羅捷

摘要：對無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用展開了探討。首先結(jié)合無人機(jī)技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)、通信技術(shù)以及擴(kuò)音設(shè)備等，對無人機(jī)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的現(xiàn)場火情監(jiān)控預(yù)警、火災(zāi)偵察以及特殊火情位置確定等展開研究分析，發(fā)現(xiàn)無人機(jī)技術(shù)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)高空360°對火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行偵察，并且通過無人機(jī)上搭載的不同滅火裝置與探測設(shè)備，還能夠使得無人機(jī)在火災(zāi)現(xiàn)場起到輔助救援、監(jiān)控調(diào)度指揮、空氣監(jiān)測以及消防對話等作用，并將火災(zāi)事故現(xiàn)場的情況實(shí)時(shí)傳送到消防指揮中心，為消防滅火救援作業(yè)提供極大便利。

關(guān)鍵詞：消防通信；滅火救援；圖像傳輸；消防無人機(jī)；救援實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用

火災(zāi)是日常生活中比較常見的一種安全事故，一旦出現(xiàn)火災(zāi)，若無法及時(shí)進(jìn)行消防救援、撲滅火災(zāi)源頭就會(huì)造成無法估量的后果。傳統(tǒng)的消防救援模式，現(xiàn)如今已經(jīng)難以充分滿足火災(zāi)、山林救援以及抗洪搶險(xiǎn)和化學(xué)藥品泄漏等事故的高質(zhì)量救援任務(wù)需求。而無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，為消防滅火救援任務(wù)提供了新的解決方法，特別是無人機(jī)的航拍傳輸技術(shù)，在消防滅火救援任務(wù)中可以在消防救援隊(duì)伍未達(dá)到事故現(xiàn)場時(shí)就能夠?qū)F(xiàn)場情況先傳輸?shù)较谰仍笓]中心，以此為消防滅火救援任務(wù)和方案設(shè)計(jì)提供信息支撐。以高層建筑為例，當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，消防滅火救援隊(duì)伍很難快速深入現(xiàn)場內(nèi)部，這時(shí)，無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠在消防救援隊(duì)伍達(dá)到火災(zāi)現(xiàn)場前，將相關(guān)信息進(jìn)行采集并傳輸?shù)街笓]中心，也可以通過無人機(jī)所搭載的通信模塊、擴(kuò)音模塊以及高清攝像頭，將事故現(xiàn)場的具體情況實(shí)時(shí)傳輸?shù)街笓]中心[1]。由此可見，加強(qiáng)對無人機(jī)技術(shù)的研究非常有必要。

1 消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中無人機(jī)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1? 通信技術(shù)

通信技術(shù)在無人機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用主要是通過將電池和視頻采集設(shè)備、無線圖像發(fā)射設(shè)備等固定在無人機(jī)底部位置，并將發(fā)射機(jī)與視頻源兩者進(jìn)行連接，這樣一來就能夠構(gòu)建一個(gè)完整的無線視頻發(fā)生系統(tǒng)，使得無人機(jī)在消防領(lǐng)域的探測、偵察、監(jiān)測、應(yīng)急等方面，借助高分辨率圖像傳輸實(shí)現(xiàn)高空作業(yè)。

1.2? 監(jiān)測技術(shù)

監(jiān)測技術(shù)與無人機(jī)兩者的結(jié)合主要通過自身控制程序?yàn)橹鳎瑢?shí)現(xiàn)無人機(jī)自動(dòng)巡航監(jiān)測分析，從而可以獲取空氣中的污染情況并生成對應(yīng)的分布圖。利用無人機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)對污染源展開全面監(jiān)控和分析，以此對污染源的具體情況進(jìn)行評(píng)估，為后期精準(zhǔn)治理工作提供相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)支撐。在火災(zāi)、洪水等災(zāi)害中，借助無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)可以及時(shí)地獲取事故災(zāi)害的具體情況以及特殊位置情況、事故發(fā)生點(diǎn)，并通過圖像傳輸功能將其傳輸至消防救援指揮中心，為消防救援決策與處理提供幫助[2]。

