的兩名警務(wù)人員，一個水性不好，根本游不到溺水者的位置，另一位根

本就不會游泳。如果就這樣貿(mào)然下水施救，極有可能人沒有救起來還要把自己賠

進去，做無謂的犧牲。

警察水上直接救助溺水者，可以利用部分警械例如警棍等長條狀物。將溺水

者拉上岸。如果周圍有竹竿、木棒、雨傘、苕帚、拖把等也可代替警械使用。溺

水者距岸邊較遠(yuǎn)時，用上述方法無法救援時，采用繩子一端拴在救生圈上，把救

生圈投擲給溺水者。

2014年10月31日下午4時許，臨邑縣德平鎮(zhèn)富麗花園小區(qū)人工湖有人不

幸落水，現(xiàn)場馬上有人打110報警，當(dāng)?shù)毓驳缕脚沙鏊蓡T出警到達(dá)現(xiàn)場時，

落水人已沉入水底。派出所民警萬般無奈，就組織人員進行打撈，然而民警卻不

會游水，這時群眾郭某某說他會水，并下到水中，將繩索捆到他的腰部，這才算

把落水者打撈上岸，然而上岸時已經(jīng)死亡?，F(xiàn)場120醫(yī)生也愛莫能助。

這一個個案例中的數(shù)字讓人觸目驚心，也讓人陷入沉思，由于警察的無作為

導(dǎo)致的群眾生命健康受到威脅。雖然現(xiàn)在對警察是否會游泳并沒有硬性要求，但

是溺水案件的發(fā)生率和死亡率一直居高不下確實值得每一位公安干警沉思。

除了由于警察不會游泳導(dǎo)致溺水者死亡的情況，還有“水性極好者下水救人

自己溺亡”的事故也是頻繁發(fā)生，救生船等設(shè)備由于重量和體積的限制不便攜帶

并且難以迅速到達(dá)救援現(xiàn)場，而出警中救援器械的過多導(dǎo)致無法保證每次出警都

能帶著所有的救援工具，這些事得出的結(jié)論顯然易見，那就死現(xiàn)有的機械救生設(shè)

備無法更有效地滿足人們的需求。因此為降低水上救援生還率低，危險性大的問

題，我們設(shè)計了此款救援器械。

3.研究需求

根據(jù)現(xiàn)實情況和當(dāng)代科技發(fā)展，我們在日常的警務(wù)工作中，尤其是在基層公

安水上救援行動中，我們急需一種簡單便攜而且費用相對較低，使用方便的一種

新型救援工具。根據(jù)實際水上救援工作的需要，我們對這種新型的救援工具有了

一個大體的特點要求。

我們收集了目前常用的一些水上救援工具，并根據(jù)我國現(xiàn)實情況做了利弊分

析。常用的小型救援工具（如救生圈、救生衣、拋繩包、繩索拋投器等），大型

的救援工具（如救生艇、救生船、救生筏等），以及新時代新環(huán)境下誕生的無人

機救援等其他新型救援器材。

救生圈、救生衣是生活中常用的一類救援工具，它們的工作原理是通過儲存

一定量的氣體使其漂浮在水上。其好處在于價格低廉，方便攜帶，使用簡單，目

前大部分河流、湖泊周圍都會放置救生圈。但是由于我國國土面積大，江河湖泊

分布廣泛，不能保證所有水域周圍都有放置足夠數(shù)量的救生圈和救生衣，且不能

保證這類救援器材在緊急救援中得到有效的使用。除此之外，在發(fā)生險情后，救

生圈和救生衣的使用都需要救援人員下水進行施救，如果選擇投擲的方法，很難

保證扔到溺水者伸手可以抓到的范圍之內(nèi)，這無疑也是對施救人員救援技術(shù)和身

體素質(zhì)的考驗，可是根據(jù)現(xiàn)實情況，我們很難保證公安派出所的民警都具備專業(yè)

