消防无人机在高层建筑火灾救援中的应用研究

■ 陈波 山东省消防救援总队泰安支队应急通信与车辆勤务站

现代建筑业发展迅速，高层建筑越来越多。而目前消防救援水平的发展还跟不上高层建筑的发展速度，高层建筑的救援任务越来越复杂和艰巨。在此背景下，如何充分利用当前先进技术提高消防救援能力已成为当前消防工作急需解决的问题。消防无人机以独特优势在高层建筑救援中发挥着重要作用，它具备高清摄像仪、红外热像仪、气体分析仪等先进设备，可以实时传输火场内部的关键信息和被困人员的位置信息，有利于发生火灾时对被困人员进行救援。因此，利用无人机提升高层建筑消防救援水平，已成为提升现代消防保障的重要落脚点和突破口。

一、高层建筑火灾救援对消防无人机的需求

随着社会经济不断发展，高层建筑越来越多，但是在当前高层建筑快速发展的背景下，其配套的消防设备却远远无法匹配发展速度，在实际的应用需求中，消防云梯车、消防高喷车等设备的作用与效果并无法满足火灾现场的需求。例如，消防云梯车作为高空救援的主要设备，虽然其高度最多可达100 米，但是由于现场环境及风力因素的影响，在实际的救援行动的应用中的效果会大打折扣，仅可以达到二分之一的应用距离。同时受限于高层建筑的自身高度，其稳定性无法得到有效的保障，加之现场环境的急速恶劣变化，为救援行动的开展带来了一系列的挑战。根据调查研究，在一些已发生的案例中，上述种种条件制约了救援行动，造成人员伤亡惨重，对人们生命安全造成了巨大的威胁。

高层建筑均超过50 米，消防设备无法得到有效应用，需要针对火灾现场进行内部攻克。这时关于现场环境信息的有效采集至关重要。消防无人机一般采用新型碳纤维材料，主要配备信息采集模块、辅助救援装置模块和灭火救援装置模块，满足耐候性、实时性、夜视性、灵敏度、安全性、多用途等要求。通过在消防无人机中搭载高科技产品，如红外热像仪、气体分析仪等先进设备，有效收集高层建筑火灾现场的信息，对于人员的营救行动极为重要。同时，在发生的火灾案例中，多数人员的伤亡是由于吸收到有害气体导致的，而消防无人机可以为人员投放防毒面具设备，极大地提高了人员的存活率。

二、消防无人机在高层建筑火灾救援中的优势

（一）技术优势

1. 操作智能化

随着人工智能技术的飞速发展，无人机的发展也在朝着更加智能化的方向发展。可以说，智能化是无人机发展的方向，很多智能化技术已经应用到无人机上。智能操作系统使操作人员无需时刻关注无人机的飞行状态，自动驾驶技术可以有效躲避障碍物，实现无人驾驶。通过预先编写好的程序，可以避免人工操作可能出现的错误，大大简化了无人机的操作难度，为高层建筑消防救援工作提供了更可靠的支持。

2. 指点飞行

消防无人机的指点飞行是基于智能化技术实现的，通过为消防无人机进行目标定位，就可以让无人机直接到达该位置，完成消防救援任务。在高层建筑火灾救援工作开展过程中，火点的火情非常重要。使用消防无人机可以快速找到救援目标和火点。通过无人机传来的信息消防人员可以快速确定起火位置，然后指挥无人机直接飞到火场上方，帮助消防员了解火灾情况。在无人机飞向火点的过程中，智能系统会自动判断障碍物并自动导航，采集数据后自动返航。

3.视觉追踪

消防无人机利用智能化技术可以实现动态场景的追踪。消防无人机通常会搭配图像识别系统，可以有效利用系统进行画面捕捉，对拍摄的动态图像进行追踪，以便消防人员了解现场信息。同时，消防无人机还支持空中连续拍摄，跟随火灾的发展方向有效拍摄可参考的信息，让消防人员了解火势蔓延方向，帮助救援工作更高效的开展。此外，通过消防无人机收集的图形信息，消防救援中心利用这些信息进行特定位置的锁定，观察一些重要区域，分析现场的危险等级。

4.感知避障

消防无人机利用智能化技术，不需要人工进行操作，就可以有效感知与避让障碍物。在高层建筑火灾救援中，消防无人机要穿越重重障碍，这时其搭载的传感器系统就会有效捕捉障碍物信息，通过智能分析有效计算出火灾大小与位置，从而做到无人指挥就可飞行自如。在复杂的高层建筑火灾救援中，这项优势更为突出，极大地避免了消防救援失误。

（二）应用优势

1.灵活性高

消防无人机通常体积较小，其整体重量在100kg 左右，响应效率高，灵活性较强，独自一人就可以完成无人机的操作工作。尤其在一些复杂的环境中，消防无人机可以凭借智能化技术确保其飞行状态，可以结合周边环境自由调整飞行角度，确保了在任何严峻的环境中都能正常地进行工作。

2.视野开阔

消防无人机搭载的广角摄像头有效保障了其视野的开阔性，甚至可以搭配多个摄像头进行全景拍摄，有效保障了消防无人机画面捕捉的准确性。尤其是消防无人机在空中进行摄像时，摄像头分辨率较强，其视野会大大提升，能够承担起各种艰巨任务。此外，还可以搭载红外夜视仪在夜间进行拍摄，全方位保障与支持救援行动。

