消防救援队伍无人机操作人员培训课程内容设置浅析*

摘  要  近年来，无人机技术发展迅速，应用日益普及。对国家综合性消防救援队伍执行各类应急救援任务应用无人机的场景进行分类归纳，并结合当前灾害事故现场应急救援工作，分析消防救援队伍对无人机操作人员的能力需求，梳理培养消防救援队伍无人机操作人员所需课程，并对课程内容设置提出自己的观点。

关键词  消防救援；无人机；无人机操作人员培训

中图分类号：G726    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2022）09-0098-04

0  引言

近年来，随着经济社会的快速发展，无人机产业也迅猛发展，无人机给经济、生活和社会带来的影响如同当年的智能手机，除军事用途外，也在多个领域越来越多地出现在人们的视线中。我国的无人机技术取得令世界瞩目的成就，现在无人机被广泛应用于应急救援、农林植保、警用安防、巡检测绘、物流运输、视频拍摄制作等领域，无人机也逐步从专业设备变为常用设备，进入日常工作乃至生活之中，以无人机+行业为代表的应用模式大大地拓展了无人机的应用领域和范围。

国家综合性消防救援队伍组建后，担负着应对“全灾种、大应急”的职能使命，无人机在消防救援队伍的各种应急救援行动中应用得越来越普遍，在灾害事故现场的侦察监控、航拍建模、辅助决策、通信中继、物资人员调运、灭火救援等方面的作用日益突出。当前，全国消防救援队伍对消防用无人机操作员的需求非常迫切，但各地消防无人机操作员培训课程不统一，针对性不够强，应用水平差异较大，导致无人机操作员培训后无法立即适应岗位要求。

1  无人机在消防救援工作中的主要应用场景

1.1  灾害事故现场侦察监控及搜寻

在各类灾害事故现场，为准确掌握现场全面情况，经常需要借助无人机对灾害事故现场及周边环境进行侦察，对于大型复杂灾害现场，还需要对灾害进展及处置进行持续的空中视频监控。特别是对于处置建筑内部、地下设施等火灾时，可以操控无人机事先进入进行侦察，确认无倒塌、无有毒物质泄露等风险时再派消防救援人员进入现场，可有效避免不必要的人员伤亡。对于无人机采集的实时视频信息，必要时还需要通过卫星、5G、有线网络等传输手段将其远程传输至各级后方指挥中心，为上级领导对灾害事故情况的了解和处置决策提供实时视频图像信息。此外，还有可能在特定场景下操作无人机在一定范围内执行目标搜寻任务。

1.2  灾害事故现场环境信息采集

可以通过无人机搭载环境信息采集设备，采集灾害事故现场温度、湿度、风力风向、空气质量、有毒气体等信息并回传显示，为灾害事故处置提供更全面的辅助决策信息。例如：发现有毒气体，即可提示现场有关人员撤离，选择上风向设立指挥部或观察哨，消防救援人员进入现场前佩戴穿着有关防护装备等。

1.3  灾害事故现场航拍建模测绘

在大型复杂灾害事故现场，为便于各级指挥员直观了解掌握现场及周边环境，通常需要无人机搭载多目或倾斜相机升空，对灾害事故现场及周边进行拍照，利用采集的照片制作生成灾害事故二维全景图，制作现场灾害事故前后图像对比图，对灾害事故现场图像进行标绘并打印输出图纸以供挂图作战指挥。某些灾害事故现场还需制作生成三维图，以便直观全面了解现场情况，对灾害现场进行测量评估等。

1.4  语音广播

在特定灾害事故场景下，消防救援人员需要操作无人机飞临现场近空，利用无人机搭载的扩音设备对现场救援人员或等待救援的人员进行语音广播，对其行为进行指挥、提醒或安抚，增强救援行动安全性，避免一些不必要的意外发生。

1.5  现场照明指示

在夜间或弱光照条件下，为保证侦察及救援行动顺利开展，需要无人机搭载照明设备对灾害事故现场进行侦察拍摄，在执行搜救任务的过程中利用无人机对现场实施持续的照明，或者利用无人机的照明对现场人员行进或撤离进行有效引导。