1.3? 圖像傳輸技術(shù)

1.3.1? 4G/5G圖像傳輸

進(jìn)行消防滅火救援任務(wù)時(shí)，可以在4G/5G圖像傳輸當(dāng)中利用5G設(shè)備實(shí)現(xiàn)4G圖像傳輸，圖像傳輸過程主要由5個(gè)部分組成：無人機(jī)、無人機(jī)的終端設(shè)備、4G/5G公網(wǎng)基站、火災(zāi)事故地點(diǎn)和消防指揮中心。圖像傳輸流程為：由無人機(jī)對火災(zāi)現(xiàn)場的情況進(jìn)行拍攝，然后通過地面終端借助HDMI高清接口向公網(wǎng)基站發(fā)射信息，接著通過對通信指揮中心進(jìn)行地址登錄，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器連接，從而就可以獲得基站轉(zhuǎn)接的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

1.3.2? 微波圖像傳輸

該圖像傳輸設(shè)計(jì)主要是消防通信人員通過將無人機(jī)所拍攝到相關(guān)視頻數(shù)據(jù)借助便攜式發(fā)射終端，以微波的方式將圖像信息傳輸?shù)浆F(xiàn)場通信指揮車中的車載接收機(jī)中，然后由現(xiàn)場通信指揮車的車載發(fā)射機(jī)將其發(fā)送到消防救援指揮中心，幫助指揮人員實(shí)時(shí)了解火災(zāi)現(xiàn)場的具體情況，還能夠?qū)崿F(xiàn)指揮中心和現(xiàn)場的同步觀看。

同時(shí)，消防滅火救援工作中的無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，還能夠進(jìn)一步促進(jìn)消防應(yīng)急通信和應(yīng)急滅火質(zhì)量的提高。因此，應(yīng)用無人機(jī)在消防滅火救援任務(wù)中既能夠減少相關(guān)操作人員，還能夠增加點(diǎn)位，以此實(shí)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場的同步圖像傳輸，從而使得消防滅火救援應(yīng)急通信效率得到提升。此外，消防無人機(jī)管控平臺(tái)想要實(shí)現(xiàn)應(yīng)急通信，還需要國標(biāo)GB/T28181《公共安全視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》的協(xié)議的支持，才能夠?qū)崿F(xiàn)無人機(jī)中音視頻圖像資源的集中[3]。

1.3.3? 通信與圖綜平臺(tái)對接

消防圖綜平臺(tái)與通信協(xié)議兩者之間的對接能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享。這樣一來，只需要在指揮視頻系統(tǒng)當(dāng)中通過實(shí)時(shí)調(diào)度的方式，就能夠?qū)o人機(jī)的視音頻、飛控情況以及具體地理信息位置等信息進(jìn)行顯示，也為消防滅火應(yīng)急救援實(shí)戰(zhàn)指揮中心提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息支撐，并借助地圖打點(diǎn)功能，實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮效率的提高。然后，將無人機(jī)采集得到的影響數(shù)據(jù)生成二維地圖或者三維地圖，將火災(zāi)現(xiàn)場的真實(shí)情況實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來。

2 無人機(jī)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中的應(yīng)用研究分析

2.1? 火情偵察

受火災(zāi)不可控因素的影響，消防滅火救援時(shí)火災(zāi)現(xiàn)場充滿了不確定性。因此，針對火災(zāi)現(xiàn)場燃燒面積較大、荷載較高以及現(xiàn)場地形相對特殊的地方，僅憑借消防救援人員通過肉眼的方式對火災(zāi)現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行判斷很難實(shí)現(xiàn)。所以，可以在無人機(jī)上裝載可見光攝像機(jī)、紅外線成像設(shè)備等，根據(jù)預(yù)設(shè)的程序以及指令，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的各種情況進(jìn)行偵察，這樣一來利用無人機(jī)可以快速、高效、精準(zhǔn)地獲得火災(zāi)火點(diǎn)位置、火災(zāi)現(xiàn)場燃燒的面積、火災(zāi)蔓延的具體情況、現(xiàn)場是否存在被困人員以及是否存在其他危險(xiǎn)物品等信息[4]。然后，將無人機(jī)所采集到的信息，借助圖像傳輸技術(shù)實(shí)時(shí)上傳至指揮中心，并將其信息進(jìn)行記錄和保存。同時(shí)，為進(jìn)一步提高火災(zāi)現(xiàn)場情況信息的可靠性，還可以在無人機(jī)上裝配先進(jìn)的GPS定位系統(tǒng)，利用衛(wèi)星通信的方式，實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的監(jiān)測精度提升。