3.可靠性强

消防救援工作在一些恶劣的条件下会无法有效开展，例如在面对石油、化工等易爆危险品时，在建筑物极易坍塌的情况下，救援工作往往难以开展，且容易造成人员伤亡，救援成功概率也较低。通过消防无人机就可以避免这些因素，为救援行动提供可靠的信息，提升救援行动的成功率。

三、消防无人机在高层建筑火灾救援中的应用

（一）灾情侦查

高层建筑如果出现了火灾，往往现场情况会因地形与环境的限制比较复杂，这也给消防救援工作的开展带来了障碍。通过消防无人机的飞行优势与内含的摄像摄影功能，可以在空中形成有效的侦查，快速让消防人员了解高层建筑的火灾情况，分析火灾中的危险区域，有效帮助救援人员避开危险区域，减少消防救援人员的伤亡。特别是在火灾救援人员无法进入火场现场的情况下，通过消防无人机侦察功能对高层建筑进行全面排查，及时发现被困人员以及易燃、易爆的危险品，为消防救援人员提供有效信息。此外，高层建筑火灾救援的另一个重点是火势的控制。利用消防无人机拍摄现场情况，进而帮助消防人员了解火灾现场的地理条件、气候条件等要素，让消防人员更准确地预测火势方向，最大限度控制火势蔓延。

（二）人员疏散

在高层建筑发生火灾无法有效确定被困人员位置时，消防无人机就可以有效进行人员定位工作，帮助进行人员疏散。消防无人机上搭载的红外热像仪可以确定火场中被困人员的位置，同时根据无人机传输的火灾情况，消防指挥人员可以为被困人员制定最优逃生路线，大大提升人员的获救率。通过无人机还可以发现被困人员的实际情况，若是出现受伤或行动不便的伤员，消防人员就可以有目的地进行救人。此外，无人机还可以配备照明指示灯和广播引导系统，直接引导高层建筑中的人员疏散到正确的楼层。在无人机上携带喊话器也是非常有必要的。一旦发生火灾，被困人员将在身心上受到创伤，喊话器可以用来安抚被困人员的情绪，有助于他们冷静地逃离事故现场。

（三）运送物资

在高层建筑火灾的情况下，运送物资是一项较为艰难的工作，投掷设备具有一定的局限性，高层建筑一般超过投掷设备的投掷距离，无法满足现场需求。如果物资不能准确放置或及时送达，这时无法及时逃生的高楼层人员以及冲向高层的消防救援人员将面临资源不足的问题，严重的情况下还会面临生命危险。在这种情况下，消防无人机就可以代替投掷设备完成物资运送任务。例如，为被困人员运送防毒面具、药品、逃生降落伞等应急物资，为火场中的消防人员运送空气呼吸器等物品，这样就可大大延长了消防人员的救援时间和被困人员的逃生时间，有效保障了人员的生命安全。

（四）监控指挥

消防无人机在高层建筑火灾救援中不仅局限于上述几项作用，它在指挥、指导救援等方面也发挥着不可代替的作用。消防无人机不仅具有较快飞行速度，且飞行高度还可以达到数百米，配备摄像功能，巡航半径可达数公里，有效捕捉高层建筑火灾位置以及周围的温度、环境、燃烧物质、水源等，这些功能优势为火灾救援行动有效指挥提供了极大的帮助。在火灾救援的过程中，多台消防无人机同时出动，可以有效地获取高层建筑火灾的全面情况，通过将这些信息统一传输到消防救援中心，有效帮助消防指挥人员进行工作，极大地提升了救援工作的效率与被困人员的获救率。此外，在实际高层建筑火灾救援指挥过程中，灾害现场往往瞬息万变，这时消防指挥人员可以通过消防无人机进行指挥工作，快速定位火灾位置与火源，及时快速地消灭火灾，防止火势进一步蔓延。

（五）辅助救援

在高层建筑火灾救援过程中，消防无人机也可以起到辅助救援的作用。高层建筑出现火灾时其周围环境是复杂多变的，消防人员进行救援行动随时会面临各种各样、不可控制的危险，这时候消防无人机辅助救援的功能就显得尤为重要了，消防无人机所具备的优势可以确保救援工作顺利进行。例如，消防无人机可以搭配语音模块，实现远距离的指挥工作，从而保障救援工作有针对性开展，提升救援效率；消防无人机还可以实现救灾物资的补给工作，为消防工作提供保障，在高层建筑中发现人员被困的情况时，无法进行向下人员疏散工作，这时消防无人机就可以搭载安全绳进行救援，提升逃生的成功率；消防无人机还可以配备灭火剂，对火灾指定区域进行喷洒，精确扑灭人员难以到达区域的火势。

（六）信息收集

在高层建筑火灾救援工作开展时，首先就是需要确定火灾现场的具体情况，通过消防无人机内含的设备，可以有效进行信息收集的工作。消防无人机在救援行动中，可以与无线、有线线路进行连接，通过配合使用将信息进行最大化共享，帮助救援人员获取实时信息。同时，消防无人机还可以与救援指挥中心、其他设备等进行配合使用，通过数据传输第一时间分享视频信息，大大提高救援的及时性，有利于提高救援工作的成功率。此外，消防无人机拍摄的图片、视频的信息还可以有效整合，形成地形信息图，为灾情评估工作提供重要帮助。

四、结语

总之，在现代高层建筑物越来越多的背景下，消防无人机以其独特优势被广泛应用于高层建筑火灾救援中，有利于救援行动的顺利开展，极大地提升了救援行动的成功率，确保人员的生命安全，对消防事业发展起到非常重要的推动作用。