無人機在建筑消防滅火救援中的應(yīng)用研究

無人機因其輕便、速度快、體積小等優(yōu)點而受到專家們的青睞，被廣泛地用于救援。在某些特定的環(huán)境下，使用無人機不但可以幫助消防救援人員完成滅火任務(wù)，還可以極大提升救援工作成功率，在消防救援領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。通過對無人機在建筑消防滅火中高效運用方法的研究，可以更好發(fā)揮其功能和價值，這對提升消防救援工作質(zhì)量和效率，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞：無人機；建筑消防；滅火救援；應(yīng)用方法隨著人們生活水平的不斷提高，消防安全隱患也日益增多。為了滿足不同類型的火災(zāi)撲救需要，快速對火災(zāi)現(xiàn)場進行評估并實施營救是十分重要的工作步驟。無人機設(shè)備可以與消防員協(xié)作，將救援工作的實施效果發(fā)揮到極致。無人機設(shè)備具有更強的偵察和救援能力，飛行方式更加靈活，在火災(zāi)撲救工作中起到了很好的輔助作用。一、應(yīng)用于建筑消防滅火救援的無人機技術(shù)特性（一）智能化為了使無人機能夠完成各種滅火任務(wù)，必須對其進行智能化的控制。采用智能控制系統(tǒng)，不僅可以讓無人機在火場作業(yè)時，最大限度收集到火情信息，而且可以實現(xiàn)多功能的展示。無人機和智能技術(shù)的融合，極大提高了無人機的自主控制能力，即使是在危險的火場中，它也能按照預(yù)先設(shè)定的步驟進行正確的判斷和分析，同時也能消除人為操作時的誤判，讓無人機能夠在智能操作系統(tǒng)下做出科學反映和應(yīng)對，從而極大提高無人機的安全性。（二）穩(wěn)定性將無人機應(yīng)用在消防滅火救援工作中，不僅滿足了消防救援人員的任務(wù)需要，同時也可以更有效保障救援人員的人身安全，使整個現(xiàn)場局勢變得更加可控。如果現(xiàn)場溫度較高，且風速很大，則形勢更易變化，若火勢無法控制，將嚴重威脅消防員的人身安全。（三）可靠性對突發(fā)大火的事故現(xiàn)場開展救援工作時，救援人員不僅要應(yīng)對不同的情形，還要充分考慮到風力、煙塵含量、氣溫、防水性等因素，在運用無人機時，一定要把事故現(xiàn)場的所有條件都考慮進去，其中主要因素如下：一是抗風性，南方城市經(jīng)常刮東南風和西北風，沿海地區(qū)的風速有很多差異，所以在正常航行時，也會受到大風的干擾。為了提高工作的穩(wěn)定性，抗風性就必須提高。要使無人機在火災(zāi)救援高難度條件下正常工作，其機體及內(nèi)部操作系統(tǒng)必須具備在高溫下工作的能力[1]。通常情況下，無人機的排氣管都會有火星，而且還會發(fā)出噪音，這對操作和維修有很高要求，萬一無人機在空中不穩(wěn)定墜落，有可能引起火災(zāi)和爆炸，在這種情況下，無人機飛行平臺必須要有耐熱性能，這樣才能深入到事故現(xiàn)場進行有效救援。二、滅火無人機的基本概述（一）無人機的分類無人機是一種以無線電遙控為主的無人飛行器，它的主體結(jié)構(gòu)包括平臺、控制飛行的系統(tǒng)、無線電遙控系統(tǒng)和設(shè)備。它可以實現(xiàn)偵察、圖像、聲音傳送、物品放置等功能。無人機是一種融合航天、測控、新能源等多個領(lǐng)域的技術(shù)。根據(jù)滅火對象的不同，無人機可以分為電動和油動兩類，其中電動無人機的動力是鋰電池，它的缺點是不能長時間工作。一旦鋰電池耗盡，不能再用。一般情況下，事故發(fā)生后，并不會引起其他火災(zāi)。而油動一般都是以柴油或汽油為動力，這兩種動力都比較持久，但也有一個缺點，那就是如果發(fā)生了墜毀，很有可能會引起附加火災(zāi)，增加火勢，滅火難度也會增加。（二）無人機的特性無人機有三大特性，一是在50-1000米范圍內(nèi)，無人機的探測精度可以達到毫米級，是近距離探測中比較高的一種。第二點是安裝無人機的費用并不高。無人機在作業(yè)過程中一般不會受到天氣影響，因此拍攝設(shè)備的安全性也不會很高。第三點是更加安全、靈活[2]。