的水上救援知識，甚至要求所有民警都會游泳也是難以實現(xiàn)的，同時也不符合安

全執(zhí)法的理念。

拋繩包是一種將繩索存入其中的救援器械，在溺水者意識清醒、可以較靈活

的支配自己身體的情況下，救援人員用力將繩索拋至溺水人員周圍，溺水人員拽

著繩索或?qū)⒗K索綁在自己身上，再由施救者將溺水者拉至安全區(qū)域。其優(yōu)點是方

便攜帶、小巧、用法簡單。但拋繩包極易受到風(fēng)力或者水流的影響，雖然在使用

過程中常常通過事先浸入水中增大繩索重量而提高投擲的準(zhǔn)確性，但是同時也對

拋投力度提高了要求，且其投擲精準(zhǔn)度的問題依舊制約著該工具。該工具最大的

局限性是只能救助剛溺水或者溺水不久仍有判斷力的溺水者，對于溺水嚴(yán)重甚至

陷入昏迷的人無法起到作用。

繩索拋投器是以壓縮空氣或火藥作為動力，向目標(biāo)拋投繩索及救生圈的一種

裝備。按其動力源可分為氣動式拋投器和火藥式拋投器，一般采用4mm繩索，落

水者可以方便的抓住。發(fā)射角度取35-40度。其好處是盡量選擇在落水者的上流

或上風(fēng)位置發(fā)射，發(fā)射目標(biāo)對準(zhǔn)落水者上流或上風(fēng)方向的5-10米處，以便救生

圈順流而下，乘風(fēng)漂至落水者身邊，而不至于落體傷害到落水者。這種工具大大

提高了救援工具的精準(zhǔn)度，但依舊對風(fēng)力和救援對象有一定要求。

救生艇、救生船、救生筏等大型救援設(shè)備上可以配備各種救援工具，能應(yīng)對

多種救援情況，是最全面最安全的救援方式。但是發(fā)生溺水事件時，我們無法保

證在第一時間調(diào)動相應(yīng)的大型救援工具，不能保證救援的時效性，溺水救援，時

間就是生命，要爭取在最短時間內(nèi)救援溺水者，這種大型救援設(shè)備不能說是首選。

且許多水域并不具備配置和養(yǎng)護此類大型設(shè)備的能力。

根據(jù)對常用水上救援工具的利弊分析，我們對新型救援工具概括了其應(yīng)該具

有的幾個特點。

（1）這種工具要能夠提供開闊清晰的視野。我們可以通過這種工具準(zhǔn)確觀察到

溺水者的情況，這樣以便于我們更好的將救援工具放到溺水者能直接接觸到的范

圍內(nèi)，并且可以根據(jù)水流流速或者風(fēng)力干擾做出相應(yīng)的調(diào)整，同時，及時判斷溺

水者狀況以調(diào)整救援計劃。

（2）這種工具要具有便攜性和易操作性。由于溺水案件具有突發(fā)性和不確定性,

需要快速進行處置，所以我們要求這種新型的救援工具方便攜帶。基層公安民警

或救援隊工作繁忙，難以拿出大量時間進行培訓(xùn)，需要可以快速上手的救援工具,

且當(dāng)發(fā)生溺水事件時可能會引起其他狀況，比如圍觀群眾過多、現(xiàn)場騷亂，這些

情況會影響操作人員的判斷力和操作，所以我們要求該工具易操作。

（3）這種工具要具有一定的抓力或者可攜帶一定重量的物品。我們可以根據(jù)現(xiàn)

場情況對該儀器上攜帶的救援工具進行一定的調(diào)整，所以這必然要求該工具要可

以攜帶至少5kg的救援物品，以應(yīng)對各種情況。

(4)該工具的造價不能過高，為了更好的普及這種工具，其造價必須控制在能

讓大多數(shù)人接受的范圍之內(nèi)。

下面是截取的一段報道。

晨報訊今年夏天起，在天鵝湖上，經(jīng)?？梢钥吹揭凰覠o人智能巡邏艇在劈波斬浪。

得益于它和專業(yè)水上救援隊的助力，2017年的夏天，天鵝湖“零溺亡”。11月

13日，記者了解到，這款安徽中科華澄智能科技有限公司研發(fā)的水面機器人，

也將亮相家博會。

天鵝湖今夏零溺亡有它的貢獻(xiàn)

碧波蕩漾的天鵝湖，近年來卻發(fā)生過多起溺亡事件。今年7月，合肥市公安局巢

湖水上分局在天鵝湖正式投放警用無人智能巡邏艇。到夏季結(jié)束，天鵝湖沒有發(fā)

生一起溺亡事件。

記者了解到，在天鵝湖上保駕護航的無人智能巡邏艇由中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究

院院屬企業(yè)安徽中科華澄智能科技有限公司研發(fā)，是一款主攻智能安防的水面機

器人。

“在家博會智能制造產(chǎn)品展區(qū)，可以看到我們的產(chǎn)品。”中科華澄相關(guān)負(fù)責(zé)人告

訴記者，將在家博會上展示核心產(chǎn)品之一的智能安防水面機器人，這款水面機器

人獲得了“安徽省新產(chǎn)品"和''合肥市兩創(chuàng)產(chǎn)品”的稱號。

水上水下均可實現(xiàn)目標(biāo)搜索

據(jù)介紹，智能安防水面機器人主要針對各種湖泊水域的水面巡邏、監(jiān)測、搜救，

能夠長時間工作，具有智能安防功能以及與之配套的系統(tǒng)軟件產(chǎn)品。

“水面機器人擁有目標(biāo)識別算法，實現(xiàn)針對水上水下目標(biāo)搜索、動態(tài)目標(biāo)跟蹤、

目標(biāo)定位等功能?！惫ぷ魅藛T告訴記者，這是技術(shù)人員進行大量的理論論證和無

數(shù)次的實驗取得的成果?！皞鹘y(tǒng)識別是二維圖像識別，無法創(chuàng)建識別對象，識別

目標(biāo)的跟蹤通過移動距離相近來判斷，對于類似目標(biāo)無法做到軌跡跟蹤。目前國

內(nèi)外都有同類的研究，都還沒有成熟的產(chǎn)品。我們已經(jīng)應(yīng)用到我們產(chǎn)品上，并已

經(jīng)取得95%以上識別精度?！?/p>

“通過水上IP高清攝像機與熱像儀結(jié)合、水下攝像機與聲吶相結(jié)合，利用高效

的圖像識別算法，對所在水域進行24小時的多方位監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)或者危

險情況，水面機器人會主動發(fā)出聲光報警?！鄙鲜龉ぷ魅藛T表示，這將有望替代

現(xiàn)有的人工巡邏監(jiān)控、水面湖泊人工打撈式搜救方法，進一步推動智能安防行業(yè)

的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化。

任意水域、天氣都可監(jiān)測水質(zhì)

除了參與水上安防救援，機器人還可以實現(xiàn)水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測與早期預(yù)警。

“水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測和早期預(yù)警水面機器人產(chǎn)品被列為合肥市首創(chuàng)產(chǎn)品及安徽省新

