无人机在消防灭火救援实战中的应用

罗捷

摘要：对无人机技术在消防灭火救援实战中的应用展开了探讨。首先结合无人机技术、图像传输技术、通信技术以及扩音设备等，对无人机在消防灭火救援实战中的现场火情监控预警、火灾侦察以及特殊火情位置确定等展开研究分析，发现无人机技术在消防灭火救援实战过程中，能够实现高空360°对火灾现场进行侦察，并且通过无人机上搭载的不同灭火装置与探测设备，还能够使得无人机在火灾现场起到辅助救援、监控调度指挥、空气监测以及消防对话等作用，并将火灾事故现场的情况实时传送到消防指挥中心，为消防灭火救援作业提供极大便利。

关键词：消防通信；灭火救援；图像传输；消防无人机；救援实战应用

火灾是日常生活中比较常见的一种安全事故，一旦出现火灾，若无法及时进行消防救援、扑灭火灾源头就会造成无法估量的后果。传统的消防救援模式，现如今已经难以充分满足火灾、山林救援以及抗洪抢险和化学药品泄漏等事故的高质量救援任务需求。而无人机技术的不断发展与完善，为消防灭火救援任务提供了新的解决方法，特别是无人机的航拍传输技术，在消防灭火救援任务中可以在消防救援队伍未达到事故现场时就能够将现场情况先传输到消防救援指挥中心，以此为消防灭火救援任务和方案设计提供信息支撑。以高层建筑为例，当高层建筑发生火灾事故时，消防灭火救援队伍很难快速深入现场内部，这时，无人机技术的应用能够在消防救援队伍达到火灾现场前，将相关信息进行采集并传输到指挥中心，也可以通过无人机所搭载的通信模块、扩音模块以及高清摄像头，将事故现场的具体情况实时传输到指挥中心[1]。由此可见，加强对无人机技术的研究非常有必要。

1 消防灭火救援实战中无人机应用的关键技术分析

1.1  通信技术

通信技术在无人机结构中的应用主要是通过将电池和视频采集设备、无线图像发射设备等固定在无人机底部位置，并将发射机与视频源两者进行连接，这样一来就能够构建一个完整的无线视频发生系统，使得无人机在消防领域的探测、侦察、监测、应急等方面，借助高分辨率图像传输实现高空作业。

1.2  监测技术

监测技术与无人机两者的结合主要通过自身控制程序为主，实现无人机自动巡航监测分析，从而可以获取空气中的污染情况并生成对应的分布图。利用无人机还能够实现对污染源展开全面监控和分析，以此对污染源的具体情况进行评估，为后期精准治理工作提供相应的信息数据支撑。在火灾、洪水等灾害中，借助无人机监测技术可以及时地获取事故灾害的具体情况以及特殊位置情况、事故发生点，并通过图像传输功能将其传输至消防救援指挥中心，为消防救援决策与处理提供帮助[2]。

1.3  图像传输技术

1.3.1  4G/5G图像传输

进行消防灭火救援任务时，可以在4G/5G图像传输当中利用5G设备实现4G图像传输，图像传输过程主要由5个部分组成：无人机、无人机的终端设备、4G/5G公网基站、火灾事故地点和消防指挥中心。图像传输流程为：由无人机对火灾现场的情况进行拍摄，然后通过地面终端借助HDMI高清接口向公网基站发射信息，接着通过对通信指挥中心进行地址登录，实现服务器连接，从而就可以获得基站转接的相关数据信息。

1.3.2  微波图像传输

该图像传输设计主要是消防通信人员通过将无人机所拍摄到相关视频数据借助便携式发射终端，以微波的方式将图像信息传输到现场通信指挥车中的车载接收机中，然后由现场通信指挥车的车载发射机将其发送到消防救援指挥中心，帮助指挥人员实时了解火灾现场的具体情况，还能够实现指挥中心和现场的同步观看。

同时，消防灭火救援工作中的无人机技术的应用，还能够进一步促进消防应急通信和应急灭火质量的提高。因此，应用无人机在消防灭火救援任务中既能够减少相关操作人员，还能够增加点位，以此实现火灾现场的同步图像传输，从而使得消防灭火救援应急通信效率得到提升。此外，消防无人机管控平台想要实现应急通信，还需要国标GB/T28181《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》的协议的支持，才能够实现无人机中音视频图像资源的集中[3]。

1.3.3  通信与图综平台对接

消防图综平台与通信协议两者之间的对接能够实现数据信息共享。这样一来，只需要在指挥视频系统当中通过实时调度的方式，就能够对无人机的视音频、飞控情况以及具体地理信息位置等信息进行显示，也为消防灭火应急救援实战指挥中心提供相应的数据信息支撑，并借助地图打点功能，实现调度指挥效率的提高。然后，将无人机采集得到的影响数据生成二维地图或者三维地图，将火灾现场的真实情况实时呈现出来。

