在我看来,消(xiāo)防救援(yuán)中的无人机,更像是(shì)一个充满勇(yǒng)气和能力(lì)的英雄(xióng),它是无畏的,也是(shì)无私的,在它(tā)的(de)作战领(lǐng)空战斗到.后一刻,然后安(ān)静的返航,不需要一点掌声,等待下一次付出。

随(suí)着无人机技术的日趋(qū)成熟和航(háng)空摄(shè)影技术的进一步拓展,我国民用无(wú)人(rén)机(jī)应用领域日益广(guǎng)泛(fàn),包括(kuò):摄影测(cè)量(liàng)、应急(jí)救灾(zāi)、公共(gòng) 、资源(yuán)勘探、环境监测、自然灾害监测与评估、城市(shì)规划与市政管理、林(lín)火(huǒ)病虫害防(fáng)护与监测(cè)等。当前(qián),我国消(xiāo)防部队面临着(zhe)日益复杂(zá)的灭火救援和社会救助形势,对各类地震(zhèn)救援、抗洪抢险、山(shān)岳救(jiù)助及大跨度(dù)或高(gāo)层火(huǒ)灾等情况,传统现场(chǎng)侦查手段的(de)局限性已日益凸显。如何有(yǒu)效实施消防预警和现场侦测(cè),并(bìng)迅速、准确处置灾情显得尤为(wéi)重要(yào)。我国(guó)无(wú)人机应用技术及系(xì)统解决方案的成熟运用,使得无人侦察机(jī)平台结(jié)合视频、红外等监控及传送设备,通过空中(zhōng)对复杂地形(xíng)和复杂结构(gòu)建(jiàn)筑进行(háng)火灾隐患(huàn)巡查、现场(chǎng)救援指挥、火情侦测(cè)及防控成(chéng)为消防部队新的选(xuǎn)择(zé)。
一(yī)、无(wú)人机工作原(yuán)理
无(wú)人机是一(yī)种以无线电遥控和自备程序控制装(zhuāng)置操纵的非载人(rén)飞行器,它具(jù)备体(tǐ)积小、造价低、使用方便、对环境要求(qiú)低等优点,并整(zhěng)合了无线图像传输系统,具备相当的自主控制、飞行(háng)规划及图像传输能力。 如图1所示(shì),目前商用及军(jun1)用无人机系(xì)统可分为以下几个(gè)子系统:地面指挥控制系统(tǒng)、无人机飞行平台、空中视频监控平台、微波(bō)无线(xiàn)实时图像传输(shū)系统、GPS导航(háng)及自动驾驶(shǐ)系统、 大(dà)容量锂聚(jù)合(hé)物供(gòng)电单元、3G图传中继(jì)链(liàn)路(lù)等。
二、无人机的技术优势(shì)
由于采(cǎi)用了技术**的飞控(kòng)平台及前后台视频监(jiān)控传输(shū)系统,配合(hé) 的飞(fēi)行及地勤保(bǎo)障(zhàng)系统,无人机可对地面实(shí)施完备的长时间(jiān)空中监控(kòng),从而实现较(jiào)低的综(zōng)合成本对(duì)传统手段无(wú)法涉足的区域(yù)进(jìn)行实时(shí)监(jiān)控(kòng)和辅助救(jiù)援,其智能化和**性突出体(tǐ)现(xiàn)在(zài)巡查(chá)路径规划、智能分(fèn)析、定(dìng)点持续监控、火情(qíng)报警等,并且在制定应急预案、建立快速响应机(jī)制、现场(chǎng)火情存档与取证等方面充分发挥技(jì)术防范手段(duàn)的重要作用。其(qí)技术优(yōu)势(shì)有:
