【无人机在救援救灾的应用探究6600字（论文）】

无人机在救援救灾的应用研究摘要：近些年来，火灾发生率呈上升趋势，其扑救难度也在不断提高，传统的援救方式越发难以应对各类复杂的火灾救援事故。在此背景下，无人机作为一种航空摄录设备可发挥显著效果，既能协助消防人员获取火灾相关信息，又可辅助消防人员实施灭火救援。使用新型的消防无人机，符合灭火救援装备发展进步的新形势、新趋势。本文主要对当前无人机应用现状进行了总结，并提出了新形势下消防无人机发展应用的几点建议，希望无人机技术能够更好地辅助作战指挥与灭火救援行动。目录TOC\o"1-3"\h\u4282一、绪论 -5-一、绪论（一）研究背景科学技术的发展与普及，为人们的日常生活提供了诸多便利，同时带来了许多安全隐患。当前，我国的火灾发生率不断增长，扑救难度也在逐渐加大。开展消防灭火救援工作之前需要先及时勘察灾情，传统的勘察方式多为目测或是附近询问，此种勘察方式已然落后，随后通常应用卫星传输图像等方式，但容易受到地形、信号等方面的影响[1]。科学使用无人机能够有效解决其弊端，发挥实时传递图像、多角度拍摄等作用，极大程度地为消防灭火救援工作提供便利，提高其时效性。（二）火灾救援无人机国内外研究现状(1)国外火灾救援无人机研究现状早在1917年，国外就研制出了第一架无人机，距今已有近百年的历史。在这期间无人机一直被应用于军事领域，进行侦查、监视、输送情报等工作。随着无人机技术的快速发展，无人机现已被运用到民用领域中，进行水文监测、航拍摄影、环境检测、农业植保、火灾救援等工作。随着无人机智能化水平的不断提高，其在火灾救援中领域中发挥的作用越来越大。在澳大利亚珀斯市发生的火灾中，一架命名为“Indago”的无人机被用于提供火灾边缘、着火点位置、分布密度的评估任务，帮助救援了100个家庭，如图1-1所示。图1-1“Indago”火灾救援无人机2013年美国加州的森林火灾中“捕食者B”无人机被用于绘制火场地图、中继通讯、移动补给、抛洒阻燃剂的功能，如图1-2所示。除此之外，日本、以色列等多个国家也对火灾救援无人机进行了研究，并将其运用到火灾的侦查和探测中，便于消防人员及时了解火场情况和火灾形势，制定出合适的火灾应急方案。图1-2“捕食者B”无人机(2)国内火灾救援无人机研究现状随着我国无人机技术的日趋成熟，无人机被逐渐应用于民用领域中。在民用领域中，火灾救援无人机被应用到灾情侦查、监控追踪、辅助救援、辅助监督等任务中。2015年之后，火灾救援无人机被应用于“4.19福建漳州”爆炸起火事故、“7.16山东日照”着火爆炸事故、“8.12天津港”特重大火灾爆炸事故中，并为救援提供了有效援助。我国国内的大疆无人机公司一直致力于航拍无人机的设计与研发，对火灾救援无人机也有一定的研究，该公司研发的火灾救援无人机可及时发现火灾并智能绕开火场，防止阻碍火灾救援工作。武汉智能鸟公司研制的一款防火无人机主要是进行火灾监测，将GPS定位系统、数字图像处理系统等高精尖的技术与无人机系统进行连接，从而达到火灾监测的效果。南京航空航天大学研制的一款针对于森林防火的无人机，可以携带高清摄像机，对森林进行巡视，拍摄森林高清视频图像，并通过数据反馈进行林火分析。从以上案例中不难发现，无人机在火灾救援方面正被广泛使用。（三）研究目的及意义1.研究目的由于空间的特殊性，存在火灾扑救难度大和危险系数高等问题，传统的火灾救援方法已经无法满足救援需求，无人机的使用成为必然。