伴随我国经济不断发展,城市综合体建筑与大跨度空间建筑也在不断增加,并且,由于石油化工等相关行业发展,也令工厂数量逐年递增,此类建筑与工厂火灾等安全事故与补救难度大幅度增加,因此,消防队伍应加强自身应急救援能力。例如,针对大跨度空间建筑发生火灾后,现场通信无法对建筑整体进行覆盖,并且,卫星与4G网络等地面传输设备也仅仅能够在某一角度针对火灾态势做出单一分析,令相关救援人员无法在营救过程中全方位掌握现场情况。
1.无人飞行器分类与技术特点
无人飞行器为无人驾驶飞行器简称,其主要是由飞行器、任务载荷、控制站、起飞/发射、回收装置、检测系统等相关内容构成,为能够根据相关操控指令在空中飞行的机器人。无人飞行器类型较多,根据其用途不同,大致可分为军用与民用两大类,并且,根据其结构,也可分为固定翼、旋翼、无人直升机与垂直起降飞行器。现阶段,无人飞行器在测绘、环保、农业等诸多领域当中得到广泛应用,其具备自动驾驶与飞行功能,能够根据任务指令完成任务[1]。
1.1多旋翼无人机
这一类型无人飞行器主要以电动多旋翼系统作为确保飞行稳定性支撑,目前,市面上主要以四旋翼、六旋翼、八旋翼为主,个别特殊定制飞行器最多可达到十二旋翼或二十四旋翼,根据不同行业,可将其分为工业级与消费级两种级别,此无人飞行器优势在于重量轻,大部分飞行器重量不会超过十五千克,并且,其对于起飞与降落场地要求也相对降低,能够做到垂直起降,具有较高稳定性,同时可在空中悬停。其中,六旋翼以上机型能够在单个或对称位置两个旋翼发生损坏情况下仍能够完成安全降落,其图像质量相对较高,并且操作步骤也较为简单。多旋翼无人飞行器缺陷在于飞行速度相对较慢,在通常情况下飞行速度不会大于每小时三十千米,续航时间也较短,最长时间不足一小时,普遍维持在三十分钟左右,抗风能力也较弱,仅能够承受四级至五级左右风力[2]。
1.2无人直升机
单旋翼无人直升机较为常见,其主动力方式主要以燃油点电动两种为主,但是市面上以燃油动力无人直升机为主,其主要特点为定点起降,具有较强抗风能力,能够抵抗八级风力,并且飞行控制距离较远,部分型号可达到二十五千米以上。但是,由于燃油动力无人直升机受到自身油箱容量限制,续航时间仅能达到数小时,这一类型飞行器缺陷在于体积与重量较大,通常在十五千克至八十千克这一范畴内,结构相对较为复杂,并且操作难度较大,其动力系统易抖动,对图像传输质量造成一定影响,且价格较为高昂[3]。
1.3固定翼无人机
这一类型无人机主要是以动力系统与滑翔作为起降、飞行支撑,其同样分为燃油与电力两种动力类型。此类型无人飞行器主要优势在于飞行速度快,能够达到每小时一百二十千米,续航时间也相对较长,电动力固定翼无人机能够达到两小时以上,而燃油动力固定翼无人机则能够超过十小时。这一类型无人飞行器对于起降场地有着较高要求,以空旷平坦场地为最佳,其起飞方式主要以跑道滑行、手抛、弹射等方式为主,降落方式主要以跑道滑行、伞降、撞网等方式为主,其在飞行过程中极易受到障碍物影响,同时也无法做到在空中悬停[4]。
1.4低空系留飞艇
这一类型无人飞行器主要以氮气等惰性轻质气体作为空中系留、悬停基础,其主要优势在于能够在空中停留三天至五天,在载重方面,其会因气囊体积大小而承受不同重量物体。但是其对于场地有着较高要求,需要具有一定充气与承载悬停空间,并且使用成本也相对较高,每使用一次便需进行单独供应。除此之外,其展开时间也相对较慢,不具备较强抗风能力,高于三级风力便无法承受,机动性不强,在事故救援现场极易受到现场风压或热辐射产生影响,不能距离火灾对象过近,仅能够在应急救援现场当中使用。
2.无人飞行器在消防应急救援中的选配原则
由于无人飞行器具有高空俯视、远程方位侦察、机动灵活等特性,故而在消防应急救援任务当中有着极其广泛的应用范围,同时也有着极佳应用效果。但是,消防应急救援队伍在选配无人飞行器过程中不能盲目跟风,需与实际任务情况与特点相结合,以具体需求为基础,通过梯次配合、互为补充等方式加以具备较强科学性与合理性的选配。例如,针对部分宽度较大的救援场所,可使用多旋翼无人机,其能够获得更加广泛的采集与拍摄范围,并且操作简单便捷,能够帮助消防工作人员在短时间内掌握现场实际情况、除此之外,在选配过程中,还需对救援任务实际载荷加以充分考虑,以大型火灾现场为例,此类灾害通常烟雾比较浓密或在夜间发生,因此可以选用具有夜视功能与具有较高分辨率的采集设备针对现场图形实施精细化处理。不同类型无人机适配场合详情见表一。