(一)机动灵活。小型无(wú)人机一般只有100千(qiān)克(kè)以下的重(chóng)量,依托飞(fēi)行控件就可以对(duì)其(qí)进(jìn)行(háng)操控,只需要1-2人就可以完成此类操作任(rèn)务(wù)。在道路不畅,交通中断的情况下,徒步(bù)就可(kě)以(yǐ)携带至(zhì)灾害事故现场(chǎng),且起飞条件很简单(dān),对地形无要求,加上无人机携带方便,所(suǒ)以具有(yǒu)很强的灵活性。此外,无人(rén)机的飞行速度易(yì)于(yú)控制(zhì),转弯半径小,机动性好(hǎo),可以灵活机动控制飞行方向,机载摄(shè)像头也可以(yǐ)跟踪拍摄(shè)对(duì)象;无(wú)人机还(hái)能快速到(dào)达指定地(dì)点,反应(yīng)能(néng)力(lì)快捷(jié),对环境和气候条件也有很强经浙江消防总队对“上(shàng)合(hé)组织”演练期间的实(shí)际测试(shì),无人机(jī)在6级风力下完成(chéng)飞行任务,受阴雨(yǔ)天(tiān)气等条件限(xiàn)制比大型载人飞(fēi)机(jī)要(yào)小的多(duō);其起飞条件只需要(yào)几平米空地,周围(wéi)无突(tū)出障碍物(wù)即可,在低空作业时,受气候条件限(xiàn)制非常小,获取影像的速度非常快,可(kě)在5公里范围内(nèi)稳定可靠(kào)发挥侦查作用。

(二(èr))视(shì)野 。无人(rén)机通过宽带、数据链技术可(kě)以(yǐ)实现超视距控制(zhì),从而具有(yǒu)很 的视野,依据现(xiàn)场需(xū)求,可以从(cóng)不同角度、不同的距(jù)离(lí)在(zài)不同的光线条件下(xià)进行作(zuò)业。既可以实现在(zài)高空对(duì)目标进(jìn)行全局性拍摄,也可(kě)以调整距离(lí)和角(jiǎo)度,按(àn)需抓拍对现场决策有重要帮助的关键因素。通过远程控制无(wú)人机和(hé)摄(shè)像头,可以根据实际需(xū)求实时采集(jí)图像,尤其是在低空飞行时,无人机跟(gēn)踪拍(pāi)摄能力极强,使用机载摄像(xiàng)头获取的图像分辨率很高(可以达到0.1米),如果(guǒ)配备热视(shì)或红外等夜视功(gōng)能,其收录的视频将更加 。这样的方式为实现灾害事故现场(chǎng)实时空中监控提供(gòng)了(le)有力(lì)**,能有(yǒu)效提升消防部队抢险(xiǎn)救援(yuán)的侦查能力。

(三)操作简单。从(cóng)技术(shù)层面上看,无(wú)人机的远程视频传输与控(kòng)制(zhì)系统(tǒng)通过网络和接口接入(rù)地面站,通(tōng)过运营商光纤接入(rù)公网,因此,只需通过(guò)遥控摄像(xiàng)机及其辅助设(shè)备(镜头、云台等),就能直(zhí)接观看无人机的摄像头(tóu)实时(shí)视频。通(tōng)常,用(yòng)户只需通过遥控器来实现无人机的(de)所有动作(zuò),通过远程视频传(chuán)输与控制系(xì)统对现场情况一目了然,以实(shí)现远程、方便的全方(fāng)位监控;当客户端(包括PC和(hé)手机)在接入公网后,用户可以通过PC、平板(bǎn)电脑或者(zhě)是(shì)手机等多(duō)种形式的(de)载体实现对无人机的控制(zhì)。从(cóng)应用层面(miàn)上看,无(wú)人机的实(shí)际操作也并不复杂,只(zhī)要掌握好(hǎo)飞行、音(yīn)视(shì)频控(kòng)制和其他兼(jiān)容(róng)模块的(de)操作,便能(néng)发挥效能。