無人機是一種非常實用的設(shè)備，它可以在特定的地方進行起降，只要操作得當，就可以在最短時間內(nèi)投入使用，沒有任何危險。它能適應(yīng)不同的天氣、不同的角度和不同的結(jié)構(gòu)，是一種更好的消防救援輔助技術(shù)。三、運用無人機進行火災(zāi)撲救的優(yōu)勢（一）機動靈活微型化是無人機在使用過程中的一個重要特征，它能夠適應(yīng)不同的空間、環(huán)境。正是因為它的體積比較小，所以在使用時，才會表現(xiàn)出很強的機動性和靈活性。在運用無人機時，需要操作者靈活運用多種操作技能，準確把握無人機的行駛方向，只有這樣，才能最大限度發(fā)揮無人機的作用，進行高效跟蹤和拍攝[3]；同時，因為他們的反應(yīng)速度很快，所以在進行火災(zāi)滅火救援工作時，可以有效節(jié)省時間，提高救援效率。在實際演習中，由于外部環(huán)境因素對無人機的工作狀況影響不大，包括起飛條件和氣候條件等，且能快速獲得圖像，因而具有重要的實用價值。（二）操作簡單在使用無人機時，其優(yōu)點在于操作簡便。一般情況下，操作者只需通過遠程方式進行一些簡單的按鍵操作，而操作的主要對象是無人機內(nèi)的控制系統(tǒng)以及視頻傳輸系統(tǒng)。由此，工作人員可以通過無人機對火災(zāi)現(xiàn)場進行全方位了解。對無人機的飛行控制是關(guān)鍵，無人駕駛設(shè)備的應(yīng)用能完成視頻、聲音等信號的傳輸，為實現(xiàn)全面監(jiān)測及野外遠程監(jiān)測打下了堅實基礎(chǔ)。（三）安全、可靠的搜索和救援在火災(zāi)撲救過程中，環(huán)境的復(fù)雜性是其最大特征，但這一特性并不能約束無人機。雖然現(xiàn)場溫度高、煙霧重、風速大，但無人機在火災(zāi)撲救中的應(yīng)用，可以提高搜救的安全可靠程度。（四）體積小，易于操作和維護無人機是一種新型飛機，它的體積小，重量輕，整個機器的機械結(jié)構(gòu)連接件很少，結(jié)構(gòu)也很簡單，操作和維修過程都非常容易，可以讓人對每一個零件進行直接檢查，任何損壞或有問題的零件，都可以隨時進行拆卸和更換，維修起來非常方便。與此同時，無人飛行器體積小巧，能夠垂直升降，不需要太多的起飛環(huán)境，也沒有專門的跑道等，操作起來非常輕松，易于掌握，而且還能夠通過機身上所攜帶的傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)等，來精確規(guī)避障礙，如果遇到了一些危險的地方或者惡劣天氣，還能將相關(guān)的信息反饋給駕駛員[4]。四、無人機在消防滅火救援中的實際應(yīng)用（一）輔助救援無人機在消防滅火救援中有著廣泛的用途，它的一個顯著特點就是可以進行應(yīng)急救援。當發(fā)生火情較重，救援人員不能接近時，可以使用無人機攜帶各類應(yīng)急救援器材，將物資、器材拋出，使待救人員能夠自救，或確保自身安全。同時，它還能攜帶擴音器、探照燈等設(shè)備去尋找生還者，吸引生還者的注意力，協(xié)助救火隊員尋找生還者，制訂最優(yōu)的營救計劃。特別是在特大火災(zāi)中，由于火蔓延速度更快、影響面積更大、被困人員更多，給消防救援工作帶來極大難度。有了無人機，就可以將緊急情況下的所有信息都傳遞出去，使周圍的人都能得到及時撤離，為撲救火災(zāi)創(chuàng)造有利條件。（二）火災(zāi)監(jiān)控無人機之所以能夠在火情監(jiān)測中起到輔助作用，最重要的原因在于它能夠很容易進入到某些滅火救援人員不能抵達的地方，通過無人機將火情的實時變化反饋給指揮部，讓指揮員能夠及時了解火情的變化和發(fā)展趨勢[5]。此外，它還能在高空中長期駐留，實時監(jiān)測關(guān)鍵地區(qū)狀況，并將畫面?zhèn)魉突貋?，通過影像進行綜合分析，根據(jù)火情的發(fā)展狀況，制訂出一套行之有效的應(yīng)對方法，將救援命令傳達給消防救援人員，使他們能夠迅速趕到救援現(xiàn)場，從而提高救援效率，同時也能加強對火情的監(jiān)測與控制。