產(chǎn)品，智能安防水面機器人被列為合肥市兩創(chuàng)產(chǎn)品及安徽省新產(chǎn)品?！鄙鲜龉ぷ?/p>

人員表示，水質(zhì)動態(tài)監(jiān)測與早期預(yù)警水面機器人是一種長工作時間、高可靠性的

無人船以及與之配套的監(jiān)控軟件。可應(yīng)用于環(huán)境污染治理、水質(zhì)檢測、安全、救

援等領(lǐng)域。

“可以在任意水域、全天候、原位和低成本水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)警?！惫ぷ魅藛T表示，

這可以將水面工作的高效、智能及可持續(xù)化，帶動無人船領(lǐng)域和水環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域

的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。

這份報道的出現(xiàn)讓我們找到了新的改進對象和實驗?zāi)繕?biāo)。

4.研究原因

由于科技的發(fā)展，無人機漸漸進入平凡人的生活中，無人駕駛飛機簡稱“無

人機”，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操

縱的不載人飛機，或者由車載計算機完全地或間歇地自主地操作。與有人駕駛

飛機相比，無人機往往更適合那些太“愚鈍，骯臟或危險”的任務(wù)。無人機按應(yīng)

用領(lǐng)域，可分為軍用與民用。軍用方面，無人機分為偵察機和靶機。民用方面，

無人機+行業(yè)應(yīng)用，是無人機真正的剛需；目前在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、微型自拍、

快遞運輸、災(zāi)難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、

救災(zāi)、影視拍攝、制造浪漫等等領(lǐng)域的應(yīng)用，大大的拓展了無人機本身的用途，

發(fā)達(dá)國家也在積極擴展行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展無人機技術(shù)。我們搜集了以下國外無人機

救援的使用情況。

面對廣闊的水域，僅靠船舶和人工進行監(jiān)測和搜救難以達(dá)到理想的效率，且

會出現(xiàn)許多搜尋盲點。由于無人機具有一定的飛行高度，其視頻圖像的范圍比船

上的可視范圍要擴大數(shù)十倍甚至幾十倍，因此，可第一時間監(jiān)測到異情。用無人

機進行水上安全的監(jiān)測和搜尋，其效果和效率都明顯好于船舶加人工。據(jù)了解,

美國，法國，德國，巴西和新西蘭是今年運用無人機進行海上搜救次數(shù)最多的國

家，無人機在這些國家充當(dāng)著名副其實的海灘衛(wèi)士。一般成年人在水中溺亡的

時間大約是60秒，兒童的溺亡時間只有30秒，搜救人員很難在這樣短的時間內(nèi)

到達(dá)受困者的位置。而無人機配有的攝像頭在監(jiān)測到異常情況后，可傳遞與落水

者相關(guān)的詳細(xì)位置信息，然后從水面上方直接飛到受困者的位置，并向溺水者投

放救生圈。使用無人機進行海灘救援的最大意義就是，保證在緊急救援人員到達(dá)

現(xiàn)場之前，溺水者能夠憑借無人機投放的救生圈保持漂浮狀態(tài)，并且進行適當(dāng)?shù)?/p>

自救活動，為他們提供更多的寶貴時間等待救援。法國，新西蘭和美國也相繼

宣布啟用無人機幫助救生員巡邏危險水域。（本段來源全球無人機網(wǎng)）

根據(jù)這些報道，毫無疑問，這種水上工具符合我們提出的新型水上救援工具

的要求，當(dāng)然我們也對水上無人機的發(fā)展做了一定的材料收集。

與一般的陸基飛行器進行對比我們發(fā)現(xiàn)，水上無人機在水面駐留作業(yè)的能力

是相對來說比較強的，所以近幾年，其應(yīng)用的范圍變得越來越廣泛，比如：海上

快速救援、海上運輸?shù)鹊?。在飛行的時候，最容易發(fā)生事故的一個階段就是著陸

階段，因此在無人機的發(fā)展應(yīng)用中，最關(guān)鍵的技術(shù)就成為了自主著陸控制技術(shù)。

對于一般的無人機來說，其取得的研究成果是十分豐富的，現(xiàn)階段，已經(jīng)有很多

種控制方法可以應(yīng)用于其陸控制器的設(shè)計上了。但有關(guān)與水上無人機的文獻(xiàn)卻是

少之又少，目前只有一小部分的文獻(xiàn)對自主著水控制的研究進行了提及，比如美

國的飛魚，該水上無人機在著水這個階段的時候，主要采取的策略就是開環(huán)控制

策略，這樣一來，水上無人機在進行著水操作的時候，發(fā)動機就會關(guān)閉，升降舵

的偏轉(zhuǎn)角度就可以維持在最大的角度。然而想在不同海況下完成水上無人機的自

主著水的話，現(xiàn)在面臨的問題主要有兩點，首先，在著水的瞬間，水上無人機受

到的沖擊是非常巨大的，要是不能以良好的姿態(tài)入水的話，就會造成動力學(xué)不穩(wěn)