(四) 可靠。无(wú)论面对暴(bào)雨、高(gāo)温、台风、泥石流等恶劣的天气环境;或者易燃易爆(bào)、塌陷、有毒等(děng)严重事(shì)故灾(zāi)害现场;抑或山岳、峡谷(gǔ)、沟壑等极端地理环境(jìng),无人(rén)机技术能有(yǒu)效规避传统灭火救援(yuán)行(háng)动中存(cún)在(zài)的短板,可(kě) 消防官兵的自身 。并能通(tōng)过对现场情况(kuàng)的跟拍、追踪,为事故处置的指挥决策提供 可靠的依据,能(néng)够.大限度(dù)地控制(zhì)灾情发展,减少灾(zāi)情的损失,减少人员伤亡。
三、无人机在消防部队实战中的应用前景(jǐng)
结合消防部队(duì)的(de)实战需求,无人机的运用可以解(jiě)决以下四(sì)方面的(de)问题(tí):
(一)灾(zāi)情侦查。当灾害发生时,使用(yòng)无人机(jī)进行灾情侦查,一是可以无视地(dì)形和环(huán)境,做到机动灵活开展侦查(chá),特别(bié)是一(yī)些急难(nán)险重的(de)灾害现(xiàn)场,侦查小组无法(fǎ)开展(zhǎn)侦查的情况下,无人(rén)机能够迅速展开侦(zhēn)查(chá)。二(èr)是通(tōng)过(guò)无人机侦查能够有效提升侦查的效率,..时间查明灾(zāi)害事故的关(guān)键(jiàn)因素,以(yǐ)便指挥员作(zuò)出正确决策。三是能够有效规避人员伤亡,既能避免(miǎn)人进入有毒、易燃易爆等危险环(huán)境中,又能 、细致掌握现(xiàn)场情(qíng)况。四(sì)是集成侦检(jiǎn)模块进行检测。比如集成可燃气体探测仪和有(yǒu)毒气体探(tàn)测(cè)仪(yí),对易燃易(yì)爆、化学事(shì)故灾害现场的相关气体(tǐ)浓度进行远程检测,从而得到危险部位的关键信息;又如集成测温、测风速等设备,可对(duì)灾害现场环境情况进行(háng)细化了解。
(二)监(jiān)控追踪(zōng)。无人(rén)机的作用不仅仅局限在灾情侦查(chá)。消防(fáng)部(bù)队所面对的各类灾害(hài)事故(gù)现场往往瞬息万变,在灾害事故的处置过程(chéng)中,利用无人机进(jìn)行实时监控追踪,能够提供 的灾情(qíng)变化情况(kuàng),便于各级指挥部及时(shí)掌握动态(tài)灾(zāi)害(hài)情况,从而作出(chū)快速、准确的对策,.大限度地减少灾害损失。
(三)辅助救援。利用无人(rén)机集成或者灵活(huó)携带关键(jiàn)器材装备,能够为多(duō)种情况下(xià)的(de)救援提供帮助。一(yī)是集成语音、扩(kuò)音模块传达指令。利(lì)用无人机实现空中(zhōng)呼喊或者转(zhuǎn)达(dá)指(zhǐ)令,能够较地面喊话或者指(zhǐ)令更有效,尤其适用于(yú)高空、高层等项(xiàng)目的救援中,以无人机为载体(tǐ),有效传达关键指令。二是为救援开(kāi)辟(pì)救援途径。例如水上、山岳救援中,现有的抛投器(qì)使用环境和范围均有(yǒu)很大的局限性(xìng),并(bìng)且 度差,利用无人机辅(fǔ)助抛绳或是携带(dài)关键器材(如呼(hū)吸器(qì)、救援绳等),能够为救援创造新的途径,开辟救生通(tōng)道,并且准确、 率(lǜ)。三是集成通信设备(bèi),利用无人机担(dān)当通信中继。