2 无人机在消防灭火救援实战中的应用研究分析

2.1  火情侦察

受火灾不可控因素的影响，消防灭火救援时火灾现场充满了不确定性。因此，针对火灾现场燃烧面积较大、荷载较高以及现场地形相对特殊的地方，仅凭借消防救援人员通过肉眼的方式对火灾现场的具体情况进行判断很难实现。所以，可以在无人机上装载可见光摄像机、红外线成像设备等，根据预设的程序以及指令，实现对火災现场的各种情况进行侦察，这样一来利用无人机可以快速、高效、精准地获得火灾火点位置、火灾现场燃烧的面积、火灾蔓延的具体情况、现场是否存在被困人员以及是否存在其他危险物品等信息[4]。然后，将无人机所采集到的信息，借助图像传输技术实时上传至指挥中心，并将其信息进行记录和保存。同时，为进一步提高火灾现场情况信息的可靠性，还可以在无人机上装配先进的GPS定位系统，利用卫星通信的方式，实现对火灾现场的监测精度提升。

此外，无人机操纵人员还可以通过对无人机配置，利用空中实时扫描的方式进行侦察，从全方面、多个角度对高层建筑中的火灾发展情况进行监测，然后将所监测得到的数据接入消防监控系统与防护系统当中，最后利用无人机系统中的存储设备中所保存的火灾情况视频文件和地面消防指挥控制系统进行连接，以此实现快速对相关视频、图片和文件进行查阅。

2.2  信息采集与3D建模

结合消防灭火救援不同任务，可以选择在无人机当中增添风速仪设备、视音频设备、红外线传感器以及扩音模块、应急灭火剂等模块，利用4G/5G图像传输方式、无线通信方式等，将无人机所拍摄到的火灾现场具体情况实时传输到消防救援指挥中心，以此可以为消防灭火救援工作的决策方案设计提供相对可靠的数据信息支撑。同时，在消防灭火救援实战过程中，还可以借助数据传输系统实现无人机和卫星通信指挥车、消防救援指挥中心等方面进行有效连接。而针对火灾现场的火势蔓延情况，无人机操纵人员可以利用无人机上搭载的3D建模系统，对无人机所拍摄出来的火灾现场画面进行精准测绘操作，从而将火灾现场的每个角度以及方向进行立体还原。这样一来，就能够为火灾现场的评估与目标测绘分析提供尽可能的精准信息[5]。

2.3  调度指挥

无人机在消防灭火救援作业中，不仅起到了侦察的作用，还拥有监控和指挥的能力。但想要充分发挥消防灭火救援调度指挥作用，需要借助无人机实时传输火灾现场的视频与图像，然后根据火灾情况进行指挥调度。如果遇到部分环境复杂的火灾区域时，借助4G/5G图像传输系统、卫星通信设备等，通过无人机可以向消防救援指挥中心实时传输火灾重点区域现场的图像，以此为消防灭火救援任务的调度指挥提供合理的辅助决策。此外，RTK差分定位技术在无人机中的应用能够实现厘米级定位，利用该技术消防救援队伍可通过无人机对火灾现场拍摄的画面，结合地图制作出火灾现场的高精度三维模型与二维正射图，然后结合VR全景相机实现对火灾现场的高空全景进行实时图像传输，以此促进指挥调度精准度的提升，并借助无人机信息的实时传输，为消防救援队伍现场救援争取更多的时间[6]。

2.4  辅助抢险救援

无人机在消防灭火救援实战中发挥了巨大的作用，不管是火灾现场还是其他灾难现场中，当常规的消防救援装置难以充分满足实际现场救援的需要，且救援人员也无法第一时间获得事故现场的情况时，无人机的应用发挥着重要作用。

2.4.1  抛投功能模块

在无人机上装载此功能模块，可以帮助消防灭火救援队伍快速精准地将应急救援应用水、食物以及救援安全绳或防毒面具等应急救援物资悬挂在无人机上，借助空投的方式，将对应的应急救援物资及时提供给灾区被困人员，帮助被困人员迅速脱险。

2.4.2  应急通信模块

由于火灾现场的情况复杂多变，单一的设备无法实现对事故现场的具体情况进行查看，因此为了可以及时构建火灾现场与消防救援中心两者之间的联系，这时就可以通过无人机上装载应急通信系统，将无人机作为无线中继平台，以此实现通信链路联通，从而为消防灭火救援工作提供畅通服务[7]。

2.4.3  应急照明功能模块

通过在无人机上装配照明装置，将拍摄方向与照明方向两者保持一致，这样一来不仅可以提高无人机航空拍摄的效果，还能够为消防灭火救援队伍夜间救援工作提供照明服务和支持，从而有效保障消防人员与被困人员的安全。利用照明模块还能够引导被困人员进行逃生和疏散。

