（河南理工大学鹤壁工程技术学院，河南鹤壁市，458030）

（鹤壁职业技术学院，河南鹤壁市，458030） 郑金松 谷海红

1 概述

无人机全称“无人驾驶飞行器”，主要是一种通过无线电遥控实现自动移动、通过自备程序控制实现相关操作的飞行器，一般由无人机平台、飞控与导航系统、动力系统、数据链系统、地面指控系统和云台任务载荷等六大部分构成，涉及结构设计、机体材料、飞行控制、无线通信遥控、无线图像回传等关键技术。

随着城市化建设的不断深入推进，高层建筑越来越多，与此同时，高层建筑消防灭火救援任务越加复杂艰巨。如何充分利用当前移动通讯、互联网、人工智能、远程控制等先进技术，提高消防队伍应急处置能力，已经成为当代消防工作的重要研究课题。在此背景下，利用无人机来提高高层建筑灭火救援水平可作为提高现代消防科技装备技术支撑的重要落脚点和突破口。

2 消防无人机特点

消防无人机泛指用于消防救援工作的无人机，机身全部采用碳纤维新材料，可提供安全防火的动力系统，应用卫星定位与导航技术，可实现精准定位，指哪飞哪，依托高清变焦摄像头和热红外相机，应用无线数据传输技术，可实时了解灾害现场数据。目前，城市消防队伍大部分配备的电动多旋翼无人机，可在高空中进行悬停拍摄，在拍摄过程中云台相机可360°旋转拍摄，具备图像、扩音器、侦检、喷水灭火、发射破拆弹等多项辅助救援，利用无人机的快速移动能力，在城市高楼和森林区域进行大范围防火侦察。

3 引进无人机装备的现实原因分析

3.1 高层建筑消防工作任务艰巨

城市化发展中后期，城市人口不断扩充，社会产业结构不断深入调整，使得我国消防安全形势也日益复杂严峻。“十三五”以来，截止到2020年，中国新增100m以上的超高层建筑近万栋，国内大跨度建筑数量已超过1.5万栋，布局的燃气管道更是增加到70万km，并且伴随着大型新能源汽车、大型综合体等城市运行系统日益复杂，城市脆弱性突出，灾害事故的链式效益也在逐步增加。高层建筑火灾扑救，历来是世界性难题。高层建筑一旦发生火灾，很难内攻灭火救援，目前世界上高喷车出水最高也仅能达到60～80m左右，即便是101m的登高平台车，其实际使用效能也是大打折扣。近年来，全国连续发生重特大安全事故，使得消防灭火救援面临新的挑战，因此投入高科技的无人装备提高消防灭火应急救援战斗力刻不容缓。

3.2 消防救援人员自身行为的局限性

根据不完全统计，近十年来，我国消防官兵在灭火救援中每年牺牲人数20余人，这一伤亡数字已经成为我国消防事业发展中的硬伤。在众多灾害现场，消防人员难以避免地遇到爆炸、塌陷、有毒、高温等严重危险因素或者极端环境条件，由于人的身体条件（如体力、注意力等）限制无法满足快速有效灭火救援，还会使自身陷入生命危险境况。加强无人机装备的科学运用，可有效规避救援行动短板，保证消防人员自身的生命安全。对于减小灾害损失和人员伤亡具有重要意义。

3.3 无人机技术基础设施完善

随着近几十年以信息技术为核心的高新技术迅速发展，无人装备相关的平台、传感器、通讯等各项技术均有较大进展，有力地支撑着无人装备的飞速发展，而且一旦5G技术应用，无人装备的应用将呈几何级增长。“平台无人、系统有人”的作战手段已成为打赢未来消防战争的必然选择。

随着电子信息技术的不断发展，无人机的综合应用成本将会逐步降低，在经费预算和维护保养等方面呈现出一定的规模优势，为消防部队规模化配置无人机提供了可能。

4 无人机在高层消防灭火救援中所承担的功能

4.1 无人机灾情侦察

对于传统消防救援工作而言，很大程度上会受到地形和环境方面限制，现场情况紧急，随时有发生爆炸的危险，加上浓烟密布，消防官兵很难在安全区域凭借肉眼判断火情。

此时无人机可对火灾情况进行灵活侦查，尤其对火灾情况比较严重的一些区域，消防工作人员无法向火灾现场直接进入的情况下，利用无人机可使这一限制突破。使侦查效率和效果得以有效提高。

