閻爍宇

無人機(jī)火災(zāi)救援，準(zhǔn)備好了嗎？

閻爍宇

當(dāng)大規(guī)?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，使用飛機(jī)協(xié)同消防員救火會(huì)事半功倍，但是黑暗和濃煙會(huì)影響飛行員的定位和通信，甚至?xí){飛行員的生命安全。因此，用于火災(zāi)救援的無人機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

當(dāng)前，救火無人機(jī)主要是用來幫助消防員完成救火任務(wù)。由于火災(zāi)很難被控制，如果在空中沒有一只“眼睛”縱覽全局，很容易錯(cuò)過最佳的滅火時(shí)機(jī)。而無人機(jī)這只“眼睛”可以幫助消防員確定火災(zāi)朝哪個(gè)方向發(fā)展，哪里可能出現(xiàn)危險(xiǎn)，哪里最先需要撲救。救火無人機(jī)一般應(yīng)具備短距離起飛和著陸、全自動(dòng)易操控性、低油耗、大風(fēng)中具備強(qiáng)穩(wěn)定性的特點(diǎn)。

“捕食者”無人機(jī)

火災(zāi)中大顯身手的無人機(jī)

一幢高樓突然失火，濃煙滾滾，樓內(nèi)不少人被困，無法逃出。在高樓的窗口處，幾名被困人員一直在呼救，可樓內(nèi)煙濃火大，如何才能及時(shí)救人呢？這時(shí)，無人機(jī)可將一根救援繩的引導(dǎo)繩拉起，迅速起飛后送至樓層窗口附近。被困人員順利取下引導(dǎo)繩，將救援繩拉到窗口，并在樓道內(nèi)找到固定點(diǎn)固定好。隨后，被困人員可系上逃生裝備，從窗口爬出，并順著救援繩滑至地面。

在大型火災(zāi)面前，無人機(jī)同樣表現(xiàn)優(yōu)異。2015年年初，當(dāng)澳大利亞的珀斯市附近發(fā)生火災(zāi)時(shí)，西澳州的消防員們放飛了洛克希德·馬丁公司出產(chǎn)的命名為“Indago”的無人機(jī)。在Indago的首秀中，為事故計(jì)劃和管理組提供了火災(zāi)邊緣、著火點(diǎn)位置、分布密度和危險(xiǎn)評估等實(shí)時(shí)的情報(bào)。澳大利亞官方透露，這些通過無人機(jī)電子光學(xué)系統(tǒng)和紅外照相機(jī)拍攝的圖像信息，至少幫助救援了100多個(gè)家庭。

洛克希德·馬丁公司出產(chǎn)的Indoga是一種垂直起降型無人機(jī)，采用四軸共體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也就是通常所說的四旋翼無人機(jī)。它擁有Kestrel自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心是使用故障自動(dòng)修復(fù)算法以保證飛行安全可靠。該無人機(jī)可以折疊，外形尺寸為0.8米×0.18米，重2.22千克，航程可達(dá)4.8千米，飛行時(shí)長45分鐘，可360°旋轉(zhuǎn)。2014 年11月6日，在由洛克希德·馬丁公司和卡曼無人飛行器公司組織的救火演示實(shí)驗(yàn)中，Indago無人機(jī)準(zhǔn)確地分辨出著火點(diǎn)，并且將數(shù)據(jù)提供給K-MAX無人直升機(jī)，K-MAX無人直升機(jī)自動(dòng)裝載并拋灑水進(jìn)行救火，在1個(gè)小時(shí)內(nèi)，拋灑了大約1.2萬千克的水。洛克希德·馬丁的航空和無人飛行系統(tǒng)副總裁這樣評價(jià)：“K-MAX無人直升機(jī)和Indago配合可以24小時(shí)不間斷進(jìn)行滅火工作，而且是全天候的，能夠到達(dá)任何威脅生命的地方?！?/p>

Indago并不是用于火災(zāi)救災(zāi)的第一個(gè)無人駕駛飛行器。2013年，美國加利福尼亞森林防火部門借用了“捕食者”B系列無人機(jī)，用于勘測位于加州中部的森林火災(zāi)的毀壞情況。這場火災(zāi)蔓延到加州的優(yōu)勝美地國家公園，是加州歷史上第三大火災(zāi)，經(jīng)過勘測，整整燒毀了25.7萬英畝的面積。