例(lì)如在地震、山岳等有通(tōng)信阻断的(de)环境下,利用无人(rén)机集成转信模块,充当临时转信台,从而使得极端(duān)环境下建立起无(wú)线通信的链路。四是利(lì)用无人机进行应(yīng)急测绘。利用(yòng)无人机(jī)集成航拍测绘模块,将灾害(hài)事(shì)故现场(chǎng)的情(qíng)况全部收录并(bìng)传至现场指挥部,对灾害现场的(de)地(dì)形等进行应急测绘,为救援的开展提供有(yǒu)力(lì)支撑。在今年(nián)四川雅安(ān)地震救援中,中科院沈阳(yáng)自动(dòng)化研(yán)究所研制的旋翼无(wú)人(rén)机,可载重30公斤(jīn),在搜救(jiù)侦查中发挥了(le)巨大的(de)作用(yòng)。
(四)辅助监(jiān)督。利用航拍对高层及 层建筑实现 实时的监测、及时发现火情隐患、消(xiāo)防现场火情实时控制、建筑消防检查(chá)或现(xiàn)场火情图像存储、可将空中监控视频接入其他安(ān)防或(huò)消防监控系统、支持(chí)大容量(liàng)长时间(jiān)图像存储及(jí)检索调阅、支持(chí)通过(guò)智能终端远程查看及控制部分功能(néng)等。
四(sì)、无人机在消防(fáng)部队(duì)应用的技术(shù)需求
针对消防部队面对的灾害事故现场实际(jì)情况,无人机在消防部队(duì)的(de)运用还应(yīng)达到一(yī)定的技术要求。
(一)可靠性。消防部(bù)队面对的各种灾(zāi)害现场,特别是火灾(zāi)现(xiàn)场,应用环境更为复杂,需考虑风(fēng)速、烟雾、温度以及防水(shuǐ)等各种(zhǒng)环境因素,因此,无人侦察机(jī)首(shǒu)先要能满足现场的(de)恶劣环境使用条件。一是抗(kàng)风能力方面。以(yǐ)浙(zhè)江地区为例,常(cháng)年以东南(nán)和西(xī)北风(fēng)为主(zhǔ),沿(yán)岸风力3-4级(jí),阵风5-8级,在高层建筑附近飞行时,瞬时风力可能接近6-8级,因此,其抗风能力(lì)要达到(dào)6级以上。二是耐高温和防爆能力。由于无人(rén)机使用汽油发动机,排(pái)气管带有(yǒu)火花,同(tóng)时噪音大、操作维(wéi)护专业化程度高、运(yùn)行成本不菲(fēi),且一旦飞机失控坠落,也会带来潜在的起火、爆炸等隐患,因此(cǐ)要(yào)求飞机平台应当具有一定的耐(nài)高温能力。三是防烟雾能力。由(yóu)于火灾现场存在大量水雾和烟雾,要(yào)求无人侦察机有较强的抗水和抗烟雾能(néng)力。四是夜视(shì)能(néng)力。由于(yú)灾害(hài)发生的时间、环境不可预知(zhī),因此(cǐ)应当配(pèi)备具有红外夜视功能的摄像头,并建议配备辅助光(guāng)源。
(二)操控性(xìng)。以(yǐ)18km/h无人(rén)机巡航平均(jun1)速度(dù)计(jì)算,其可(kě)巡视范围在2公里工作半径内,续航能力(lì)要求达到单(dān)组电池平(píng)均30分(fèn)钟以上,航线巡查(chá)要求能够实现不间断监控,两次巡查准备间隙少于15分钟;另外,飞(fēi)行高度方(fāng)面,根据(jù)调研,灾害事(shì)故现场多数(shù)飞行高度(dù)在200米以下,考虑(lǜ)到高层建筑.高高度,达到0到(dào)300米飞行高(gāo)度应可满足日常现场(chǎng)侦查需要。