定的情況出現(xiàn)，嚴(yán)重情況下甚至?xí)斐勺笥覔u晃的現(xiàn)象，從而對機身的結(jié)構(gòu)造成

破壞。其次，要是海況的情況較高，水上無人機在進行著水操作后，海浪就會對

其造成巨大威脅，一旦不能對海浪進行適當(dāng)?shù)母S，就極有可能出現(xiàn)拋出海面的

跳躍現(xiàn)象。由此我們可以看出，自主著水控制系統(tǒng)在水上無人機中起到的作用是

至關(guān)重要的。（［1］曹德勝，桑凌志.無人機水上遇險搜救關(guān)鍵技術(shù)研究［J］工

業(yè)：00245-00245.）

現(xiàn)在所使用的水上無人機主要是用水電池作為能源，用可降解塑料作為構(gòu)造

的主要材料，在日常的使用中，為了保證其具有一定續(xù)航能力，所以一般使用3

到4塊電池作為主要能源，使用水電池的好處是污染小，供能充足，價格適中。

可降解塑料具有實用性、降解性、安全性、經(jīng)濟性；（1）實用性。一般來說，可

降解塑料的應(yīng)用性能以及衛(wèi)生性能都與同類的普通塑料沒有多少的差異，而且它

還比同類的普通塑料更為環(huán)保。（2）降解性。當(dāng)可降解塑料的使用功能全都完成

以后，其可以將其放在自然的環(huán)境條件下完成降解，經(jīng)過一段時間的降解以后，

可降解塑料就能成為容易被環(huán)境分解吸收的碎片，最終回歸到自然當(dāng)中。（3）安

全性。在進行降解的時候，可降解塑料產(chǎn)生的殘留物質(zhì)并不會對環(huán)境造成任何的

影響。（4）經(jīng)濟性。與普通的塑料進行比較的話不難發(fā)現(xiàn)，可降解塑料的價格是

與普通塑料持平的，只有極少數(shù)的可降解塑料價格是比普通塑料高出些的。綜上

所述，水上無人機是一種綠色環(huán)保低能耗，正處于逐步發(fā)展和完善階段的一種新

型救援工具。

根據(jù)我們對水上無人機資料的搜集，我們發(fā)現(xiàn)水上無人機存在極大的不足。

1、水上無人機具有不普及性。水上無人機是一種專業(yè)類型的救援工具，相較于

普通的無人機性能相對要好一些，但是普及率極低，操作上有一定的技術(shù)要求，

而且造價比一般民用無人機價錢要高。

2、水上無人機具有不穩(wěn)定性。由于它的體型較小所以容易受到風(fēng)力影響，當(dāng)然

這種影響普遍存在于各種型號的無人機上。

3、水上救援無人機具有局限性。水上救援無人機攜帶的救援工具一般為救生圈，

工作原理是通過空中拋投將救生圈投放至落水者周圍，隨后再經(jīng)過救援人員將落

水者安全帶到岸邊，這種情況前提是落水者落水不久尚且保持清醒的意識，具備

一定的游泳能力，否則仍會由于拋投不精準(zhǔn)或水流過急沖走救生圈，導(dǎo)致救援失

敗。倘若落水者神志不清，此種救援方式將幾乎沒有任何作用，就體現(xiàn)出了這種

水上救援無人機更大的局限性。

（二）研究設(shè)計

1.設(shè)計結(jié)構(gòu)

本作品提供了一種精準(zhǔn)救援裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，操作方便，能夠

結(jié)合大部分普通航拍無人機，也是在普通航拍無人機的基礎(chǔ)上結(jié)合專業(yè)的水上救

援無人機的不足之處改進出來的一種新式的水上救援無人機。航拍系統(tǒng)可以保證

根據(jù)落水者的位置進行準(zhǔn)確的定位，并根據(jù)落水者的狀態(tài)做出相應(yīng)的救援措施，

當(dāng)本裝置靠近落水者時，通過岸上救援人員的操作可以準(zhǔn)確的對落水者進行卡

抓，卡抓后能夠保證救援氣囊時刻處于落水者一臂范圍之內(nèi)，方便落水者抓取，

如果落水者此時已經(jīng)神志不清，還可以通過救援氣囊增大落水者在水中的浮力，

保證氣囊與落水者相連接，通過救援氣囊的浮力來實現(xiàn)對落水者的有效支撐，再

由岸邊救援人員將落水者拉至岸邊，期間無人機跟隨飛行實時反饋落水者情況。

此種精準(zhǔn)水上救援裝置更有效地滿足了人們的需求，解決了現(xiàn)有水上無人機救援

中存在的技術(shù)問題。

2.技術(shù)參數(shù)

本產(chǎn)品提供了一種電動救生裝置，它結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，操作簡單，能夠

搭載大部分普通航拍無人機，準(zhǔn)確根據(jù)落水者落水的距離進行準(zhǔn)確的定位，當(dāng)本

裝置靠近落水者時通過岸上救援人員的操作可以準(zhǔn)確的對落水者進行卡抓，卡抓

后能夠保證救援氣囊時刻處于落水者身邊，方便落水者抓取，且保證氣囊與落水

者相連接，通過救援氣囊的浮力來實現(xiàn)對落水者的有效支撐，更有效地滿足了人

們的需求，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本產(chǎn)品為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：使用帶有高清攝像頭的航

拍無人機搭載一遙控機械救生卡爪，卡爪通過一彈性繩索與無人機連接，避免了

落水者慌亂中向上大力抓取而造成無人機墜落?？ㄗб痪仍畾饽遥瑲饽覂蓚?cè)側(cè)

壁分別設(shè)有一輔助拉拽把手，同時氣囊連接一救生繩用于岸邊救援人員拉動被救

者。機械卡爪上有一大扭矩舵機，可產(chǎn)成足夠的夾力。舵機與接收器相連接，可

遠(yuǎn)程控制機械卡爪的開合。通過無人機的高清攝像頭，可以清楚的觀看到卡爪是

否夾緊落水者。對于神志清醒的落水者，即使沒有夾緊，在無人機一直跟隨落水

者飛行的情況下，保證救援氣囊始終處于落水者身旁，落水者也可以通過抓住救

援氣囊而獲救。

救援氣囊采用環(huán)保PVC材質(zhì)，由兩個相對獨立的氣囊組成，即使一個氣囊意

外破損，另一個氣囊的浮力也可支持救援的繼續(xù)進行。采用航空氣嘴，保證充氣

放氣的安全方便。氣囊通身橙色，對于兇猛的魚類能起到震懾作用。

氣囊兩側(cè)側(cè)壁設(shè)有兩個輔助拉拽把手，通過顏色的對比，使把手更加突出鮮

明，容易抓取。

本產(chǎn)品所具有的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，操作簡單，能夠準(zhǔn)確根

