面向高层建筑的消防无人机应用研究

刘金新 侯蓬

摘要：高层火灾治理是世界性消防安全难题。我国现有火灾处理设备和处理技术在面对大于50米的高层建筑火灾治理中难以充分发挥。本文正是在此基础上探讨面向高层建筑的消防无人机应用研究。本文针对高层建筑火灾扑救痛点进行分析，并总结无人机应用在高层火灾扑救上的优势。希望通过本文论述有利于提高消防无人机在高层火灾扑救中的效率，更好地保证高层建筑消防安全。

关键词：无人机消防装备高层建筑火灾

引言：城市化发展带来城市人口集中的倾向，城市人口密度逐渐增高。为了有效解决人口居住和生活需求，建筑物规模和高度都在不断增加。目前，我国300米以上的高层建筑多达60余座，100米以上的高层建筑为两千余栋。在对应的电力石油等相关建筑过程中，匹配性的救援设备发展则相对缓慢，这就导致高层火灾扑救在我国成为难题。目前，“云梯+消防车”的形式是我国应对高层建筑物火灾的主要办法，但从实践角度来讲这种方式灭火效果有待提高，火情无法得到及时控制。为了充分保障人民的生命及财产安全，甚至对武警救援官兵造成侵害。

一、高层火灾的扑救痛点

高层火灾救援始终是消防工作的世界性困境，虽然目前救援技术和救援设备不断发展。但在高层建筑救援中仍然难以控制这主要是因为高层建筑火灾具有“一块两难”的特点[1]。即火势蔓延速度快，人员疏散困难，火灾扑救困难，这就要求灭火救援人员能够准确迅速，科学施救，最大限度挽救人员生命和降低财产损失。

云梯和消防车配合的救援模式在应对高层建筑火灾救援中略显无力，本文总结其扑救痛点进行分析：第一：百米数量的高层消防车价格较高，数千万的投入导致资源配置有限。第二，大型消防车高空作业不稳定，高压水枪难以控制，人员站立不安全。第三，大型建筑设备使用及维护成本较高，部分桥梁通道通过条件较差，尤其是在市中心区域大型消防车受到多种条件限制。第四，准备时间较长，消防车现场救援存在滞后性。所以，在消防车平台上集成大荷载无人机将消防安全设备输送到更高度，以便应对高层火灾救援是目前主要的发展方向。

二、消防无人机在高层火灾的应用

（一）辅助灭火救援

突破传统的火灾救援模式，使用无人机对火情监测，生命探测、应急出动、救援设备抛投等众多领域就行辅助灭火。通过空中视角给灭火方案制定提供最真实的依据[2]。

在高层火灾救援中，应用消防无人机具备如下优势。第一，无人机高空作业可以避免地形及环境阻挡，充分体现检查和勘测的灵活性以及机动性，有效弥补了侦查小队因地形限制而无法进行工作的弊端。第二，通过消防无人机进行勘查，有效提高勘察质量，保证勘察效率。无人机高空作业有利于分析事故灾难的起因和关键点，从而为消防决策提供正确的指导意见。第三，有效避免人员伤亡。消防无人机作业代替人工工作，可以避免消防工作人员进入到有毒、易燃易爆等危险场地，有效维护了消防人员的生命安全。第四，消防无人机应用可以集成勘探模块进行区域化检测，比如说针对可燃烧天然气进行探测，或者对有毒气体、易燃易爆物质等进行远距离的分析，这种非接触式的勘测方法有利于精准定位险情的危险部位和危险程度，通过区域模块化的检测为救援提供数据。

（二）直接灭火

大荷载无人机可以搭载消火栓等灭火设备，对高层火情进行直接控制。如果高层建筑发生火灾信息，通过大荷载无人机的应用完成高空作业，充分利用数据传感器进行极端环境下的作业布置，为无人机荷载灭火设备提供保障条件。可以说，这种灭火设备与大荷载无人机的结合是较好的，满足了高空建筑灭火需求，极大地保护了高层建筑人民生命财产安全[3]。