1.6  高空通信中继

在山地、建筑密集区、高层建筑等场景，因地形、树林及建筑遮挡，无线电波信号传输受阻，为解决这类区域内的应急救援指挥通信联络问题，最直接有效的方式就是在适当的位置架设通信转发中继设备。如果由无人机搭载通信中继设备升空，在救援现场上空实施通信信号中转，则可以有效地避免无线电波被地面障碍物遮挡，可迅速改善救援现场无线通信信号覆盖，最大可能地消除无线通信盲区，保证救援现场各类信息传输畅通，如图1所示。采用普通无人机作为空中通信中继平台，需要考虑无人机电池更换轮替的问题；如果采用系留式无人机，则可以保证无人机长时间留空工作，满足长时间救援行动的持续通信保障需求。

此外，因天气、地形、建筑等因素影响，在无人机任务区距离超过无人机遥控器控制距离时，可以采用一架无人机搭载控制及图传中继设备飞至空中，作为无人机地面遥控器到侦察无人机之间无遮挡的直线接力传输中继，将极大地提升无人机与操作员之间的控制与图传通信距离，无人机操作员可以远距离操作无人机完成各种任务。在应急救援力量抵达救援现场之前，即可更少地受地形影响在更远的地点使用无人机快速飞至任务区采集各类信息，为救援力量开展各类行动提供有效的情报信息支撑。

1.7  物资吊运、抛投

在某些救援现场，消防救援人员难以靠近施救对象，如人员被困于激流中的孤岛时，可以通过无人机牵引救援绳索并投送至施救对象附近，架设救援生命线；在发现人员落水且难以迅速靠近时，也可以通过无人机牵挂救生圈或救生衣快速靠近落水人员并向其抛投救生器材；某些山区森林火灾现场地势险峻，人员难以到达，此时也可以通过无人机抛投灭火弹来实施灭火等。可以想象的是，在不远的将来，某些特定救援场景下通过无人机直接对被困人员进行吊运救援也将得到开展。同理，可利用无人机对救援物资装备进行快速运输和准确投放。

1.8  无人机灭火

在应对一些高层火灾时，消防救援人员可以利用无人机搭载干粉、二氧化碳等灭火剂，直接飞抵着火楼层对起火房间快速灭火；也可以通过地面消防车辆装备供应水或泡沫，消防救援人员控制无人机挂载水带飞至相应楼层对起火部位快速灭火，以便在消防救援人员无法快速抵达时将火快速扑灭，避免造成灾情蔓延。

2  消防救援队伍无人机操作人员能力需求分析

2.1  熟悉法律规章及规范

无人机操作员需了解我国无人机管理的法律、行政规章、规范性文件及任务区政府关于无人机管制的具体要求，熟悉无人机飞行所需空域管理制度等，能够在需要操作无人机时及时向有关管理部门申请飞行用空域，确保合法操作使用无人机执行各类任务。

2.2  飞行操控能力

无人机操作人员应具备对无人机升空、回收、飞行进行良好控制的能力，能操作无人机在任务现场安全飞行，采集所需各类信息。无人机飞行操控分为室外视距内、室外超视距、室内视距内、室内超视距等几种模式。

2.3  了解无线通信传输特性

无人机操作人员需要了解无人机上下行控制、视频图像、传感器等信息传输信道的无线电波频率及其对应传输特性，能够合理设置无人机到地面的通信信道，根据任务现场地形结合信号传输特点合理选择无人机操作位置，及时根据操作需要修正遥控天线姿态，甚至是根据无线信号传输环境在操作现场对无人机遥控器天线进行快速、适当、简易有效的改装等，必要时合理架设传输中继，包括无源中继等。

2.4  掌握一定的航拍技术

无人机操作人员要负责采集应急救援现场及空中视频图像，执行现场侦察、监控、搜寻等任务，平时可能还有一些宣传视频拍摄工作，因此，无人机操作员要掌握摄影摄像基本知识，具备镜头的选择与控制、拍摄规划等能力，能够应用常见拍摄技巧，同时要有一定的视频、图片后期编辑制作能力。

2.5  全景二维三维制图、标绘能力

无人机操作员应能够利用采集的照片，使用Arc-Map、大疆智图、Content Capture、PTGUI等软件制作灾害事故现场全景图、漫游图、三维图、灾前灾后对比图等，会在图上标绘各种记号、文字，以满足灾害事故态势分析、辅助决策、挂图作战的需求。在执行三维建模计算时，为提高效率、节省时间，可能还需要现场搭建设置建模计算机集群。

