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无人机在消防灭火救援中的优势和场景应用介绍

浏览: 日期:2020-07-26 15:51:12

近几年来,受到多方面因素的影响,火灾救援任务日益复杂,消防部队承担任务的同时,需要面临的风险也逐渐增加。 不仅如此,传统消防救援设施的局限性也日益突出,必须要得到广泛关注。 将无人机技术应用到消防救援工作中,对提高救援效率、救援安全性等方面而言具有十分重要的现实意义,值得研究。

1、无人机在消防灭火救援中的应用优势

无人机运行成本低、结构简单、所需要的机械零部件相对较少,无论是拆卸、更换还是维修都十分方便。 而且无人机的操作技术较为简单,训练周期较短,都可以快速熟悉掌握,不 同于大型飞行设备,不需要专用的跑道,起降要求较低。 最为主要的是,无人机具备垂直起降和悬停等功能, 对环境的接受程度高, 无论是恶劣天气还是危险区域, 均可以实时准确地获得有价值的信息。 无人机具备双重控制模式, 准备时间短,应用在一些紧急险情时,能在第一时间发挥自身作用,在 侦查方面具有着无可替代的优势价值。 无人机本身具备的网络平台,能实现定位、摄影、测绘、通信等功能,通过这些功能模块,可全面的反馈火灾灾情,从而在最短时间内实现灭火救援工作。

2、无人机在消防灭火救援中的应用要点

由上可知,其他设备并不具备无人机的功能优势,尤其是在消防灭火救援中,其优势特点非常突出。 但想要无人机在消防灭火救援中充分发挥出自身价值作用, 需要遵循相应的应用要点。

①可靠性。 在消防灭火救援工作中,必须要保证无人机的可靠性, 无人机操纵人员要保证机器在工作中始终处于安全稳定状态,从而为救援工作提供高质量的空中辅助。 这就需要操纵人员熟悉不同的无人机型号、性能,结合实际情况,选择 最合适的机型, 让其投入到救援工作中, 以提高救援工作效率。 ②操控性。 无人机的控制流程并不是特别复杂,但需要操纵人员熟悉掌握具体的控制规程,否则会出现很多问题。 操纵人员的专业性可以让无人机的功能得到更大程度的发挥。 同时,技术人员也要对无人机的一些特定功能进行调节和优化, 根据操纵人员反馈回来的信息,不断提高无人机的实用性。 ③ 稳定性。 在消防灭火救援中,除了要保证无人机的可靠性和操控性,还要保证其在空中的稳定性,避免机械设备受到高热或者大风等因素的影响。 只有保证无人机的安全,才能够充分发挥出其实际价值。④兼容性。将无人机和其他救援设备结合在一起,可以充分发挥出真正的作用,这就需要热无人机具备良好的兼容性,能实现有效的融合,提高自身的技术优势,以此 在火灾现场及时进行火灾扑救。

3、无人机在消防灭火救援中的具体应用

3.1 火场侦查

从图 1 无人机火情侦测系统方案图中可以看出, 通过给无人机搭建多种不同的模块,可以高效采集现场气体、温度、方向、图像等信息,全面显示灾情,快速提供相应的信息,辅助灭火和应急救援工作开展。 无人机信息采集主要作用有两点, 分别为火场侦查和森林防火检测, 通过高清摄像、 红外热像仪、气体分析仪,完成火灾现场的信息采集。 在实际发展过程中,利用高清摄像仪可以实现远程可视化指挥,红外热像仪可以实现温度测量, 气体分析仪则用来分析火灾中有毒有害气体,综合多方面信息,利用无人机中的 3D 建模系统,实现消安防重点的三维精确建模,为指挥工作提供及时可靠的信息,最大限度发挥消防无人机的信息收集作用。 除此之外,无人机在森林防火检测上具有着一定的作用,利用无人机巡防,监测森林的实际情况弥补技术缺失。

图 1 无人机火情侦测系统方案

3.2 辅助救援

辅助救援中主要利用的无人机承载能力, 通过无人机携带应急救援设备。 如,携带救援物资并完成抛投、携带扬声器、探照灯、通信中继器等辅助消防灭火救援设备。

①物资抛投。无人机可以携带一定重量的应急救援装置,包括呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、药品等救援物资,提高被困人员的生存能力,让其可以支撑到救援人员到来。 尤其是在山区消防灭火救援中,现有的抛投设备存在极大的局限性,不仅抛投精度无法保证,实际效率也相对较低。 但是利用无人机可以将一些关键设备精确运送到指定位置, 也能配合一线消防人员搭建救援通道,缩短救援时间。

②紧急广播。 利用无人机的扬声器可以实现紧急广播,实现远距离定向广播功能,及时完成疏散,减少恐慌,比消防人员先一步达到灾难现场,尽快组织被困人员有秩序的进行疏散,避免踩踏事故发生。 现阶段,无人机应急广播功能可以实现 600 m 以内实现声音传递, 如果配合稳定云台可以实现 0°~180°的广播方向。

③强光照明。利用消防无人机上的探照灯,不仅能为消防人员提供现场照明,也能够提高照明的清晰度, 在一些光照条件有限的环境中或者夜间消防救援工作中应用, 是确保救援工作稳定开展的关键。