目前，为了有效提高高层建筑火灾扑救效率。在无人机的选择和应用上需要具备如下标准。第一，百公斤级标准，只有大载重的无人机才能有效应对200平方米以上的险情。第二，满足长时間持续空中作业的需求，无论是监测还是扑灭火灾，均需要具备较为稳定的飞行能力。可以说，灭火无人机的应用属于一个优质的防火救灾工作人员，在火灾发生的初期，无人机通过高空检测完成高层火灾的分析和定位。在火灾扑灭的初期会代替救援人员进行现场勘探，在易燃易爆和有毒缺氧等灾害场地进行作业。火灾中后期可以通过协同方式对高空火灾扑救做出全面性的管理，可以充分配合灭火战术和其他消防设备进行协同作业。

（三）灭火战术

目前消防领域常用的灭火战术，包括以下几项：单机单架次、单机多架次、双机组合以及多级组合。通过大载重无人机进行灭火，整体表现出控制和消灭的战术原则。内外夹击以围为主，相互结合，完成快速灭火。

首先，禁止火势蔓延。消防人员会在火灾蔓延区域进行隔离设置，在起火位置的左右两侧和下方墙体处喷洒专业灭火药剂，防止险情四处蔓延。其次，需要将无人机调控至安全位置，确保无人机气流不会对火场烟气产生干扰的情况下进行灭火药剂的直接喷射。

组合方式实施灭火：为了有效保证灭火药剂喷洒的持续，需要在起火位置的下方和左右两侧采取预留位置，也就是说通过无人机带高压液体灭火装置的形式进行灭火。在实施过程中需要充分考虑温度对高压液体管的作用，可以更换储压液体设备，或者是保持无人机机动性的措施进行维护。

内攻为主，内外夹击，以围为主，围移结合：无人机高层灭火体现灵活性和便捷性。尤其是可以和消防工作人员形成内外联动，在辅助消防车等设备的基础上实施快速和有效的灭火行动，这种全新的无人机高层灭火手段体现出内外联动的特性。

三、无人机用于灭火的难点

（一）灭火新模式与传统灭火模式的磨合

消防车和云梯组合模式是传统情况下应对高层火灾的主要手段，但是这种方法在50米以上的建筑物消防安全中作用不佳。因此，通过消防无人机搭载形式进行灭火已经体现出较好的实践效果，这就需要在应用中对消防工作人员进行专业培训。在借鉴以往灭火优势的基础上做到新密火模式的结合，从而有效提高高层建筑灭火效率。

（二）无人机技术

无人机应用技术是目前高层火灾救援中的新产品。但在实际应用中需要充分考虑消防救灾特殊性以及火灾救援的场景需求。大荷载无人机满足实用性标准，但在基础上仍然需要做到模块化、安全化和智能化，保证一秒内实现灭火和装载，单次作业面积100平方米以上。

结语：社会发展日新月异的今天，灭火救援工作不再局限于传统的救援方式与老旧的工具，新科技、新产品的出现不断推动灭火救援技术科学化、现代化，这是满足消防救援的实际需要，也是现代灾害事故处置的发展趋势。借助于科学的一体化合作平台，无人机一定会在高层消防应用领域发挥更大的价值。

参考文献

[1]吴瑞波，程兴远，王征，等.浅议多旋翼无人机在城市消防灭火救援中的应用[J].现代制造技术与装备，2019（16）：15.

[2]陈镔，秦正楠.八旋翼消防预警无人机设计与实现[J].佳木斯大学学报：自然科学版，2019（3）：424-427.

[3]崔彦琛，吴立志，朱红伟，等.无人机在消防通信中的应用研究[J].消防科学与技术，2019（4）.

胜利应急救援中心东城综合救援站，山东 东营 257055

胜利油田应急救援中心特勤综合（石化专业）应急救援站，山东 东营 257000