此外，無人機(jī)操縱人員還可以通過對無人機(jī)配置，利用空中實(shí)時(shí)掃描的方式進(jìn)行偵察，從全方面、多個(gè)角度對高層建筑中的火災(zāi)發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測，然后將所監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)接入消防監(jiān)控系統(tǒng)與防護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中，最后利用無人機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)設(shè)備中所保存的火災(zāi)情況視頻文件和地面消防指揮控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，以此實(shí)現(xiàn)快速對相關(guān)視頻、圖片和文件進(jìn)行查閱。

2.2? 信息采集與3D建模

結(jié)合消防滅火救援不同任務(wù)，可以選擇在無人機(jī)當(dāng)中增添風(fēng)速儀設(shè)備、視音頻設(shè)備、紅外線傳感器以及擴(kuò)音模塊、應(yīng)急滅火劑等模塊，利用4G/5G圖像傳輸方式、無線通信方式等，將無人機(jī)所拍攝到的火災(zāi)現(xiàn)場具體情況實(shí)時(shí)傳輸?shù)较谰仍笓]中心，以此可以為消防滅火救援工作的決策方案設(shè)計(jì)提供相對可靠的數(shù)據(jù)信息支撐。同時(shí)，在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)過程中，還可以借助數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)和衛(wèi)星通信指揮車、消防救援指揮中心等方面進(jìn)行有效連接。而針對火災(zāi)現(xiàn)場的火勢蔓延情況，無人機(jī)操縱人員可以利用無人機(jī)上搭載的3D建模系統(tǒng)，對無人機(jī)所拍攝出來的火災(zāi)現(xiàn)場畫面進(jìn)行精準(zhǔn)測繪操作，從而將火災(zāi)現(xiàn)場的每個(gè)角度以及方向進(jìn)行立體還原。這樣一來，就能夠?yàn)榛馂?zāi)現(xiàn)場的評(píng)估與目標(biāo)測繪分析提供盡可能的精準(zhǔn)信息[5]。

2.3? 調(diào)度指揮

無人機(jī)在消防滅火救援作業(yè)中，不僅起到了偵察的作用，還擁有監(jiān)控和指揮的能力。但想要充分發(fā)揮消防滅火救援調(diào)度指揮作用，需要借助無人機(jī)實(shí)時(shí)傳輸火災(zāi)現(xiàn)場的視頻與圖像，然后根據(jù)火災(zāi)情況進(jìn)行指揮調(diào)度。如果遇到部分環(huán)境復(fù)雜的火災(zāi)區(qū)域時(shí)，借助4G/5G圖像傳輸系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備等，通過無人機(jī)可以向消防救援指揮中心實(shí)時(shí)傳輸火災(zāi)重點(diǎn)區(qū)域現(xiàn)場的圖像，以此為消防滅火救援任務(wù)的調(diào)度指揮提供合理的輔助決策。此外，RTK差分定位技術(shù)在無人機(jī)中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)定位，利用該技術(shù)消防救援隊(duì)伍可通過無人機(jī)對火災(zāi)現(xiàn)場拍攝的畫面，結(jié)合地圖制作出火災(zāi)現(xiàn)場的高精度三維模型與二維正射圖，然后結(jié)合VR全景相機(jī)實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場的高空全景進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像傳輸，以此促進(jìn)指揮調(diào)度精準(zhǔn)度的提升，并借助無人機(jī)信息的實(shí)時(shí)傳輸，為消防救援隊(duì)伍現(xiàn)場救援爭取更多的時(shí)間[6]。