④应急通信。 当通信受到火灾阻碍时,无人机本身配备的通信中继模块可以作为中级平台,保证通信线路的正常应用, 避免极端环境造成的干扰。

3.3 辅助灭火

无人机除了具备上述两个方面的功能之外, 随着未来科学技术的发展,其灭火功能也会得到进一步发展,这也是该设备未来主要的应用价值之一。 从目前来看,灭火弹、灭火剂、声波灭火器等装备都可以和无人机实现完美的兼容。 尤其是在复杂情况下开展的灭火救援工作, 无人机的辅助灭火功能会得到进一步发展。 比如,利用无人机携带水、泡沫、干粉、二氧化碳等灭火剂,进入到高空、狭窄或者其他危险的区域内完成初期阶段的灭火任务,在阻碍火势蔓延发展的同时,能在一定程度上降低消防人员需要承担的风险。 从目前实际情况来看, 专用的灭火无人机已经在一些地区投入使用,此类型无人机以此可以携带几十公斤的灭火弹,在飞行到指定位置后,通过远程遥控的方式,将灭火弹发动到目标区域。 以某高层建筑消防救援工作为例,利用灭火无人机携带的机载灭火器,在穿透钢化玻璃幕墙进入室内机后,立即喷洒灭火剂,达到灭火作用,避 免火势蔓延,让消防人员可以快速完成救援工作。 由此可知,高层建筑发生火灾时,传统的处理设备无法快速有效地辅助人员展开救援工作,但是无人机能够在短时间内完成扑救。 除了灭火弹之外,灭火剂也可以通过无人机携带的方式,以此可以携带的近 10 kg 的干粉灭火剂, 配合玻璃破拆枪在短时间内将灭火剂送入到室内,快速扑灭火焰。 无人机本身所具备的悬停功能,可以辅助其快速完成这一工作。 除此之外,在利用无人机展开灭火救援过程中,还可以利用声波技术进行灭火,将低频声波控制在 30~60 Hz 之间,可以将可燃物质和空气进行隔离,消除一些小型火灾,尤其是在空旷地区,利用这一技术,能够为消 防员开辟小型灭火通道。 比如,将声波设备安装在无人机底部, 再控制适当压力波,有效隔离火焰和空气,实现灭火。

3.4 实际案例

如今,单机作战体系已经较为成熟,更多的是利用无人机机群开展的灭火救援工作,通过自主协同决策机制,快速高效

地完成灭火救援任务。 以某次无人机参与的森林消防火灾救援工作为例,在接到消防救援命令后,该消防站携带了 3 架无人机按照指定路径和规划放飞后,立即寻获现场的图景信息, 对火势中心进行了精确定位。 将所得到的信息传递给地面站, 地面站的有关工作人员立即展开相应的救援工作, 携带消防弹的无人机可以根据火势进行区域投弹, 同时侦查无人机继续和地面站进行组网通信,直到火灾救援工作完成。 火灾救援工作全部完成后,还要对火场周围进行全面的检测和评估,避免火灾二次发生。 总的来看,无人机集群可以及时掌握灾害现场情况,自主性和智能性都相对较高,在灭火过程中拥有着深远的意义,但目前的应用效果,还可以得到进一步提高。 消防单位和研发机构应该投入更多的精力和资金, 让无人机的综合效益得到最大限度的发挥。

4、总 结

综上所述,消防灭火救援过程中,无人机的迅速准确技术应用,可以切实提高救援效果,降低其他干扰因素的影响。 在实际消防灭火救援中, 无人机还可以辅助现场指挥科学制定救援计划,同时根据实际需求,提供相应帮助。 但目前无人机救援操作技术还需要得到进一步发展完善, 以此发挥出更大的综合效益。

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吉林龙航无人机科技服务有限公司,成立于2016年2月23日,公司是一家以无人机研发生产、民用无人机驾驶员培训、无人机行业应用服务、青少年航空科普教育为主营业务的《国家级高新技术企业》,是长春市第一家专业无人机驾驶员培训机构,东北三省唯一民航无人机驾驶员全机型培训机构,吉林省第一批《产教融合型企业建设培育试点企业》,总教练贺亮先生被民航局选聘为吉林省唯一《民用无人机驾驶员实践考试委任代表》。

公司自成立以来,始终秉持“专注务实、拼搏进取、诚信共赢”的经营理念,一直致力于为各行业培养优秀的无人机技术人才及提供优质的无人机解决方案。现合作单位包括:吉林省公安厅、吉林省消防救援总队、吉林省交通厅、吉林省水利科学研究院、国网吉林省电力有限公司等100余家。合作院校包括:吉林科技职业技术学院、吉林水利电力职业学院、吉林省劳动技术学校、辽源职业技术学院等20余所。

2017年,代表吉林省参加全国体育行业无人驾驶航空器行业应用大赛,荣获无人机运输赛二等奖,代表吉林省参加全国青少年无人机大赛,荣获无人机接力赛一等奖,团体赛二等奖,两枚个人赛金牌,两枚个人赛铜牌, 2018年,被聘选为全国航空模型公开赛、全国青少年无人机大赛选拔赛委员单位及裁判长,2019年,被长春市深化民兵调整改革领导小组评选为《深化民兵调整改革工作先进单位》,被吉林省社会信用体系建设促进会评选为《信用示范单位》,2020年,通过《GB/T19001-2016/ISO9001:2015标准》质量管理体系认证。

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