(三)稳定性。无人机的(de)图(tú)像传输应当力求(qiú)清晰、连续,因而对图像的无线收发均有较高的要求;通过无(wú)线(xiàn)传输易出现干扰,因而要求无人机必(bì)须有一定的抗(kàng)干扰(rǎo)能力,从而达到(dào)在(zài)使用过(guò)程中图像能够不(bú)间断。
(四)集成兼容性。无人机在消(xiāo)防部队的应用中要实现很多(duō)扩(kuò)展功(gōng)能,必须拥有良(liáng)好的集成(chéng)和兼容性(xìng)。因此,在满载(zǎi)重量方面(miàn),考虑(lǜ)日(rì)常训练及使用配备的机动要(yào)求,无人侦查(chá)机需能(néng)便携或车(chē)载到达现场附(fù)近,单兵进入现场机(jī)动部署,紧急情(qíng)况下拓展携带器材(cái),因此要求整套系统携带重量不超(chāo)过50公斤;此(cǐ)外,在实现视频传输外,如果(guǒ)要实现其(qí)他(tā)辅(fǔ)助功能的集成(chéng)和传输(如语音、测(cè)距、测温等),这必然要(yào)求无人机拥有良好的(de)集成和兼容性。
(五(wǔ))严谨性。若配备(bèi)无人机,必然需要对操作人(rén)员进行素质培训,因此(cǐ)必须形成一套训练考核机制,形成无人机日常管(guǎn)理和使用机制,操作员必需定岗(gǎng)定位,确(què)定使用时机和人员。必须由内部操作人员和外部技术人员及研发制造方(fāng)形成一套(tào)成熟的(de)售(shòu)后维(wéi)护保养(yǎng)机制(zhì), 无人机保持良好(hǎo)的使(shǐ)用常态;要加强学习教育,使无人机的使用更符合民航管(guǎn)理规范。
五、无人机在消防部队的配备模式
从无(wú)人(rén)机在(zài)消防部队(duì)的应用前景出发,其配备模式也(yě)需一(yī)定的科学性。
(一)大(中(zhōng))队级(jí)配备标准(zhǔn)。根据城市消防站建设等级分(fèn)类或者(zhě)铁军(jun1)中(zhōng)队标准配备,特勤大(中)队可配备(bèi)单兵背负式(shì)无人(rén)机,主要以侦察和(hé)短距离(lí)巡航为主(zhǔ),应(yīng)急响应时随头(tóu)车抢险车(chē)编队..出动。其(qí)他承担灭火救援任务较(jiào)重的大(中)队,根据辖区情况选(xuǎn)配。
(二)支(zhī)队级配备标准。支(zhī)队级主要(yào)配(pèi)备电(diàn)动飞(fēi)机平台,巡(xún)航距离较长(zhǎng),以侦(zhēn)查、辅助(zhù)救(jiù)援为(wéi)主,应急响应(yīng)时应当随支队全勤指挥部出动(dòng),并承担全大市(shì)辖区内(nèi)和跨区域(yù)增(zēng)援(yuán)时的(de)侦查(chá)和辅助救援任务。
(三)总队级配备标准。总队级主(zhǔ)要(yào)配备燃(rán)油无(wú)人(rén)机,巡航(háng)距离长,以(yǐ)侦察(chá)、监控、辅助救援(yuán)为主,随总队全(quán)勤指挥部出动(dòng),承(chéng)担全省范围内和跨区(qū)域增援时(shí)的(de)各(gè)项任务。
随着无人机技术的进(jìn)一步(bù)发展及其在消防部队运用的日趋成熟,其必将在抗击各类(lèi)灾害过程中发(fā)挥越来越重要的作用。各级部门特别是消防(fáng)部队,应该充分(fèn)认识(shí)到无人机在灭火救援(yuán)中的重要作用,逐步装备无人(rén)机(jī)并积极(jí)发挥作用(yòng),更(gèng)好地(dì)完成各类灭火救援(yuán)和抢险救(jiù)灾任务(wù)。