2.4? 輔助搶險(xiǎn)救援

無人機(jī)在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮了巨大的作用，不管是火災(zāi)現(xiàn)場還是其他災(zāi)難現(xiàn)場中，當(dāng)常規(guī)的消防救援裝置難以充分滿足實(shí)際現(xiàn)場救援的需要，且救援人員也無法第一時(shí)間獲得事故現(xiàn)場的情況時(shí)，無人機(jī)的應(yīng)用發(fā)揮著重要作用。

2.4.1? 拋投功能模塊

在無人機(jī)上裝載此功能模塊，可以幫助消防滅火救援隊(duì)伍快速精準(zhǔn)地將應(yīng)急救援應(yīng)用水、食物以及救援安全繩或防毒面具等應(yīng)急救援物資懸掛在無人機(jī)上，借助空投的方式，將對應(yīng)的應(yīng)急救援物資及時(shí)提供給災(zāi)區(qū)被困人員，幫助被困人員迅速脫險(xiǎn)。

2.4.2? 應(yīng)急通信模塊

由于火災(zāi)現(xiàn)場的情況復(fù)雜多變，單一的設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)對事故現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行查看，因此為了可以及時(shí)構(gòu)建火災(zāi)現(xiàn)場與消防救援中心兩者之間的聯(lián)系，這時(shí)就可以通過無人機(jī)上裝載應(yīng)急通信系統(tǒng)，將無人機(jī)作為無線中繼平臺(tái)，以此實(shí)現(xiàn)通信鏈路聯(lián)通，從而為消防滅火救援工作提供暢通服務(wù)[7]。

2.4.3? 應(yīng)急照明功能模塊

通過在無人機(jī)上裝配照明裝置，將拍攝方向與照明方向兩者保持一致，這樣一來不僅可以提高無人機(jī)航空拍攝的效果，還能夠?yàn)橄罍缁鹁仍?duì)伍夜間救援工作提供照明服務(wù)和支持，從而有效保障消防人員與被困人員的安全。利用照明模塊還能夠引導(dǎo)被困人員進(jìn)行逃生和疏散。

2.4.4? 滅火裝置搭載

針對高層建筑突發(fā)的火災(zāi)事故，消防救援人員可以通過地面遙控?zé)o人機(jī)，利用滅火彈投放進(jìn)行滅火，從而在火源中心實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)情況的控制。

2.4.5? 聲光對講機(jī)

借助擴(kuò)音器設(shè)備和對講機(jī)，通過無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場喊話，將相關(guān)信息及時(shí)傳遞給災(zāi)區(qū)的被困人員，這樣既可以起到安撫被困人員情緒的作用，還能夠幫助被困人員進(jìn)行逃生。而擴(kuò)音器與揚(yáng)聲器的搭載，其聲音傳播的距離一般在800m以內(nèi)，其廣播角度在0°～180°之間，因此通過無人機(jī)遠(yuǎn)程應(yīng)急廣播播報(bào)可將向被困人員或者消防滅火救援隊(duì)提供相關(guān)信息傳遞，保障消防滅火救援任務(wù)的順利開展。

2.5? 自動(dòng)巡查系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過將無人機(jī)與自動(dòng)巡查系統(tǒng)兩者之間建立起通信機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)方面的同步交換，并且在線進(jìn)行任務(wù)管理時(shí)，可以針對無人機(jī)的作業(yè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理。因此，在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中，構(gòu)建火災(zāi)事故現(xiàn)場和消防救援指揮中心的通信，幫助指揮中心對消防滅火救援任務(wù)進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)管。并且，借助此系統(tǒng)還能夠?qū)o人機(jī)的飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，可以幫助對無人機(jī)的飛行進(jìn)行調(diào)整。利用5G通信技術(shù)可以將無人機(jī)所拍攝的高清圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)窖膊橄到y(tǒng)上，幫助指揮中心及時(shí)全面地把控火災(zāi)現(xiàn)場的動(dòng)態(tài)，并為消防滅火救援決策提供合理科學(xué)的支持。