據(jù)落水者落水的距離進行準(zhǔn)確的定位，當(dāng)本裝置靠近落水者時通過岸上救援人員

的操作可以準(zhǔn)確的對落水者進行卡抓，卡抓后落水者能夠得到有效的救援，通過

本救生圈的浮力來實現(xiàn)對落水者的支撐，救援人員通過控制本裝置從而可以實現(xiàn)

對落水者的后續(xù)救援，更有效地滿足人們的需求。

附圖說明：

圖1為本產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、機械爪主板；2、救援卡爪；3、防水舵機；4、舵機線；5、信號

接收器；6、救援氣囊；7、內(nèi)部雙氣囊；8、氣囊連接線；9、輔助把手；10、拖

拽繩索。

具體實施方式：

為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過具體實施方式，并結(jié)合其附圖，

對本實用新型進行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，一種電動救生裝置，包括一機械爪主板1,在主板1上連接舵

機以及兩相對設(shè)置的救援卡爪2,各救援卡爪2中部的轉(zhuǎn)軸與主板1中段底部的

防水舵機3相連，防水舵機3上的舵機線4與信號接收器5相連，同時主板上連

接一救援氣囊6,救援氣囊內(nèi)部采用雙氣囊7設(shè)計，外部兩側(cè)連接兩個輔助把手

9,當(dāng)本裝置靠近落水者時落水者在沒有較大的力氣抱住救援氣囊6的情況下，

可以通過將手臂伸至各輔助把手9的空腔內(nèi)來達(dá)到漂浮的目的，更加省力；控制

裝置采用普通普通航拍無人機的遙控器即可，適應(yīng)性較強，技術(shù)人員可根據(jù)需要

就可以實現(xiàn)簡單的連接。

救援人員可以通過觀察無人機（示意圖未畫出）上的攝像頭所捕獲的畫面情

況，方便觀察水面具體情況。

當(dāng)觀察到落水者已經(jīng)被救援卡爪2卡接住身體時，落水者抱住救援氣囊，岸

上救援人員通過拉動拖拽繩索10來將落水者向岸邊拉動。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)有人落水時，無人機吊著本裝置飛至落水者上空，然后施救人員通過

控制防水舵機3打開救援卡爪2,并通過無人機上的攝像頭觀察調(diào)整夾住落水者,

當(dāng)施救人員通過視覺觀察或者是通過顯示屏觀察到卡爪將落水者卡牢后，為了安

全起見落水者可以將手臂伸至各輔助把手9的空腔內(nèi)來達(dá)到漂浮的目的，同時可

以趴在救援氣囊6上起到省力的目的，此時岸上的施救人員可以通過拉動拖拽繩

索10進行拉拽，從而可以加快落水者上岸的時間。從而保證了施救的成功率。

圖1

遙控器利用高頻無線電波實現(xiàn)對機械爪內(nèi)舵機的遠(yuǎn)程控制，遙控機械爪電子

部分由發(fā)射機、接收機、舵機（示意圖見圖2）、電源組成。發(fā)射機、接收器

采用主流2.4GHz-2.483GHz頻段，發(fā)射功率在lOOmw以內(nèi)，可以保證遙控距離在

100米以上。

圖二

接收器與舵機、電池相連接，接收器在收到發(fā)射機的指令后，將信號傳到舵

機控制電路處，舵機控制電路將轉(zhuǎn)動命令傳至轉(zhuǎn)動軸，通過轉(zhuǎn)動軸上的齒輪，帶

動舵機搖臂的轉(zhuǎn)動，舵機搖臂與機械爪相連接，進而帶動機械爪的開合。

傳動軸

圖三

本產(chǎn)品未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。

（三）研究總結(jié)

1.研究方案

本設(shè)計我們前后共進行了七次實驗，以下是我們每次實驗的內(nèi)容、總結(jié)和改進的

過程。

第一次實驗

我們確定了設(shè)計的大體思路，即設(shè)計一種方便快捷可以在復(fù)雜的水面完成救

援任務(wù)的設(shè)備。起初我們將改進對象加裝到了近似船體上，或者直接使用大浮力、

扁平狀球體結(jié)構(gòu)（以下代號實驗一），在根據(jù)上述對象試驗過程中，我們加大了

發(fā)動機的動力以及轉(zhuǎn)向槳，并在設(shè)備頭部設(shè)置了可以遙控操縱的鉤爪，并攜帶一

救生圈作為救援工具。在水面試驗，通過遙控操縱實驗一準(zhǔn)確到達(dá)被救援人偶處,

抓住人偶并順利投放攜帶的救生圈，再轉(zhuǎn)向利用發(fā)動機提供動力將人偶帶回岸

邊。但是救援過程中，我們發(fā)現(xiàn)了三個問題。

第一，實驗一在拖拽人偶過程中所需的動能明顯增大，原因是其在返程過程中需

要克服自身和人體受到的水面阻力，這一點導(dǎo)致對實驗一的發(fā)動機是一個極大的

考驗，可能因為超負(fù)荷運轉(zhuǎn)從而導(dǎo)致發(fā)動機損壞并減少使用壽命。

第二，我們在水面波濤起伏的情況下進行試驗，出現(xiàn)實驗一的救援時間明顯增加

的問題，原因是實驗一在水流波動的情況下會出現(xiàn)左右浮動的情況，從而會出現(xiàn)