2.4.4  灭火装置搭载

针对高层建筑突发的火灾事故，消防救援人员可以通过地面遥控无人机，利用灭火弹投放进行灭火，从而在火源中心实现对火灾情况的控制。

2.4.5  声光对讲机

借助扩音器设备和对讲机，通过无人机可以实现对火灾现场喊话，将相关信息及时传递给灾区的被困人员，这样既可以起到安抚被困人员情绪的作用，还能够帮助被困人员进行逃生。而扩音器与扬声器的搭载，其声音传播的距离一般在800m以内，其广播角度在0°～180°之间，因此通过无人机远程应急广播播报可将向被困人员或者消防灭火救援队提供相关信息传递，保障消防灭火救援任务的顺利开展。

2.5  自动巡查系统设计

通过将无人机与自动巡查系统两者之间建立起通信机制，能够实现数据方面的同步交换，并且在线进行任务管理时，可以针对无人机的作业过程进行实时的管理。因此，在消防灭火救援实战中，构建火灾事故现场和消防救援指挥中心的通信，帮助指挥中心对消防灭火救援任务进行全面实时监管。并且，借助此系统还能够对无人机的飞行数据进行收集，可以帮助对无人机的飞行进行调整。利用5G通信技术可以将无人机所拍摄的高清图像实时传输到巡查系统上，帮助指挥中心及时全面地把控火灾现场的动态，并为消防灭火救援决策提供合理科学的支持。

2.6  空气质量检测与火情定位

首先，在无人机上搭载空气监测装置能够实现从高空对火灾现场的空气质量进行动态监测，以此判断大气污染状况，还可以在无人机上装置相关智能传感器设备和高清摄像头，利用通信系统将所采集得到的数据及时反馈到地面大气监测系统上，由地面工作人员通过对无人机所监测到的大气数据进行处理分析，对火灾事故现场的具体情况进行深入侦查。其次，在无人机上装置毒气体探测装置或可燃气体装置，可以实现对火灾现场中是否存在危险物品进行精准判断，从而保障救援队伍的行动安全。最后，受火灾现场情况不可控的影响，消防救援队伍在进入火灾现场进行灭火时，难以对火灾的后期走向进行判断，这时就可以借助无人机设备，通过高空监测与分析，帮助消防队伍实时掌握火灾动态情况，还能够通过对气体条件、风向等进行测量，根据其测量结果利用系統对火灾火点进行定位与火情情况预测分析。这样一来能够及时发现可能会发生火灾隐患的地方，从而引导消防救援队伍对存在危险的火点进行灭火处理[8]。

3 结语

综上所述，将无人机应用在消防灭火救援实战中，可以搭载网络通信模块、高清摄像功能以及扩音模块，如高清摄像功能，可以借助无人机对火灾现场的实际情况进行侦察并将当时的具体情况通过图像传输到消防指挥中心，以此帮助指挥中心对火灾现场的情况进行全面掌控，并为消防灭火救援方案制定提供相应的依据和支撑。这样不仅可以充分保证消防灭火救援实战操作的准确性，还能够促进消防救援任务的效率得到进一步提高。而通信模块的搭载，同样为消防灭火救援实战提供了支撑。同时，将飞控设备、通信技术以及人工智能技术等先进技术融入消防无人机中，可实现对火灾灾情的侦察、图像传输以及扩音等功能改进，从而推动了“智慧消防”建设的健康发展。

参考文献：

[1]张玄.新型消防应急通信无人机管控平台设计研究[J].中国新通信，2022，24（15）：1-3.

[2]王瑞强.消防无人机在灭火救援中的应用研究[J].今日消防，2022，7

（1）：37-39.

[3]沈松.无人机在消防灭火救援中的应用研究[J].科技创新与应用，2022，12（15）：193-196.

[4]崔海龙.浅谈无人机在消防灭火救援实战研究[J].今日消防，2021，6（9）：136-139.

[5]晏国勋.多旋翼无人机二维正射影像图在消防救援中的应用研究[J].新一代信息技术，2021，4（11）：46-51.

[6]赵彦.无人机技术在消防通信中的应用[J].电视技术，2021，45

（8）：105-108.

[7]顧春静.无人机在当前消防灭火和救援实战中的应用[J].电子技术与软件工程，2020（24）：89-90.

[8]曾宇航.无人机在灭火救援工作中的应用[J].科学与财富，2021，13

（31）：281-282.

Application of drone in fire fighting and rescue

Luo Jie

（Kunming Municipal Fire and Rescue Brigade， Yunnan Kunming 650000）

Abstract： The application of drone technology in fire fighting and rescue is discussed. Firstly， combined with drone technology， image transmission technology， communication technology and sound amplification equipment， etc.， the on-site fire monitoring and early warning， fire reconnaissance and special fire location determination of drone in fire fighting and rescue are researched and analyzed. It is found that drone technology can realize 360 ° high-altitude reconnaissance of the fire scene in the actual combat process of fire fighting and rescue. And through the different fire devices and detection equipment carried on the drone， the drone can also play the role of auxiliary rescue， monitoring and dispatching command， air monitoring and fire dialogue at the fire scene. The situation of the fire accident scene is transmitted to the fire command center in real time， which provides great convenience for fire fighting and rescue operations.

Keywords： fire communication; fire fighting and rescue; image transmission; fire drone; rescue practical application