但市场上现有的火灾救援无人机功能千篇一律，没有针对特定环境进行设计，因此无法满足某种特定环境的使用需求。了解无人机在实际运用的优势和需求，对未来无人机的发展和进步有极大的意义。2.研究意义可以在火灾发生后第一时间进行预警和救援，有效的减少消防人员的劳动强度和出警风险，为我们提供更好的安全保障，减少生命财产损失，具有重要的社会意义。二、无人机在消防灭火救援工作中的应用优势（一）监控效果好无人机的应用优势体现在监测精度方面，当无人机低空飞行50～100米时，其测量精度能够准确到毫米，有着较高的测量水平[3]。无人机有着非常好的机动性能，可按照人们的具体需求对火灾救援现场的重要位置实施动态跟踪，同时还能实时监控火灾重点区域，为救援工作提供可靠参考，有助于提升救援效率。与此同时，无人机可进行现场信息传递，强化灾情侦查监控，帮助消防人员全面了解掌握现场情况，及时投放救援设备。（二）成本低无人机无需太高的安装成本，在运行过程中受天气的影响较小，因此不用太高的摄影器材安全费用。不论是电动无人机还是油动无人机，造价都较低。消防人员在运用无人机时，可直接将摄影器材安装在无人机上，不需要在无人机上开展摄影系统的构造，能够节省一定的摄影器材成本[4]。（三）灵活性强因为无人机有着较高的性价比，只需合理控制便能及时运转，危险性极低。无人机还能适应多种气候，拍摄的画面有着较高的清晰度，在消防灭火救援工作中可起到良好的辅助作用。和大型飞机不同，无人机对起飞与降落的地点并无太多要求，只需平坦的地面便可[5]。在应用无人机实施消防灭火救援时，可按照实际要求对无人机进行自由旋转，并且旋转操作也较为简便。三、无人机在消防灭火救援工作中的具体应用（一）侦察领域的应用研究1.城市建筑火灾的侦察当前社会生产力高速发展，以城市商业综合体、高层建筑、地下建筑、大跨度建筑等为代表的现代化建筑迅速增加，这对消防救援队伍开展灭火救援行动也提出了更高的要求。针对此类情况，可以考虑开发使用小型袖珍无人机，通过随附侦察模块，深入火场内部获取第一手信息资源从而辅助决策，为火场指挥员决策提供更加可靠的信息支撑。2.石油化工火灾的侦察由于石油化工火灾经常出现爆炸与立体燃烧现象，危险性极大。此时使用搭载侦察模块（含图传系统和热成像系统）的消防无人机实施高空侦察作业，保持较长滞空时间，可以持续获得情报同时降低人员伤亡的风险。3.重大自然灾害现场的侦察以山体滑坡、泥石流、海啸、地震等为代表的重大自然灾害普遍具有高突发、大范围、广面积、强破坏等特点，极易造成当地通信中断和交通瘫痪，进而导致事故现场的信息传递陷入堵塞。在这种情况下，外部人员会出现到达灾区难的问题，内部被困群众会出现联络通讯难的问题。此时如何建立内外联络和了解灾害现场形势就成为了救援行动的关键。（二）灭火领域的应用研究1.运输灭火器材装备在处置城郊与农村火灾时，存在大量偏远地区，这些地区的道路交通条件不佳，第一出动力量到达现场花费大量时间乃至出现难以到场的情况。这种情况下可以通过派遣运输无人机携带简易灭火器材先行抵达事故地点，控制火势蔓延，确保人民生命财产安全，实现初期控火的目标。2.精准释放灭火剂打击火势某些起火位置不便于人员攀爬和靠近如变压器、高压线等，此时可以利用灭火无人机搭载灭火剂在控制台的指引下迅速抵达任务区域，在空中悬停瞄准火源释放灭火剂精准打击火势。如天龙Ⅰ号高层建筑专用特种消防灭火无人机具有20kg挂载能力，在20m外发射携带的4枚灭火弹，可以穿透厚度20mm的双层钢化玻璃，抛射8kg灭火剂，灭火覆盖能力达80m2。