多旋翼无人机在灭火救援中的应用探析

摘 要：随着经济社会的发展和消防部队职能的拓展，无人机越来越多的用于灭火救援现场。文章针对多旋翼无人机功能和特点，分析了多旋翼无人机在灭火救援现场中可以开展现场空中侦察、空中喊话、空中无线中继等应用，并结合实际应用对多旋翼无人机的载重、抗风、防（雨）水性能、防腐蚀、图传性能等技术需求进行了分析研究。

关键词：多旋翼无人机；灭火；救援

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等，后来无人机因其特有的优势逐渐应用于民用领域。国内无人机主要由飞机机体、飞控系统、数据链系统、发射回收系统和动力系统等部分构成。多旋翼无人机无需跑道、减速绳和回收网，不受场地限制，可以原地起飞降落并可实现悬停，操作较为简单。消防部队在灭火救援中多使用多旋翼无人机。

1 多旋翼无人机主要功能和特点

1.1 成本低，危险小

多旋翼无人机运行成本比较低，保养和维修也比较简便，对操作员的培训周期相对较短；其体型小，不用租赁起飞和停放的专用场地；其可以飞行到危险地域，或在不良气候条件下执行紧急飞行任务，避免侦察人员的伤亡。

1.2 易操纵，响应快

现在的无人机已经实现遥控飞行、半自主飞行和按预编航线全自动飞行等功能。多旋翼无人机具备机动灵活的特点，一旦任务需要其可快速到达指定目标区域，且对现场环境要求低。运行稳定、安全可靠、控制灵活、飞行稳定、噪音小、特别适合于超低空应用，优势非常明显。此外，专业的电气一体化设计，大大缩短了设备的准备时间，从零件状态组装到待命飞行状态仅需几分钟的时间，让操作人员在有紧急任务的情况下可以快速组装，立刻飞往事故现场上空进行航拍侦察，这也让它成为灭火救援现场监控的最佳选择。

1.3 功能多，运用广

当突发性灾害发生时，多旋翼无人机快速飞抵灾害现场，通过无线传输方式，将音视频传输到地面的接收机。如果配置高清晰度的数码摄像机，能够对现场进行高质量的视频采集以及音频的实时采集，及时传送到指挥中心的现场视、音频设备上，供指挥者进行判断和决策，使灭火救援现场工作组的调查能力大大增强，提高信息获取的安全性和可靠性。搭载扩音设备对现场进行喊话，向现场群众及时传递有关信息，搭载生命探测仪帮助搜寻生命迹象，使救援队伍更迅速、安全地采取救援行动。特别是当人力和车辆无法到达的区域，多旋翼无人机的作用更是不可替代。

2 多旋翼无人机在消防灭火救援工作中的应用

由于无人机在消防领域的应用起步较晚，很多功能尚处于探索阶段，目前也只有个别省份的消防部队购置了多旋翼无人机，在灭火救援应用方面尚处于摸索阶段，还不能形成战斗力。2015年8月12日23时许，天津港瑞海公司所属危险品仓库发生爆炸，事故发生后，公安部消防局调派多架无人机赶赴现场。作者认为，多旋翼无人机在消防领域的应用必将变革灾害现场侦察模式，丰富消防部队实施火场侦察的手段，其应用前景十分广阔。

2.1 易燃易爆、化学灾害事故侦检

在处置易燃易爆、化学灾害事故时，侦检是首要环节，多旋翼无人机可以携带可燃气体和有毒气体探测仪检测出事故现场的泄漏物质、气体浓度和扩散范围，来确定攻防路线及阵地，并对现场进行实时监测。这样避免了消防官兵盲目进入而付出不必要的代价。

2.2 灭火救援现场侦察和监控

在地形和环境较复杂或灾害面积较大的灭火救援现场，多旋翼无人机可以及时的开展侦察工作，并将实时图像通过无线传输至各级指挥部，便于各级指挥部及时掌握动态的灭火救援情况，从而做出快速、准备的对策，最大程度的减少灾害损失。多旋翼无人机还可以搭载热成像仪，较大范围高效的找出起火点和被困人员。