（三）火災(zāi)現(xiàn)場偵察在火災(zāi)原因未明、被困人員數(shù)量未知時，貿(mào)然沖入火災(zāi)現(xiàn)場進行火災(zāi)撲救，極易延誤最佳施救時間。因此，通常情況下，消防隊在接到火警報警之后，會安排一架無人機迅速趕到火場，通過無人機上攜帶的多種偵察模塊，清楚顯示出火場氣體濃度、溫度、道路通暢情況、火場蔓延情況等，為消防隊伍做好準備工作提供重要的參數(shù)基礎(chǔ)，協(xié)助開展消防救援工作。無人機在偵察中的最大功能是對火災(zāi)現(xiàn)場真實狀況進行反饋，它能夠利用高分辨率的攝像機、紅外熱成像等先進設(shè)備，精確反映出火災(zāi)現(xiàn)場的真實狀況，并對其進行三維建模，從而為火災(zāi)救援指揮提供實時可靠的火災(zāi)信息[6]。（四）無人機在能源化工消防中的應(yīng)用近幾年，我國能源和化學工業(yè)發(fā)生了多起重大爆炸事故。此類火災(zāi)現(xiàn)場易燃物品多，危險性高，工作強度高，傳統(tǒng)滅火方法無法在最短的時間內(nèi)進行救援，也很難安全、高效靠近著火點。事故現(xiàn)場變化迅速，火災(zāi)蔓延迅速，危險程度極高，使得救援工作無法順利展開。配備了紅外傳感器、高清攝像頭和體溫傳感器的無人機可以在野外進行實時跟蹤和監(jiān)視，將火情及時傳遞到指揮中心，讓指揮員能夠迅速、準確做出反應(yīng)。另外，無人機在火災(zāi)撲救中的最大突破就是其運載量和探測距離。在無人機上加裝全新的動態(tài)結(jié)構(gòu)運載系統(tǒng)，通過在無人機上搭載滅火器材實現(xiàn)大范圍噴灑，實現(xiàn)對火災(zāi)的快速控制[7]。當前，消防部門也利用無人機和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對重要場所如能源、化工等進行實時、動態(tài)監(jiān)測，并對落實消防安全防范措施給予高度關(guān)注。從這一點可以看出，無人機在日?；馂?zāi)安全監(jiān)控和災(zāi)害應(yīng)急救援中具有不可替代的作用。（五）無人機用于指揮和調(diào)度消防滅火救援工作本身就是一件重要的公共事件，它所涵蓋的范圍很廣，影響也很大，將無人機技術(shù)有效運用到消防滅火救援工作中，能夠充分發(fā)揮其靈活機動、便于攜帶和易于操作的各種優(yōu)點，幫助開展消防滅火救援工作。在滅火救援中，各種實時、高效的聲音信息往往對滅火指揮和調(diào)度工作具有重要的作用，而無人機能夠在搜救人員不能進入的條件下進行有效搜救。（六）無人機應(yīng)急通信我國幅員遼闊，森林、草原火災(zāi)頻發(fā)，這些火災(zāi)發(fā)生后，因為基礎(chǔ)設(shè)施不健全、火災(zāi)造成的損害等問題，會造成火災(zāi)核心區(qū)的公眾通信網(wǎng)絡(luò)中斷。如果發(fā)生這種情況，很長一段時間都無法恢復(fù)通信。利用無人機技術(shù)，可以完成緊急通信，利用繩系式無人機能夠攜帶便攜式通信基站，在空中構(gòu)建應(yīng)急通信基站，為救災(zāi)現(xiàn)場與后方指揮提供一個良好的通信環(huán)境，使兩者能夠相互交流，提升信息的精度，從而制訂出更科學的救災(zāi)計劃，提升消防救援工作效率[8]。（七）無人機可以有效撲滅火災(zāi)無人機用于滅火是未來火災(zāi)滅火的發(fā)展方向，它能夠?qū)缁饛?、滅火劑和聲波等滅火裝備相結(jié)合，實現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下的高效滅火。在高層建筑火災(zāi)救援工作中，可利用無人機攜帶水、泡沫、干粉等滅火劑，對高層建筑中某些狹小空間、易燃易爆物品進行滅火，從而抑制火災(zāi)并減緩其擴散速率。無人機還能攜帶多個滅火彈和發(fā)射器，在靠近火源時，遙控將滅火彈發(fā)射到目標物體上，進入房間后，將其轉(zhuǎn)化成噴霧狀的滅火劑，從而有效解決高空火災(zāi)撲救難的問題。結(jié)語隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，無人機的應(yīng)用領(lǐng)域也隨之擴大。在消