2.6? 空氣質(zhì)量檢測與火情定位

首先，在無人機(jī)上搭載空氣監(jiān)測裝置能夠?qū)崿F(xiàn)從高空對火災(zāi)現(xiàn)場的空氣質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以此判斷大氣污染狀況，還可以在無人機(jī)上裝置相關(guān)智能傳感器設(shè)備和高清攝像頭，利用通信系統(tǒng)將所采集得到的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋到地面大氣監(jiān)測系統(tǒng)上，由地面工作人員通過對無人機(jī)所監(jiān)測到的大氣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對火災(zāi)事故現(xiàn)場的具體情況進(jìn)行深入偵查。其次，在無人機(jī)上裝置毒氣體探測裝置或可燃?xì)怏w裝置，可以實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場中是否存在危險(xiǎn)物品進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，從而保障救援隊(duì)伍的行動(dòng)安全。最后，受火災(zāi)現(xiàn)場情況不可控的影響，消防救援隊(duì)伍在進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行滅火時(shí)，難以對火災(zāi)的后期走向進(jìn)行判斷，這時(shí)就可以借助無人機(jī)設(shè)備，通過高空監(jiān)測與分析，幫助消防隊(duì)伍實(shí)時(shí)掌握火災(zāi)動(dòng)態(tài)情況，還能夠通過對氣體條件、風(fēng)向等進(jìn)行測量，根據(jù)其測量結(jié)果利用系統(tǒng)對火災(zāi)火點(diǎn)進(jìn)行定位與火情情況預(yù)測分析。這樣一來能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)隱患的地方，從而引導(dǎo)消防救援隊(duì)伍對存在危險(xiǎn)的火點(diǎn)進(jìn)行滅火處理[8]。

3 結(jié)語

綜上所述，將無人機(jī)應(yīng)用在消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)中，可以搭載網(wǎng)絡(luò)通信模塊、高清攝像功能以及擴(kuò)音模塊，如高清攝像功能，可以借助無人機(jī)對火災(zāi)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行偵察并將當(dāng)時(shí)的具體情況通過圖像傳輸?shù)较乐笓]中心，以此幫助指揮中心對火災(zāi)現(xiàn)場的情況進(jìn)行全面掌控，并為消防滅火救援方案制定提供相應(yīng)的依據(jù)和支撐。這樣不僅可以充分保證消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)操作的準(zhǔn)確性，還能夠促進(jìn)消防救援任務(wù)的效率得到進(jìn)一步提高。而通信模塊的搭載，同樣為消防滅火救援實(shí)戰(zhàn)提供了支撐。同時(shí)，將飛控設(shè)備、通信技術(shù)以及人工智能技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)融入消防無人機(jī)中，可實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)災(zāi)情的偵察、圖像傳輸以及擴(kuò)音等功能改進(jìn)，從而推動(dòng)了“智慧消防”建設(shè)的健康發(fā)展。

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Application of drone in fire fighting and rescue

Luo Jie

（Kunming Municipal Fire and Rescue Brigade， Yunnan Kunming 650000）

Abstract： The application of drone technology in fire fighting and rescue is discussed. Firstly， combined with drone technology， image transmission technology， communication technology and sound amplification equipment， etc.， the on-site fire monitoring and early warning， fire reconnaissance and special fire location determination of drone in fire fighting and rescue are researched and analyzed. It is found that drone technology can realize 360 ° high-altitude reconnaissance of the fire scene in the actual combat process of fire fighting and rescue. And through the different fire devices and detection equipment carried on the drone， the drone can also play the role of auxiliary rescue， monitoring and dispatching command， air monitoring and fire dialogue at the fire scene. The situation of the fire accident scene is transmitted to the fire command center in real time， which provides great convenience for fire fighting and rescue operations.

Keywords： fire communication; fire fighting and rescue; image transmission; fire drone; rescue practical application