加州滅火指揮部的官員稱，“捕食者”無人機(jī)一次能夠連續(xù)工作20小時(shí)，工作高度2.3萬英尺，能夠使用紅外攝像機(jī)獲取詳細(xì)的圖片信息，能夠幫助消防員找到最嚴(yán)重的著火點(diǎn)，了解植被被燒毀的情況，定位火勢威脅的區(qū)域。

正在從火災(zāi)救援試驗(yàn)轉(zhuǎn)入實(shí)戰(zhàn)的無人機(jī)

可能是由于全球氣候變化的原因，火災(zāi)損毀的面積越來越大。例如，美國近年來火災(zāi)的過火面積都比往年有所增大。消防員們希望在天空中多些觀測裝置，例如像Indago這樣的小型四旋翼無人機(jī)可以有助于加快控制火勢蔓延。但問題是，要把無人機(jī)編入正常的救災(zāi)流程是很難操作的，因?yàn)閺浡诖蠡鹕峡盏臒熿F、狂風(fēng)以及擁擠的救援直升機(jī)將直接影響無人機(jī)功能的發(fā)揮。因此，無人機(jī)目前僅限用于勘察、繪制地圖和數(shù)據(jù)中繼。消防員們正在評估讓無人機(jī)既能為軍方負(fù)責(zé)運(yùn)輸、捕獲圖像，還能在消防需要支援的地方展開部署，例如：繪制著火區(qū)域，移動(dòng)補(bǔ)給，中繼通迅，灑水或者拋灑小劑量的阻燃劑。無人機(jī)有一個(gè)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)是它可以在黑暗中或者有人駕駛飛行器無法穿過的濃煙火光中飛行。

另外一個(gè)難題是無人機(jī)的使用要受到很多規(guī)定的制約。此前，美國內(nèi)務(wù)部想就無人機(jī)的特質(zhì)做些試驗(yàn)，例如讓一個(gè)控制站操控一個(gè)或多個(gè)無人機(jī)飛行，但是由于臨時(shí)飛行管制邊界的約束，試驗(yàn)救援飛行器或滅火飛行器被禁止在火場附近飛行。鑒于嚴(yán)格的安全條例，美國聯(lián)邦航空管理局很少準(zhǔn)許無人機(jī)在本國領(lǐng)土上空執(zhí)行任務(wù)，而且消防員也擔(dān)心無人機(jī)墜落或在空中損毀時(shí)阻礙正常的救災(zāi)工作，所以消防局聯(lián)合美國聯(lián)邦航空管理局一起制定了“怎樣”和“何時(shí)”使用無人機(jī)的規(guī)范。這個(gè)規(guī)范的制定可以促進(jìn)無人機(jī)在消防方面使用的商業(yè)化。2015年2月，美國聯(lián)邦航空管理局和內(nèi)務(wù)部簽署了備忘錄，允許內(nèi)務(wù)部使用載荷低于55磅的無人機(jī)在400英尺內(nèi)空域飛行，用來監(jiān)視自然災(zāi)害，傳送巡查數(shù)據(jù)，執(zhí)行營救任務(wù)，它的飛行計(jì)劃和起飛時(shí)間都不再需要等待聯(lián)邦航空管理局的批準(zhǔn)。相信經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，當(dāng)人們看到無人機(jī)如何保護(hù)火災(zāi)周圍的景觀建筑、為火災(zāi)救援節(jié)省開支、拯救生命，無人機(jī)最終會(huì)被用于火災(zāi)方方面面的救援。

K-MAX無人直升機(jī)

無人機(jī)三維建模技術(shù)快速發(fā)展

2015年8月12日23時(shí)35分，天津市濱海新區(qū)天津港7號瑞海國際物流公司危險(xiǎn)品倉庫集裝箱堆場起火爆炸，8月13日凌晨3時(shí)53分，北京消防調(diào)派2架無人機(jī)、8名官兵趕赴現(xiàn)場。6時(shí)50分，當(dāng)增援力量抵達(dá)現(xiàn)場時(shí)，無人機(jī)已繪制出360°全景圖，為現(xiàn)場指揮部決策提供了有力依據(jù)。無人機(jī)進(jìn)行航拍與災(zāi)情勘測，利用快速三維建模技術(shù)，把現(xiàn)場火災(zāi)圖片實(shí)時(shí)傳送到救災(zāi)指揮部。