航線偏移，這讓我們在操縱過程中需要隨時調(diào)整方向;返程也是如此，由于返程

中需要拖拽人偶，人偶的左右擺動使實驗一的擺動幅度加大，加大了側(cè)翻幾率。

第三，我們在處于流動狀態(tài)的河流進行實驗時發(fā)現(xiàn)，需要克服水流沖擊的實驗一

出現(xiàn)了動力下降的情況，根據(jù)測試我們推斷當(dāng)水流過于湍急時，實驗一很難在強

大的沖擊下順利完成任務(wù)。

船類或者直接使用大浮力、扁平狀球體結(jié)構(gòu)是不適宜嚴(yán)峻工作環(huán)境的，受水域影

響太大，水流湍急耗能高，操作困難。

第二次實驗

我們放棄了第一次選擇的改進對象，繼而選擇了一種可以規(guī)避水流影響的對

象一一無人機。無人機最大的好處是可以通過其擁有的清晰的航拍功能進行遠(yuǎn)距

離的救援行動，對于救援人員難以直接通過肉眼觀察現(xiàn)場情況的環(huán)境下，無人機

卻可以順利進行任務(wù)。但是無人機的缺點也非常明顯，那就是受風(fēng)力影響較大，

對于這點我們通過適當(dāng)加大無人機動力及自身的重量在增大其穩(wěn)定性。

我們對無人機進行了兩種改進，第一種是去除了它的航拍系統(tǒng)并在無人機下

面加掛了一個救生圈，第二種是在保留它的航拍系統(tǒng)的情況下加掛救生圈（對于

以上兩種改進統(tǒng)稱為實驗二）。通過相同的實驗過程對比看出實驗二的飛行優(yōu)勢

是顯而易見的，相比于實驗一它可以更好在的情況不明的水面進行工作，雖然風(fēng)

力會對實驗二有一定的影響，但是相比于實驗一，這種影響明顯小了很多；其次

是保留航拍系統(tǒng)的情況，保留航拍系統(tǒng)的無人機明顯可以探索更廣闊的區(qū)域，而

且救生圈的投放率也要大的多，所以保留航拍系統(tǒng)是非常必要的。但是反復(fù)試驗

中我們發(fā)現(xiàn)，實驗二依舊有幾個問題是急需要解決的。

第一，在保留航拍系統(tǒng)的情況下，我們應(yīng)該如何規(guī)避攝像頭可能被救援工具遮擋

視線的情況。對于此我們提出了多種假設(shè)，比如將加掛物換成其他的不阻擋視線

的救援工具，或者是選擇其他方式攜帶救援工具而不是直接使用加掛的方式。

第二，救生圈的投放精準(zhǔn)度較低。盡管擁有航拍系統(tǒng)的無人機可以通過鏡頭將水

面情況一覽無余，但在投放救生圈的過程中很難將救生圈準(zhǔn)備的投放到人偶附

近。

第三，水流影響較大。即使排除風(fēng)力影響，無人機能夠比較準(zhǔn)確的將救生圈投放

到人偶附近，但5秒之內(nèi)便會被水流沖離人偶，若落水者不能立刻抓住救生圈，

將導(dǎo)致救援失敗，而大部分落水者由于恐懼、緊張等情緒的影響，難以快速做出

反應(yīng)，行動較為遲鈍。

因此我們決定對實驗二進行一下改進。

第三次實驗

為了解決實驗二的第一個問題，我們將實驗二加掛的救生圈換成了救生網(wǎng)，

由于救生網(wǎng)在展開以前體型較小，所以極少會出現(xiàn)遮擋攝像頭的狀況，所以我們

又進行了實驗（以下稱為實驗三），可是效果十分不理想，實驗三在把救生圈替

換成救生網(wǎng)后出現(xiàn)了幾個較為嚴(yán)重的問題。

第一，雖然救生網(wǎng)相比于救生圈覆蓋范圍更大也更輕盈，但是救生網(wǎng)對于風(fēng)力大

小有較為嚴(yán)格的要求，風(fēng)力過大會導(dǎo)致投擲偏移，起不到救援的效果。倘若在風(fēng)

