多旋翼无人机在应急救援中的应用研究

随着无人机技术的日趋成熟和通信航空摄影技术的发展，我国无人机应用领域日益广泛，包括：摄影测量、应急救援、公共安全、资源勘探、自然灾害监测与评估等。当前，消防救援队伍面临着日益复杂的应急救援任务，传统侦查手段的局限性已日益凸显。如何有效实施消防预警和现场侦查，并迅速、准确处置灾情显得尤为重要。我国无人机应用技术及通信系统解决方案的成熟运用，使得无人机平台结合无线通信、摄像等监控及传送设备，通过空中对复杂地形和复杂结构建筑进行火灾隐患巡查、现场救援指挥、火情侦测及防控成为消防救援新的选择。

1 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。 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、图传中继链路等[1]。

2 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长时间的空中监控，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，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：

（1）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，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。

（2）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，能有效提升消防队伍抢险救援的侦查能力。

（3）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。

（4）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，可确保消防救援人员的自身安全[2]。

3 无人机应急救援应用技术要求

针对消防救援面对的灾害事故现场实际情况，无人机在灭火救援中的应用还应达到一定的技术要求。

（1）可靠性。消防救援队伍面对的各种灾害现场，特别是火灾现场，应用环境更为复杂，需考虑风速、烟雾、温度以及防水等各种环境因素，因此，无人机首先要能满足现场的恶劣环境使用条件。一是抗风能力方面。以浙江地区为例，常年以东南和西北风为主，沿岸风力3-4级,阵风5-8级，因此，其抗风能力要达到6级以上。二是耐高温和防爆能力。由于无人机使用汽油发动机，排气管带有火花，同时噪音大、操作维护专业化程度高、运行成本不菲，且一旦飞机失控坠落，也会带来潜在的起火、爆炸等隐患，因此要求飞机平台应当具有一定的耐高温能力。三是防烟雾能力。由于火灾现场存在大量水雾和烟雾，要求无人机有较强的抗水和抗烟雾能力。四是夜视能力。由于灾害发生的时间、环境不可预知，因此应当配备具有红外夜视功能的摄像头，并建议配备辅助光源。

文章来源：《今日消防》 网址: http://www.jrxfzz.cn/qikandaodu/2021/0223/873.html