無人機(jī)快速三維建模技術(shù)，簡單地說，就是通過無人機(jī)多角度拍攝災(zāi)區(qū)圖片，成像后傳入系統(tǒng)，360°無死角地展現(xiàn)災(zāi)區(qū)全景，為救援提供有力支持。該技術(shù)集多旋翼無人機(jī)、微型傾斜攝影平臺(tái)、精確定位系統(tǒng)及快速建模軟件于一體，可在人力難以到達(dá)和地形條件復(fù)雜的災(zāi)害區(qū)域開展作業(yè)。我國首次使用無人機(jī)快速三維建模技術(shù)是在2014年8月3日，云南魯?shù)榘l(fā)生地震后，武警部隊(duì)利用無人機(jī)實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害信息的第一時(shí)間三維可視化。

無人機(jī)的最大特點(diǎn)在于全自動(dòng)易操控性，操作人員只需負(fù)責(zé)飛機(jī)的起降，任務(wù)中的拍攝、飛行軌道都早已由電腦事先設(shè)計(jì)好。即便是一名普通的救援戰(zhàn)士，只要經(jīng)過兩周的培訓(xùn)就可以操作，為無人機(jī)快速使用、大范圍救援提供了很好的條件。通過設(shè)置微型傾斜攝影平臺(tái)上的相關(guān)程序，無人機(jī)上的攝像頭能自動(dòng)忽略移動(dòng)的物體，只拍攝固定物體，每秒至少拍攝5張照片，拍攝精度達(dá)到4厘米，能夠非常清晰地“透視”災(zāi)害點(diǎn)的全貌，甚至連垮塌房屋木梁上的紋路都清晰可見。采集數(shù)據(jù)后，通過無人機(jī)上的快速建模軟件，繪制出地質(zhì)災(zāi)害排查評估地圖，技術(shù)人員可以通過數(shù)據(jù)來預(yù)測次生災(zāi)害的發(fā)生，并對可能發(fā)生的次生災(zāi)害類型、規(guī)模、區(qū)域等信息進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)示，為合理分配救援力量、確定救災(zāi)重點(diǎn)區(qū)域、選擇安全救援路線以及災(zāi)后重建選址等提供參考。

以往災(zāi)評觀測人員需親臨受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行觀測，缺點(diǎn)是用時(shí)長、成本大，而運(yùn)用無人機(jī)快速三維建模技術(shù)后，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判讀災(zāi)害體，界定災(zāi)害體邊界、位置，自動(dòng)計(jì)算災(zāi)害量，形成立體災(zāi)情電子沙盤，為聯(lián)合指揮機(jī)構(gòu)現(xiàn)場決策提供直觀、可靠依據(jù)。這不僅降低了調(diào)查人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，還提高了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查工作的效率。

目前，國際無人機(jī)快速三維建模技術(shù)呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：一是自動(dòng)化程度高，盡量減少人為干預(yù)，降低人為操控難度；二是專用于無人機(jī)的輕小型傳感器技術(shù)突飛猛進(jìn)，包括可見光、近紅外、熱紅外、多光譜、激光掃描和合成孔徑雷達(dá)等傳感器都已應(yīng)用于無人機(jī)；三是后期處理軟件朝著全自動(dòng)、無控制點(diǎn)、自檢校、快速生成數(shù)字正射影像圖、數(shù)字高程模型和數(shù)字表面模型的方向發(fā)展。

無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，必將為人類戰(zhàn)勝各類災(zāi)害提供有力的幫助，探索和制定無人機(jī)的使用規(guī)則、應(yīng)用條件，將為未來無人機(jī)大顯身手提供良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。

直升機(jī)在拋撒阻燃劑

無人機(jī)提供的航拍信息

責(zé)任編輯：劉靖鑫