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浅谈无人机在消防上的应用

2016-10-29

  经济建设的快速发展,使消防部队所担负的灭火救援任务越来越艰巨。特别是近年来,在处置高层建筑火灾、易爆易燃危险品火灾事故中,因消防员无法靠近或进入到灾害事故现场,救援工作面临着严峻的考验。针对这一难题,无人机的应用无疑将带来大突破。

  一、无人机工作原理

  无人机是一种以无线电遥控和自备程序控制装置操纵的非载人飞行器,它具备体积小、造价低、使用方便、对环境要求低等优点,并整合了无线图像传输系统,具备相当的自主控制、飞行规划及图像传输能力。 如图1所示,目前商用及军用无人机系统可分为以下几个子系统:地面指挥控制系统、无人机飞行平台、空中视频监控平台、微波无线实时图像传输系统、GPS导航及自动驾驶系统、高效大容量锂聚合物供电单元、3G图传中继链路等。

  二、无人机的技术优势

  由于采用了技术先进的飞控平台及前后台视频监控传输系统,配合完善的飞行及地勤保障系统,无人机可对地面实施完备的长时间空中监控,从而实现较低的综合成本对传统手段无法涉足的区域进行实时监控和辅助救援,其智能化和先进性突出体现在巡查路径规划、智能分析、定点持续监控、火情报警等,并且在制定应急预案、建立快速响应机制、现场火情存档与取证等方面充分发挥技术防范手段的重要作用。其技术优势有:

  (一)机动灵活。小型无人机一般只有100千克以下的重量,依托飞行控件就可以对其进行操控,只需要1-2人就可以完成此类操作任务。在道路不畅,交通中断的情况下,徒步就可以携带至灾害事故现场,且起飞条件很简单,对地形无要求,加上无人机携带方便,所以具有很强的灵活性。此外,无人机的飞行速度易于控制,转弯半径小,机动性好,可以灵活机动控制飞行方向,机载摄像头也可以跟踪拍摄对象;无人机还能快速到达指定地点,反应能力快捷,对环境和气候条件也有很强经浙江消防总队对“上合组织”演练期间的实际测试,无人机在6级风力下完成飞行任务,受阴雨天气等条件限制比大型载人飞机要小的多;其起飞条件只需要几平米空地,周围无突出障碍物即可,在低空作业时,受气候条件限制非常小,获取影像的速度非常快,可在5公里范围内稳定可靠发挥侦查作用。

  (二)视野全面。无人机通过宽带、数据链技术可以实现超视距控制,从而具有很全面的视野,依据现场需求,可以从不同角度、不同的距离在不同的光线条件下进行作业。既可以实现在高空对目标进行全局性拍摄,也可以调整距离和角度,按需抓拍对现场决策有重要帮助的关键因素。通过远程控制无人机和摄像头,可以根据实际需求实时采集图像,尤其是在低空飞行时,无人机跟踪拍摄能力极强,使用机载摄像头获取的图像分辨率很高(可以达到0.1米),如果配备热视或红外等夜视功能,其收录的视频将更加全面。这样的方式为实现灾害事故现场实时空中监控提供了有力保证,能有效提升消防部队抢险救援的侦查能力。

  (三)操作简单。从技术层面上看,无人机的远程视频传输与控制系统通过网络和接口接入地面站,通过运营商光纤接入公网,因此,只需通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等),就能直接观看无人机的摄像头实时视频。通常,用户只需通过遥控器来实现无人机的所有动作,通过远程视频传输与控制系统对现场情况一目了然,以实现远程、方便的全方位监控;当客户端(包括PC和手机)在接入公网后,用户可以通过PC、平板电脑或者是手机等多种形式的载体实现对无人机的控制。从应用层面上看,无人机的实际操作也并不复杂,只要掌握好飞行、音视频控制和其他兼容模块的操作,便能发挥效能。

  (四)安全可靠。无论面对暴雨、高温、台风、泥石流等恶劣的天气环境;或者易燃易爆、塌陷、有毒等严重事故灾害现场;抑或山岳、峡谷、沟壑等极端地理环境,无人机技术能有效规避传统灭火救援行动中存在的短板,可确保消防官兵的自身安全。并能通过对现场情况的跟拍、追踪,为事故处置的指挥决策提供安全可靠的依据,能够最大限度地控制灾情发展,减少灾情的损失,减少人员伤亡。

  在城市消防方面,消防无人机的应用将是未来解决城市高层建筑、易爆易燃火灾现场扑救难题的一把利剑。随着现代城市的建筑业的发展,高层建筑的高度不断刷新,消防救援难度越来越大。而无人机可以按照一定的高度、位置进行飞行,这样作为空中的一个制高点,对整个火灾区域进行观察,完成对灭火救援现场的数据采集,为科学调派救援和制订救援方案提供信息支撑。

  与此同时,无人机搭载生命探测仪,配备GPS定位,能感知和获取人的具体位置,在最短时间内找出生命源,并将救生绳、呼吸罩、急救药品等轻型物资投送到制定地域,帮助被困人员进行自救或快速逃离现场。火灾现场还可以以无人机为载体,传达有效指令。将无人机集成语音、扩音模块后,我们就能利用无人机实现空中呼喊或者传达指令,而各项信息的有效传达不仅能使消防部队调配人员进行重点区域灭火工作,还能及时通知消防人员撤离危险地区,并根据火场图像资料为消防人员提供最佳撤离路径。

  在森林消防方面,作为现有林业监测手段的有力补充,无人机除了能在发生森林火灾时快速定位火点,确定火情外,更能对林业火灾进行监测、预防。森林火灾的发生,因地理位置分散偏僻,发生之初通常很难发现,若能及时监测到林火的发生,将火灾扼杀在萌芽状态,抢占灭火先机,就能将产生的破坏和损失大大降低。


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