4.2 无人机监控指挥

无人机的作用不仅局限在灾情侦查，而且在监控指挥引导救援方面发挥出重要作用。无人机的飞行高度可达数百米，巡航半径范围达数公里，可配置超高清广角可见光相机，地面操作人员可全自动或手控获取发生火灾的高层建筑整体情况，可定点定位高空航拍，清楚辨别火源情况，有效的捕捉火灾中心的位置、温度、燃烧物以及周边环境、风向、水源等，直接确认灭火最佳位置。消防人员可据此迅速定位，确定灭火最佳方案。通过无人机航拍技术的应用，可以大大提高火灾救援效率。消防部队所面对的各类灾害事故现场往往瞬息万变，在实际消防救援指挥过程，相关指挥调度工作人员可依据无人机所传输实时数据对指挥方式进行合理调控，以便能够将火灾及时快速扑灭，防止火灾进一步扩大蔓延。

4.3 无人机辅助救援

灾害现场复杂多变，消防人员在开展救援作业时，随时可能面临爆炸、坍塌、轰燃、毒害、腐蚀、坠落等危险，无人装备“逆火而行”就显得尤为重要。在消防救援过程中，无人机在辅助救援中的应用也十分重要。由于无人机灵活性比较强，消防工作人员可利用无人机搭载相关设备，以保证消防工作得以更加有效开展，比如可将集成语音模块配置在无人机上，从而使空中指挥及指令传达能够得以较好实现，实施救援工作能够得以更加有针对性且有秩序开展。

另外，利用无人机可实现物资补给，为消防工作更好开展提供较好保障，使消防救援工作更加准确高效。若高层建筑人员被困，难以向下疏散逃生，无人装备在着火建筑楼顶救援不利的情况下，可进行空中搭安全绳救援，采取通往对面建筑横向逃生。从国内部分总队开展的无人机灭火演习看，无人装备可搭载特殊的灭火导弹、破拆弹或泡沫灭火剂，悬浮于着火层上方，利用破拆弹锁定目标并快速发射，将玻璃破碎后，在指定区域喷洒灭火剂，精确、快速地将高层建筑等人难以到达企及的地方的火灾扑灭。在未来技术的进一步突破下，通过减少水带水锤和出水后坐力的方式，在吊升水带进行灭火时甚至有望解决高层灭火这一“世界性难题”。

4.4 无人机自动巡查平台

无人机自动巡查系统，可提供实时任务管理，飞行数据同步，设备与团队管理等功能。可以有效帮助社会组织管理无人机作业，打通火灾现在与后方团队的衔接壁垒。可调度管理平台存储在云端的飞行数据，让飞行更加规范，有效保障飞行的后勤支援。5G技术的迅猛发展，也可助力无人装备的救援行动。利用5G技术的大带宽、低时延优势，使得影像资料和控制指令的实时传回成为现实。无人装备可通过搭载4K高清摄像头和热成像系统，将“感、传、知、用”的物联网技术应用在无人装备身上，对灾害事故处置进行实时监控追踪，将现场情况实时传回指挥部，便于各级指挥部及时掌握动态灾害情况，从而作出快速、准确的决策，最大限度地减少灾害损失。

4.5 无人机空气监测

无人机飞行系统可搭载空气质量监控装置，可对高空垂直断面大气污染情况进行立体监测，通过智能传感器、摄像、大气监测系统、数据链路和地面子系统的大气监测解决方案，可满足小型无人机对大气数据检测装置微型化、高精度、高实时性的要求。比如搭载可燃气体检测仪和有毒气体探测仪，对易燃易爆等化学事故灾害现场的相关气体浓度进行远程检测、实时监控，从而得到危险部位的关键信息；又如搭载测温、测风速等设备，可对灾害现场环境情况进行细化了解。

5 推广无人机在高层消防灭火救援应用的建议

首先，应加强无人装备的与实战结合的设计研发，加快装备提档升级，提高其自主性、适用性和可靠性。其次，加快配备力度，提高使用率和普及率，不断推动其更新迭代，逐步推出成熟适用的消防专用无人装备。同时要聚焦风险，强化实战演练，提高无人机起飞、降落和基本维护实操水平，培养一批专业的无人装备新型人才。最后，加强与当地空管、治安部门沟通联系，确保消防用无人机合法、合规、安全飞行。