（三）救援领域的应用研究1.抛投功能模块通过抛投功能模块，快速准确地将救助装备或物资投放给被困人员，紧急情况下可以一定程度替代抛投器的功能，安全迅速地建立救援系统。2.基站功能模块把模块化小型基站与无人机系统有机结合，可以深入山区密林中搜索信号搭建联络平台，被困人员能够使用手机等通讯设备与外部人员直接取得联系，可以极大提升作战效能。3.扩音照明功能模块无人机可以利用扩音模块喊话引导受困群众撤离，在夜间利用照明模块提供不间断、大范围的照明保障。无人机可以搭载扩音照明模块，对建筑物内人员实现良好的引导疏散效果，同时通过图传系统掌握疏散现场的整体态势。（四）通信领域的应用研究把通信中继模块与长航时无人机结合使用，实现通信网络的有力保障和全面覆盖，从而有力解决通信盲区和信道堵塞等问题。目前，国内已有多家公司开展相应测试工作，投入市场只是时间问题。1.实现大范围通信覆盖把通信中继模块与长航时无人机结合使用，实现通信网络的有力保障和全面覆盖，从而有力解决通信盲区和信道堵塞等问题。目前，国内已有多家公司开展相应测试工作，投入市场只是时间问题。2.有效解决火场内攻通信不畅无人机在搭载通信中继模块后，能够迅速建立现场通信链路。依靠畅通的现场通信网络，还能够操作多台无人机完成对火场人员位置的有效定位，然后由现场指挥员进行力量调度完成科学部署和及时调整，提升整个火场的灭火救援效能，解决内攻通信不畅的典型问题。（五）实际案例应用——四川森林火灾应急救援2019年3月30日18时许，四川木里藏族自治县雅砻江镇立尔村突发森林大火，着火点在海拔3800米以上，地形复杂，扑救困难。30名扑火救援人员失联，形势十分严峻。获知灾情后，中国电信四川公司、中国电信凉山分公司立即启动应急预案，全力做好森林大火扑灭工作通信保障。由于受灾区域在高海拔原始森林，传统的应急通信手段难以快速保障应急指挥部通信。为确保救灾行动高效展开，四川移动紧急调运并开通4G无人机高空基站，覆盖应急指挥部和方圆30平方公里区域，为移动用户提供24小时不间断的通话、上网等稳定的通信保障。这也是首次利用卫星建立传输开通无人机4G基站，为火灾应急通信提供保障。险情发生后，四川移动第一时间赶赴灾区，及时开通应急通车，升级立尔村移动宽带，开通移动应急4G基站，全力支撑抢险救援工作，成为首家为抢险指挥部提供宽带和WIFI应急通信服务的运营商。为确保应急抢险指挥通信畅通，四川移动还全力做好冕宁、木里沿途传输线路及基站保障，确保网络运行正常。截至4月2日15:30，共出动通信保障人员32人、应急通信车3辆、抢险车8辆，并提供10部卫星电话，使用7台油机，开通专线3条。与此同时，四川移动还在抢险指挥部设置便民服务点，提供手机充电、宽带接入等服务，为抢险救灾队伍提供全方位网络和服务保障。四、在消防灭火救援工作中应用无人机的技术要求（一）可靠性同其他设备相比，无人机在消防灭火救援工作具有显著优势。想要充分发挥无人机的价值作用，需将其同其他救援设备实施有效连接。因此，相关人员应全面掌握无人机的特点和技术要求。首先，应确保无人机的可靠性达到相关标准要求，才能让无人机在运行过程中实现稳定运作，可靠提供相应服务。其次，在选择无人机时，需要了解不同无人机的信号和使用性能，再结合火灾现场的具体情况与要求合理选取无人机设备。（二）操控性无人机的运行需要工作人员进行操作控制，若是操作流程不够简便，同时操作人员不够了解操作流程，将直接对无人机的运行实效性产生不利影响。