2.3 空中喊话

在公共突发事件的处置中，因人员聚集过多，可以通过多旋翼无人机进行空中喊话；在高空救援中，可以通过多旋翼无人机有效的传达指挥部的指令。

2.4 运送救援装备

在水域、山岳救援中，因救生抛投器的精准度和环境所带来的局限性，可以通过多旋翼无人机携带手台、救生衣、救援绳等救援装备直接送到被救人员的手中，大大减少了救援时间。

2.5 寻找天然水源

在灭火救援现场中，多旋翼无人机可以在空中寻找附近的天然水源，其寻找的范围和效率远高于消防官兵人工寻找。

2.6 空中无线中继

在灭火救援现场中，因无线电覆盖面需求广或在山脚洼处，多旋翼无人机可以充当空中转信台，从而在极端环境下建立有效的无线通信链路。

2.7 执勤中队六熟悉

现如今，执勤中队的辖区广，城市的建设速度快，执勤中队在日常的六熟悉中可以通过多旋翼无人机结合辖区电子地圖，全面的了解辖区消防通道、建筑高度等信息，制作出空中俯拍的辖区平面图。

3 消防部队对无人机的技术需求

3.1 载重范围

据了解，目前普通的多旋翼无人机的载重在3kg左右，配置较高的无人机可以载重30kg。无人机的载重直接限制了无人机上所搭载的消防灭火救援所需要的设备质量和数量。

3.2 续航能力

普通的多旋翼无人机续航能力均在一小时以内，消防部队在配置时，需要增配多块大容量锂聚合物电池。

3.3 抗风防雨性能

消防部队在灭火救援现场，不可能因为下雨或大风而停止灭火救援战斗。这对无人机的抗风和防雨性能要求就要提高，普通多旋翼无人机可以在6级风以下飞行，并可以在5000m高海拔下正常飞行，但部分多旋翼无人机雨天无法进行飞行。

3.4 耐温耐腐蚀性

普通多旋翼无人机可在-35℃至55℃下使用，在火场温度较高的地方无法使用。作者查阅国内多家多旋翼无人机的参数，均未看见关于耐腐蚀性的测试报告，这对无人机在部分化学品泄漏的事故救援现场的正常运行存在安全隐患。

3.5 图传效果

空管相关文件指出民用领空低于500m的飞行器无需申请航线。对于消防部队灭火救援中的应用，500m的高度已经足够，大部分的多旋翼无人机也可以实现。部分多旋翼无人机的遥控操作范围可以达到2km，再远的距离可以通过与GPS与地面站的控制实现轨迹规划、自动巡航和自动返航，消防部队使用的多旋翼无人机需要实时图像的无线传输，这需要图像清晰的回传距离能够确保在10km以内。这不仅需要配置Gopro运动摄像机、10倍变焦镜头，还需对1080i/1080P全高清数字图传系统有着较高要求。

3.6 防爆性能

作者查阅国内多家多旋翼无人机的参数，均无见关于防爆性能的描述。这对多旋翼无人机在易燃易爆气体泄漏的现场使用无人机，存在着安全隐患，因此对在危险化学品等有防爆要求的场所，多旋翼无人机应具有相应的防爆要求。

随着无人机的技术日趋成熟，消防部队应当充分认识多旋翼无人机在灭火救援中的重要作用，与厂家共同研究相应的模块，逐步装备并积极发挥其作用，更好地完成各类灭火救援和抢险救灾的任务。

参考文献

[1]公安部消防局.公安消防部队抢险救援勤务规程[S].2007.

[2]浅析无人机在消防灭火救援中的应用[J].中国消防在线，2013.

[3]科卫泰实业.无人机无线视频传输系统成功案例[Z].2015.

作者简介：吕明哲（1982-），男，山东龙口，湖北省荆州市消防支队，助理工程师，主要从事应急救援和信息化与通信工作。