大時降低投放高度，則完全無法提現(xiàn)救生網(wǎng)覆蓋廣泛的特點。

第二，救生網(wǎng)不具備漂浮性。當(dāng)落水人員在水中時會本能的抓住靠近的物體，但

是救生網(wǎng)不支持被抓扶的特點，而且使用救生網(wǎng)可能會加劇落水人員心理緊張程

度。甚至由于慌亂中的掙扎，捆綁束縛住落水者。

第三，單純使用救生網(wǎng)無法達(dá)到救援目的。救生網(wǎng)在救援過程中只能起到輔助作

用，更多的是靠人力拖拽，這具有很大的局限性，不僅限制了無人機的飛行距離,

還對拉拽救生網(wǎng)的繩索具有十分高的要求。

綜上所述，實驗三是失敗的，我們想到是否可以通過無人機拖拽實現(xiàn)營救行動

呢？

第四次實驗

本次實驗的目的是測試能否通過無人機拖拽達(dá)到救援目的，因此我們保留了

無人機直接加掛救援工具的特點，并將救援工具換成遙控鉤爪（以下成為實驗

四）。當(dāng)實驗四達(dá)到落水者上空時緩緩降低高度，等到鉤爪活動范圍，通過遙控

裝置用鉤爪直接拖拽將人拖至岸邊。實驗發(fā)現(xiàn)以下兩個問題。

第一，實驗四的拖拽能力十分有限。通過改變?nèi)伺嫉闹亓浚瑢嶒炈牡耐献芰ο?/p>

降十分嚴(yán)重，多次拖拽較重物體可能導(dǎo)致設(shè)備損毀。

第二，盡管可以通過改變無人機型號，比如從測試用四軸無人機改換成更高動力

的六軸無人機，但高成本和高損耗會使這種改動得不償失。

但是這次實驗讓我們意識到單純的救援工具是不足以達(dá)到快速救援的目的，只有

人力與設(shè)備結(jié)合才能達(dá)到快速救援的效果。

第五次實驗

本次實驗在實驗四的基礎(chǔ)上保留了鉤爪的設(shè)計，并加掛一個救生圈，在救生

圈上連接了一根細(xì)長的繩索（以下稱為實驗五）。本次實驗的思路是先操縱實驗

五飛行至落水者上空，通過遙控鉤爪卡抓到落水者身體的某一部分，同時救生圈

被投放到落水者周圍，由于救生圈與鉤爪相連，可以保證救生圈被固定在落水者

一米范圍之內(nèi)，伸手即可以抓住，當(dāng)落水者抓住救生圈后，救援人員再拖拽繩索

把落水者拉到岸邊。當(dāng)然，根據(jù)落水者落水時間長短和精神狀態(tài)，我們考慮了兩

種情況。

假設(shè)一，落水者落水時間較短，神志清晰并沒有陷入昏迷狀態(tài)，那么就操縱實驗

五和鉤爪，在攝像頭拍攝的情況下處于低空，將救生圈投放到落水者一臂范圍內(nèi)，

落水者自主套上救生圈，拖拽至岸邊即可。

假設(shè)二，落水者落水時間較長，或者過于緊張已經(jīng)神志不清甚至已經(jīng)陷入了昏迷

狀態(tài)，那么可以操縱鉤爪抓住落水者一部分，由于救生圈的帶動，增加落水者的

浮力，避免拖拽過程中再次發(fā)生危險，拖拽至岸邊即可。

但是通過真人試驗，實驗五的弊端顯露了出來。

在拖拽過程中，由于水流的影響或者落水者的慌亂抓取導(dǎo)致救生圈翻轉(zhuǎn)。人

偶試驗之后，我們進行了試驗人員的真人試驗，結(jié)果表明，慌亂中抓取救生圈，

極易導(dǎo)致救生圈受力不均而發(fā)生翻轉(zhuǎn)，反而增大了落水者的危險性。

因此我們在保留現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的情況下，又進行了進一步的改進。

第六次實驗

我們將救生圈替換下了改成了救生浮球（以下稱為實驗六）。救生浮球的特

點是帶有把手和雙氣囊構(gòu)造，把手可以方便落水者的抓取且不會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，雙氣

囊結(jié)構(gòu)保證了救生浮球不會出現(xiàn)類似于救生圈的側(cè)翻現(xiàn)象，也可以避免由于水中

的漂流物和石頭對救生氣囊刮蹭后導(dǎo)致漏氣而產(chǎn)生二次危險。

實驗六操作起來十分順利，沒有了前幾次出現(xiàn)的問題，但在重復(fù)實驗的情況

下出現(xiàn)了新的問題。

第一，塑料制的鉤爪的抓力下降導(dǎo)致的無法正常工作，由于前幾次實驗拖拽的物

體重量過大導(dǎo)致鉤爪在實驗中出現(xiàn)了損壞，在合攏過程中明顯出現(xiàn)了縫隙和松

動。

第二，鉤爪出現(xiàn)滑落的現(xiàn)象，鉤爪在抓取昏迷者（假扮）后，在拖拽過程中，由

于完全依靠鉤爪，而在水中操作減小了鉤爪的摩擦力，出現(xiàn)了滑落的現(xiàn)象。

所以我們對鉤爪進行了改進并進行了新一輪的實驗。

第七次實驗

本次實驗我們將前次的鉤爪換成了使用防滑材料制作而成高抓力鉤爪，該鉤

爪安裝使用了大扭力舵機，這加大了鉤爪的抓力和使用壽命，而且防滑材料防止

了抓取后的滑落，進行了多次實驗均順利完成。

研究結(jié)果及其分析

經(jīng)過幾次實驗我們確定了改進的無人機由三部分構(gòu)成，分別是無人機身、鉤

爪和救生浮球。無人機身以四軸無人機為基礎(chǔ)，帶有航拍功能，可以清楚地通過

航拍系統(tǒng)看到水面和落水者情況；鉤爪使用防滑材料和高扭力的大舵機設(shè)計，保

證了有足夠的抓力；救生浮球提供了足夠的浮力，保證落水者可以牢牢抓住救生

浮球后由救援者通過繩索拉到岸邊。

通過我們在明水校區(qū)的模型試驗（見附件視頻），此改進方案確實可以提高

救援的成功率。采用無人機救援代替人工下水救援，能夠在保證精準(zhǔn)度的前提下

同時大大提高救援安全性。第一，我們在傳統(tǒng)無人機水上救援的基礎(chǔ)上增加了遙

控救援卡爪，可以解決水流湍急將救生氣囊沖走或落水者體力不支不能自主抓牢

氣囊的問題。保證了救援的精準(zhǔn)度。第二，采用救生氣囊代替救生圈，避免了救

生圈在水中因受力不均而翻轉(zhuǎn)造成二次傷害和危險。第三，“雙繩”設(shè)計，彈性

繩索和拖拽繩索始終與無人機相連接，避免了投放救援氣囊偏離被困人而造成的

救援失敗。彈性繩索避免了落水者慌亂中向上大力抓取而造成無人機墜落。第四，

救生氣囊兩側(cè)增加了兩個輔助把手，方便落水者抓取。且采用顏色對比使把手位

置突出。

目前的救援方式無法有效的在岸邊對落水者進行救援，下水救援難度大、危

險性高，人命關(guān)天。通過研究改進，此救援設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作簡單，能夠?qū)β渌?/p>