表一 不同类型无人飞行器用途
3.无人飞行器在消防应急救援领域中的具体应用
3.1在地震、泥石流等自然灾害中的应用
交通、通讯、水电会受到地震、泥石流等自然灾害影响而中断,消防救援人员无法通过交通载具直接进入救援现场,只能通过步行方式携带救援设备与相关物资进入现场。在这一过程中,往往会伴随水体滑坡等二次灾害,由于无法在事前明确灾害程度,故而无法精准选择行进路线,此时,便可通过飞行器对周围不稳定山体开展监测工作,确保相关救援队伍能够在保证安全的前提下快速行进。另外,针对地震、泥石流等自然灾害所导致通讯中断这一问题,也可通过无人飞行器卫星图像设备进行通讯信号传输,当然,无人飞行器也会受到诸如气候、气流等相关因素影响,因此,需在使用过程中最大限度在山体迎风处飞行。
3.2在危险品仓库火灾救援中的应用
危险品仓库不仅具有高温、高热、高辐射等特性,同时,其在发生火灾时也会夹带严重热对流、有毒、易爆气体或物质,发生二次爆炸几率极高,对消防救援人员生命安全有着极大威胁。因此,在针对此类火灾现场开展救援工作时,应以小型无人机为最佳侦察工具,在明确实际气象条件与灾害后,以所得结果为基础,明确无人飞行器最佳起降位置,最后在无人飞行器上搭载夜视仪、可见光、高倍变焦图像等设备,从而有效完成远距离现场图片采集,而后开启红外成像测温装置,针对现场温度开展检测工作,也可通过无线扩音工具对救援现场下达相关紧急指令、调度与指挥救援人员与车辆、合理分配灭火物资。另外,机载传输设备也能够将现场实际情况向指挥部传输,促使指挥人员明确自身命令执行情况与精准性。
3.3在山岳水域救援中的应用
在山岳搜救任务当中,由于山体实际地质地形大多复杂,这令搜救工作带来极大难度,此时,救援人员可通过能够随身携带的无人飞行器设备开展搜救工作,促使搜救效率大幅度提升。例如,在使用机载红外热成像设备搜救被困人员时,需格外注意信号问题,同时也可通过无人飞行器携带卫星通讯设备。在水域救援当中,传统救援方式主要以抛投器或绳索横渡为主,但是这一方式存有较多制约条件,而通过无人飞行器则可将救生圈等救生设备精准传递至被困对象手中,同时,无人飞行器也能够与皮艇相配合,为消防救援人员提供空中视角,对于被困人员短时间内获救而言有着诸多裨益。
3.4在高层建筑火灾救援中的应用
在高层建筑火灾当中,涉及受灾人数往往较多,并且火势蔓延速度极快,尤其是当受灾高层建筑内部消防设施无法使用时,便令救援难度进一步增加。因此,针对此类火灾,可使用工业级无人机牵引防水绳到楼顶或起火层进行投放,同时,救援人员也需随身携带牵引绳,并将牵引绳与水带相连接,促使灭火水源得到充足保障。另外,也可通过飞行器针对救援器材进行运输与投放,大幅度提升灭火效率,为解决受灾群众与财产提供有利条件。
4.结语
综合上文所述,在消防应急救援工作当中,通过合理运用无人飞行器能够有效诸多问题,同时为救援任务争取更多时间。但是需要着重注意的是,在实际应用当中,需始终秉承实事求是、科学合理的选配原则,根据实际救援情况差异选择相匹配类型无人飞行器。同时加大无人飞行器应用经验与教训的总结力度,更深层次不同灾害、场所、气候条件下无人飞行器所存有不同问题,并深入研究不同飞行器在不同环境当中的应用方法。最后,通过收集与整理相关应用视频、图片等信息,建立无人机实战数据库,从而为日后消防部队学习与培训提供有效参考与借鉴,并为无人飞行器性能设计、功能更新等提供有效数据参考,从而令无人飞行器在消防应急救援工作当中可持续发展这一目标得以切实实现。
参考文献:
[1]高攀文/图, 邱为. 应急救援的"上帝"之眼——广东消防救援总队特勤大队应用无人机推进救援科技化[J]. 广东安全生产, 2019(5):36-37.
[2]王超. 无人飞行器在消防应急救援领域的有效应用[J]. 消防界(电子版), 2020, 6(22):85-86.
[3]崔建华. 无人机三维建模在消防应急救援中的应用探析[J]. 数字通信世界, 2020, 190(10):188-189.
[4]朱国庆. 5G与无人机技术应用于危化品仓库火灾应急救援[J]. 劳动保护, 2020, 545(11):64-67.