無人機或將成為消防員的滅火助手,你怎么看?
最大限度降低人員傷亡,減少經濟損失是好事
無人機,即無人駕駛飛行器(UAV),包括各種無人駕駛的固定翼、直升機、多旋翼、飛艇等,它們之間差異巨大,有重達數噸的軍用無人機,也有手掌大小的口袋無人機。無人機因技術門檻較高,過去只應用在軍事、測繪等少數行業。近年來隨著計算機技術的進步,出現了自動控制水平更高的多旋翼無人機,價格和操作門檻都大幅度降低,且具備更加穩定的懸停姿態,得以在各個行業迅速推廣。
無人機主要分為軍用級、工業級、消費級三大類:其中軍用級無人機用于戰場偵察、攻擊、誘餌、靶機、電子干擾等;工業級無人機應用于警用安防、消防救援、交通管制、電力及管道巡檢、農林植保、國土測繪、資源勘探、環境保護等;消費級無人機用于民間航拍和娛樂。在消防救援領域,基于無人機的應用場景、性能指標、起降方式等特征,可劃分為三個級別:
一是戰略級無人機。主要為中大型固定翼無人機,采用跑道滑行或彈射器+回收網起降,作業半徑達上百公里,滯空5小時以上,較大的載荷可搭載動中通和大功率電臺,實現超視距遠程控制和前端采集數據實時回傳。主要用于區域性災害發生時的大范圍航拍、遙感、搜索,或者對某一關鍵地點的持續監視。
二是戰術級無人機。主要為大型多旋翼無人機(工業級),通過車輛運輸到現場,快速組裝機體,并根據現場需求掛載對應功能的模塊化吊艙,采用垂直起降,續航40分鐘左右,通信距離10km以下(通視條件下),可執行多種戰術任務。
三是單兵級無人機。主要為小型多旋翼無人機(消費級),可單兵背包攜帶,迷你機型甚至可以放入口袋,續航20分鐘左右,只能執行簡單的圖像偵察任務,無法更換吊艙。
一、無人機在消防救援中的具體應用
單兵級無人機由于攜帶方便,操控難度低,成本低,適合各大隊中隊全面普及,是小范圍偵察和無人機入門的首選機型。戰術級無人機由于較好地兼顧便攜性和載重能力,可掛載各種功能吊艙執行更高強度和更為復雜的任務,適合在支隊、重點區域大隊尤其是特勤、搜救、森林消防等專業隊配備,該機型進步空間大,是主要研究方向。戰略級無人機成本投入高(資金和專業團隊),可少量配備于總隊和支隊通訊部門,執行特大事故災害的偵察和遙感任務。
戰術級無人機常見吊艙類型及功能
具體應用場景,以撲救城鎮火災為例:
(一)事前:接到火警后,無人機從最近的消防站起飛,第一時間飛往現場,判斷火情并尋找水源。
(二)事中:根據無人機采集的周邊地理信息,規化消防車路徑和停放點;實時監控火情發展和人員、車輛分布,為指揮決策提供依據;掛載探照燈、揚聲器、空投裝置等輔助救援。
(三)事后:監測余溫,防止復燃。補全更多地理信息,用于事后復盤。
無人機在作業范圍越大、地面情況越復雜的場景中優勢更加明顯,如在森林、化工火災等大范圍、長時間、火情復雜、人員車輛眾多的場景中,監視采集現場各種信息,為指揮決策提供依據;在地震、泥石流、洪水等救援中,利用無人機能夠高效率地搜索被困人員、規化救援路徑并輔助救援。
2、 無人機在消防救援領域的優勢
(一)無人機與地面人員和車輛相比,可無視地形,在空中快速立體機動,靈活性和效率極高,同時空中視角能更加全面立體的呈現現場情況。
(二)無人機與遙感衛星相比,圖像精細度更高,不受云層遮擋。