進行準(zhǔn)確的定位，且保證救援人員安全。當(dāng)本裝置靠近落水者時通過岸上救援人

員的操作可以準(zhǔn)確的對落水者進行卡抓，卡抓后落水者能夠得到有效的救援，通

過本救生圈的浮力來實現(xiàn)對落水者的支撐，救援人員通過控制本裝置從而可以實

現(xiàn)對落水者的后續(xù)救援，能更有效地滿足人們的需求。水上救援人員救援時首選

的是救生圈、救生艇等各種救生器械，本項研究可以有效解決救生圈拋投不準(zhǔn)、

拋投距離不夠和救生艇體積大、攜帶運送不便的問題。此產(chǎn)品成本不高，符合無

人機廣泛應(yīng)用的社會情況，大部分單位都配有自己的航拍無人機，適用于各種民

間救援機構(gòu)，以及武警消防、基層派出所。

附：實驗視頻截圖，此截圖僅展示作品大體外觀

2.操作要求

1.兩人配合，分工協(xié)作

無人機和鉤爪的操作可以由一人單獨進行，也可選擇雙遙控由兩名救援人員

同時進行，最優(yōu)方式為兩人操作，此種方法一是可以更好的觀察情況，以便快速

應(yīng)對突發(fā)事件；二是能夠分工協(xié)作，有更高的機動性。派出所民警出警時，至少

有兩名正式民警，完全可以通過簡單的培訓(xùn)熟練掌握此種救援工具。

2.在飛行前關(guān)閉視覺定位模塊

悟和精靈3的視覺定位模塊，在實際表現(xiàn)中，并不是非常完美，因為這個模

塊抽風(fēng)而導(dǎo)致炸機的事情也有發(fā)生。在水面上飛行時，視覺定位功能最好關(guān)閉，

因為起伏的洋面和紋理單一的水面都不太適合視覺定位系統(tǒng)的工作。

3.注意波浪的高度

拍攝大潮時驚濤駭浪的場景當(dāng)然是非?？岬?，但是也要非常注意不要無人機

飛得太低，被一個浪頭卷到水里去，逐漸的降低高度，并靠目視來確保安全高度

是比較穩(wěn)妥的做法。

4.遠(yuǎn)離遮擋物和干擾源

金屬物體會干擾磁羅盤的工作，而高大的建筑物會阻擋遙控和圖傳信號，所

以在飛行的時候要注意，如果因為遮擋信號丟失而引發(fā)自動返航，很有可能讓飛

機撞上障礙物。

5.小心鳥兒

不要與鳥群飛得太近,有些鳥會認(rèn)為無人機是入侵者,進而主動攻擊無人機,

無人機有被撞擊落下的可能。

6.靈活使用智能飛行模式

在適當(dāng)?shù)臅r候利用智能飛行模式可以取得較好的影像效果。

7.不要忽視風(fēng)的影響

在開闊的水面上飛行，一不小心就可能飛出幾公里，而如果順風(fēng)飛出去太遠(yuǎn)

或空中停留太久耽誤時間，很有可能逆風(fēng)無法順利返航，要留好裕度。

8.練好在移動的物體中降落的技能

在航行的船上放飛和回收時，就要注意船本身是在運動的，而且執(zhí)行一鍵返

航的時候，飛機是回到初始的出發(fā)點，而那個位置現(xiàn)在已經(jīng)不是船，而是水面了！

所以一定要人工控制飛機降落。

9.對于飛機可能的落水做好準(zhǔn)備

可以試試諸如Waterbuoy水上防丟器之類的器材（參閱公眾號“飛會兒君”

10月13號的介紹），提前考慮飛機不慎落水后的處理。但是不能把希望都寄托

在這上面，做好前面幾項，基本不會落水。

10.安全第一

一定要記得的是，飛機落水不過是損失一架機器而已，必須避免砸到落水者

產(chǎn)生二次傷害的情況發(fā)生。另外，飛機落水時不要貿(mào)然下水打撈，特別是在水況

不明的水域。

3.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機設(shè)計和制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水資源、水污染、水上救援等問題在江河、湖泊、海洋上的表現(xiàn)越來越重

要，洪澇災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、河流水質(zhì)長期檢測、漁業(yè)、反海盜、船運監(jiān)測、臨海

權(quán)益等均對可靠可行的平臺提出了新的需求，無人機的研究應(yīng)用在以上方面均有

重要應(yīng)用價值，將成為未來重要研究方向。

此款精準(zhǔn)水上救援無人機相比于傳統(tǒng)水上救援工具，具有獨特的智能操控

和水面駐留作業(yè)能力，可靈活裝載于救援車輛后備箱、普通艦船、公務(wù)船上，在

派出所和民間救援隊等部門均有廣泛用途。而水上救援無人機設(shè)計和制作，面臨

諸多問題，如起飛后救援過程中航向的穩(wěn)定性、水面浪花大、水上風(fēng)的阻力大等

問題，存在損害無人機結(jié)構(gòu)和機載設(shè)備的隱患；其次，提高低速飛行穩(wěn)定性和載

荷的一種途徑是較大的升阻比，以適應(yīng)較大任務(wù)需求和續(xù)航能力；最后，水面長

期滯留和作業(yè)，需要水上無人機具有優(yōu)秀的續(xù)航能力和防水防腐能力。

本產(chǎn)品的技術(shù)問題在于當(dāng)前的水上救援工具設(shè)計和制作存在以下幾個