因此，在消防灭火救援工作中运用无人机，应当尽可能细化相关操控流程，在保障操作流程完善的前提下对涉及的功能设定进行适当调整。以此确保无人机运行的稳定性，防止产生操作失控现象，同时防止在操作过程中出现盲区。（三）稳定性对于消防人员来说，在消防灭火救援工作中运用无人机首先应当保证自身的安全，然后保障火灾现场的稳定性。当火灾现场出现风力太大或是温度过高等情况时，防止影响消防人员的人身安全。若是不能确保无人机的稳定性，严重情况下可能出现无人机失控的现象，不仅会使无人机受到破损，还会对救援工作的开展形成不利影响。（四）集成兼容性将无人机用于消防灭火救援工作中，需要同其他设备间实施有效连接，并且严格依照系统的相关要求实施消防灭火救援工作，如此才能充分展现出无人机的价值。合理使用无人机可帮助消防人员及时扑救现场火灾，借助满足一定的集成兼容性，不仅能够提高无人机的技术优势，还能保障最终的消防灭火救援效果。五、建议与展望（一）健全消防无人机管理机制要在消防装备发展总体规划中加入无人机建设有关内容，研究制定消防无人机建设发展规范性文件，重点是形成一套行业性标准和与之配套的措施，进而建立健全研发、列装、应用、管理、创新等多方面工作机制。把上层设计作为重中之重，着重解决无人机布点、空域申请、响应机制、实战保障等关键环节。建议设立专门机构从部局、总队、支队三个层面出发，专门负责消防队伍无人机的使用与管理工作。同时，还要建立健全无人机使用的空域申请和报备报批制度，让“黑飞”现象消失。（二）出台消防无人机技术标准新形势下，消防救援队伍开展灭火救援行动面临严峻挑战，国内应当尽快建立健全消防无人机行业标准体系，推动消防无人机研发、生产、采购、装备、应用的系统性与规范化，形成操作应用和维修保养的制度化体系。专业机构按照行业标准对无人机产品进行科学有效地测试论证，满足消防救援队伍的实战需求，确保从零部件到整个装备体系的可持续发展。（三）加强无人机人才队伍建设在总队、支（大）队、消防站三个层面建立无人机专业队伍，特勤消防站至少培养1～2名持证飞手，总队、支（大）队两级培养3名以上持证飞手。以开展实战化训练为目标，制定《消防无人机训练大纲》。推动建立“专常兼备、快速响应”的消防无人机应急联动体系，通过与合作单位的专业飞手定期研讨交流与合作训练的方式，实现无人机应用效能的更大提升。（四）消防无人机实战化远期构想1.重点突破无人机多机协同作战系统建议重点研究开发无人机多机协同作战系统，从而实现无人机应用从单机到多机的跨越。如在大型车辆事故救援现场中，存在重大危险源，搭载协同作战系统的消防无人机就能够迅速分散执行外围广播疏散任务。此外，重型无人机通过协同作业，可以执行车辆起重任务，解决重型起重机械无法展开作业时的应急需要。2.提升消防无人机智能化水平将无人机与人工智能、GIS地理信息系统、云计算、大数据有机结合，利用无人机提供灾害事故现场即时情况，使用GIS地理信息系统、大数据、云计算技术为指挥员提供分析决策的信息资源。3.优化消防无人机核心性能指标未来通过应用固态电池、石墨烯电池等新型电池技术甚至是小型核聚变装置等更加先进的能源技术，将先进动力源装置和无人机平台有机结合，实现消防无人机续航时长的新突破。结语当前，信息技术飞速发展，各类衍生的新产品层出不穷，无人机技术便是其中之一。无人机技术的出现在社会各领域中得到了较为广泛的应用，影响力也在不断拓展。消防灭火救援工作是城市化迅猛发展后不可或缺的重要工作，其效率