(三)無人機與直升機和飛機相比,采購成本低,使用成本低(無需燃料、檢修、飛行員),雖然不具備投送人員和物資的能力,但可以承擔其他大部分功能,并且小巧靈活可以抵近觀察、作業以及穿越狹小區域,無人駕駛的特性還可以深入高危環境。
綜上所述,無人機的優點可以總結為靈活性高、效率高、成本低、風險低。
三、無人機的技術瓶頸及攻關方向
(一)續航瓶頸。機續航在45分鐘以內,掛載重型吊艙、電池老化、冬季低溫都會進一步壓縮續航。目前的研究方向是通過改進電池材料和優化電源管理提高無人機續航能力,或直接改用燃油發動機、氫燃料電池等方案,但成本過高,技術不成熟。
(二)通信瓶頸。無人機的飛行和作業依賴于GPS和通信鏈,在建筑物和復雜地形間飛行,定位精度和信號質量都會受到影響,即使在通視條件下通信鏈也有距離限制。其他通信方式也不盡理想:衛星中繼整體成本高、帶寬低、延遲高;電信運營商網絡只向地面傳播信號,信號塔以上無信號,人口稠密處信號通道擁擠,人口稀少處基站少信號弱。目前國內外均在研究利用近軌衛星或通信氣球實現全球WIFI的概念,如果實現將一舉解決這一問題。
(三)避障能力。無人機飛行中雖然無視地形但受建筑物、崖壁、鐵塔、高壓線等高處障礙物影響,不僅GPS信號和通信鏈路受到干擾,也存在撞擊風險,這種環境下的飛行和懸停十分考驗飛手技術。利用雷達和視覺識別實現自動避障,最終實現無人機中低空全自主飛行是未來發展方向。
(四)抗風能力。無人機與其他飛行器一樣,在對流層飛行會受到極端天氣影響,通過增加重量和改進機身氣動設計可以提高一定的抗風能力,但多旋翼無人機無法在6級以上大風以及雨雪等惡劣天氣飛行的現狀將長期存在。
(五)墜機風險。無人機意外墜機在業內俗稱炸機,信號干擾、極端天氣、軟硬件故障、操作失誤等都可能導致墜機,高空墜落會使無人機遭受嚴重破壞并威脅地面人員安全,通過改進飛控系統、提高飛手水平可降低炸機風險。
四、無人機在消防救援領域的發展趨勢
目前,航天航空裝備被列入中國制造2025十大重點領域,飛行器控制與信息工程被列入中國消防救援學院首批四個本科專業,說明我國在科技發展戰略和消防救援隊伍建設中都將航空裝備作為重要發展方向。可以預見,無人機在未來各種消防救援場景中將扮演不可替代的角色,同時也要看到當前無人機的諸多技術瓶頸,只有充分了解當前無人機產品的長板和短板,才能揚長避短。
實際工作中,無人機在消防救援領域的應用晚于警用、電力等行業,相比其他行業較少的應用場景和功能需求,滅火和救援工作有其特殊性和復雜性。目前消防救援無人機主要由通用型工業級無人機改進而成,行業特征并不明顯,屬于初代機型,消防救援部門在實際應用中應進行驗證評估,總結不同滅火救援場景下的具體參數要求,剔除非必要功能,強化核心功能,發現可能出現的新功能(當前技術條件下)。
中國是無人機大國,從產量到技術應用均走在國際前列,消防救援是工業級無人機重要的潛在市場,這為行業深度定制(特殊機型和吊艙)提供條件。未來消防救援部門可與無人機產研單位協調,確定無人機防爆、耐高溫、自動避高溫等重點技術集中攻關,并密切關注無人機行業技術走向,在不久的將來更好地為消防救援工作服務。
本網站文章僅供交流學習 ,不作為商用, 版權歸屬原作者,部分文章推送時未能及時與原作者取得聯系,若來源標注錯誤或侵犯到您的權益煩請告知,我們將立即刪除.