2.6  物资吊运、投放能力

操作人员要能够使用无人机将救援所需各类物资安全平稳吊运至指定位置，并能操控无人机准确地投放物资。

2.7  无人机灭火能力

需要使用无人机灭火时，操作人员应能操作无人机飞至对应高度，准确喷射灭火剂，同时确保无人机空中姿态稳定安全。

2.8  保养与维护能力

无人机使用前后需装箱保管，操作人员要熟悉无人机拆装步骤，确保各部件完整好用。操作人员对无人机要配备足量的备用电池并定期对电池充电及放电，注意电池自放电效应，保持电池处在随时可执行任务的状态，平时要注意电池容量衰减及有无变形等情况，及时更换衰减过度及存有隐患的电池。无人机飞行时穿越过腐蚀性或较高浓度粉尘颗粒性烟雾后，操作人员应对无人机部件进行保养清洁，确认安全后才能再次飞行。同时，无人机操作员还需具备一定的简单故障排除及维修能力。

3  课程内容设置

3.1  法规与理论

此部分课程应括包括《中华人民共和国民用航空法》《中华人民共和国飞行基本规则》《通用航空飞行管制条例》《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》及《中华人民共和国无线电管理条例》《民用无人机驾驶员管理规定》《民用无人驾驶航空器系统空中交通管理办法》《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》等法律法规，以及航空气象、无人机类别、组成结构、飞行原理与飞行性能、空域与起降场、无线电波及传输特点等方面的内容。

3.2  飞行技能训练

此部分课程应括分为计算机模拟飞行训练及场地实操飞行训练，内容包括单项控制操作及综合控制操作，时间安排上应体现专题学习训练与培训合格后的日常周期性训练的内容设置。所有操作人员首先应在计算机上进行各种环境条件下的模拟飞行，模拟飞行考核通过后再进行场地实操飞行训练。消防无人机操作人员均应掌握GPS模式下无人机飞行操作要求，并至少达到通过AOPA民用无人机驾驶员合格证考试要求，消防站一级无人机操作人员尽量取得视距内驾驶员执照；支队及以上单位通信保障岗位无人机操作员应取得视距内驾驶员执照，尽量取得超视距驾驶员执照，以应对复杂环境及远距离超视距飞行任务。无人机操作人员在通过培训取得AOPA民用无人机驾驶员合格证后，还应当定期开展无人机操作飞行训练，并经常性地开展室内、地下等复杂地形无人机侦察搜寻训练，不断增强室内、地下等复杂环境空间的飞行技能，积累飞行经验，在实战时尽量先使用无人机对复杂环境空间进行侦察，更好地辅助提升复杂环境空间的消防救援行动安全。

3.3  空中图像采集

此部分课程应该包括摄影摄像基本知识、镜头使用技巧、移动中镜头控制、飞行航拍技巧、空中飞行搜寻等，还应包括红外摄像机阈值设置、常用图片视频编辑软件介绍等。

3.4  作图与标绘

此部分课程应该包括二维全景图、漫游图、三维全景图制作与发布，对比图制作标绘等，以及常用软件介绍、快速建模设置、三维计算处理集群搭建等。

3.5  吊运投放

此部分课程应该包括简单的无人机载荷计算与配置、抛投装置的挂载与操作、精准抛投训练等。

3.6  维护保养

此部分课程应该包括无人机及其附属配件拆换组装、清洁维护、简单故障排除、易损配件更换、电池保养维护等内容。此外，结合近年来消防救援队伍处置雨雪冰冻灾害事故的经验，严寒条件下的无人机使用、维护及保养也应列入培训内容。

3.7  专项训练

根据无人机操作人员的岗位及飞行任务需求设置专项教学训练，例如：支队级无人机操作人员增加室内或复杂环境下无人机侦察飞行训练；灭火用无人机操作人员结合相应无人机性能进行专项训练与操作，并取得相对应的操作资格证书。

4  结束语

以上是笔者对消防救援队伍无人机操作人员培训课程内容设置的一些初步构想，待内容基本框架确定后，还需进一步细化内容组成，明确培训实施方法及制定课程标准，争取早日应用到消防救援队伍无人机操作人员的培养工作中去。■

参考文献

[1] 何志凯.无人机飞行品质标准技术要素分析[J].标准科学，2021（11）：60-66.

[2] 王雨峰，冯园.项目教学法在无人机维修课程教学中的应用[J].职业，2021（19）：58-60.

[3] 朱莉凯，李笑瑜，叶杨飞，等.基于成果导向理念的“无人机植保应用”课程教学研究[J].南方农机，2021，52（18）：98-100.

*项目来源：昆明训练总队教学改革项目“《无人机理论与实践》实训教学研究”（编号：JG202124）资助课题。

作者：杨浩程，消防救援局昆明训练总队，高级专业技术职务，研究方向为消防通信（650208）。