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摘要：随着经济发展速度的加快，我国消防部门承担的灭火救援任务也变得更加艰巨，尤其是在当前高层建筑火灾和易爆易燃危险品火灾事故处理中，由于消防员难以靠近和到达灾害事故现场，因此利用多旋翼无人机将有效完成救援工作任务。无人机因为其突出的影响，在各个领域都有着相当广泛的应用。在消防救援过程之中，利用无人机可以更好地掌握现场情况，为现场科学决策指挥和事后调查提供有力支持。在文中就对多旋翼无人机在消防中的应用进行探讨。
关键词：消防救援;多旋翼无人机;事故调查
今年11月9日，习近平总书记向国家综合性消防救援队伍授旗并致训词，消防队伍从火灾防控走向“综合性、全灾种、大应急”防灾减灾救灾新征程，为提升应对“全灾种”防治能力，先进特种器材的应用受到了广泛的关注，多旋翼无人机在消防救援中的作用逐步提升，2015年8月天津塘沽特大火灾爆炸事故现场侦查、灾情动态及后期调查和2018年山东寿光水灾中央新闻实时播报的灾情现场图像视频等等都是由多旋翼无人机拍摄获得，为现场科学决策指挥和事后调查提供了重要数据。
1 多旋翼无人机控制原理与优点
1.1多旋翼无人机控制原理
多旋翼无人机也叫作多旋翼飞行器，属于设有超过3个旋翼轴的特殊直升机，各轴上电动机转动将促使旋翼形成升推力，且旋翼总距是固定的，与常见直升机不一样，不能进行改变。旋翼之间相对转速的改变能够让单轴推进力大小出现变化，这样可以达到对飞行器运行轨迹控制的目的。多旋翼飞行器作为一种特殊航空器比空气要重，各旋翼和空氣相对运动形成的反作用力，能够产生空中飞行所需的升力，与固定翼航空器是相对关系[1]。多旋翼无人机具备多种功能，主要包括多机编队、轨迹跟踪等，重点是实现稳定与快速的姿态控制，并能够精准进行位置控制。多旋翼飞行控制一般具备飞行器姿态控制回路和飞行器位置控制回路。因为姿态模式频带较宽、运动速率较快，因此姿态控制回路设计成了内回路，而位置运动模式频带较窄、运动速度较慢，其设计成了外回路。
1.2多旋翼无人机优点
多旋翼无人机是多组动力系统构成的飞行平台，从旋翼数量上分，主要包括三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼等，从结构与分布上分则包括“+”型、“Y”型、“X”型和“H”型等。其优点在于：第一，结构简单，易于操控。多旋翼无人机动力系统通过电机与桨直接连接，且可以获得多个正迎角旋翼带来的升力，根据不同方向的转动，可以让反扭力得到有效克服。多旋翼朝着各个方面转动，其扭矩为零，导航模式能够完成撒手悬停，便于进行手控，也降低了无人机驾驶员练习难度[2]。第二，机动灵活。多旋翼无人机对起降场要求不高，进入现场后短时间内能够准备好并起飞，由于其具备纯垂直起降的性能，能够在复杂场地起飞和回收，不需事先对地形进行勘察。第三，安全可靠。多旋翼无人机通常选择定制高品质无刷电机和电子调速设备，安装有高功率锂聚合物电池，从而可以获得强劲的动力。
2 多旋翼无人机在消防中的应用
2.1监督检查
多旋翼无人机搭载相应摄像头，发挥“天眼”功能，摄取大型重点单位的平面图、二维图、周边水源道路图，在实施监督检查时加快检查效率，提高检查质量，“天眼”高空拍摄的视频资料清晰直观且十分全面，再使用软件合成编辑，详细标识出单位周边毗邻建筑、疏散通道位置、适合消防车辆展开作业位置、周边水源及室内外消火栓等信息，丰富预案内容的直观性、准确性和实效性，进一步完善了灭火救援数字化预案[3]。利用多旋翼无人机“天眼”航拍，可实时全面监测高层及超高层建筑，高效发现和消除火情隐患，有效实时监控现场火情，规范存储现场图像，多点存储消防检查记录，通过航拍视频结合其他消防监控系统，实现高效监督检查和为智能化监督检查做好数据基础。
2.2救援处置辅助
2.2.1快速提供灾害现场信息
大型城市建筑、危化品企业、大跨度结构厂房和重大自然灾害等现场，消防指战员受环境和有毒有害物质的限制，难以近距离开展全局现场侦察，多旋翼无人机作为技术手段，可以承担摄取现场全景图像和二维图像，侦查出重点部位和可疑部位，摄取到大量的图像资源，再通过多旋翼无人机的通信网络回传给地面终端，为消防指挥员决策提供快速、准确、有效的信息，提升队伍灭火救援实战能力和指挥决策水平。
2.2.2持续性实施灾情监测
在各类快速变化的灾害现场，实时监测和跟踪的过程中，多旋翼无人机其便携性和先进的遥感、远程控制、通信、GPS技术以及高分辨率的相机，在大范围内实现低空进行无人机的勘查救援，在更广泛的区域长时间监测地面目标，为持续性实施灾情监测提供有力保障。
2.2.3多元化提供灾害处置手段
多旋翼无人机可以搭载声光、高清夜视红外摄像头、侦检集成设备，在突发性灾害发生时，实现灾情侦查、救援路径规划、有毒气体检测;搭载通信集成设备实现通信中继作用;搭载抛投装置用于救援辅助装备运输[4]。此外在灾害现场，多旋翼无人机配备上红外侦测设备，回传侦测区域内摄取的图像，在通过计算机分析温度分布图和表面的温度场，可以直观的提供有效数据，使整个灾害处置过程中消防指挥员能科学部署处置手段。
2.3灾害事故调查
当较大消防救援发生后，救援人员不能抵达灾区中心，无法掌握实时资料，多旋翼无人机的应用，有效解决了这一难题。例如在2015年8月12日，天津滨海新区发生的爆炸，现场存有大量危险化学品，爆炸后产生了大量有毒有害气体，事发后几天内，利用多旋翼无人机掌握了现场第一手资料，全景图拍摄获取灾害事故影响范围、近距离拍摄比对重点部位状况，为后期的事故调查工作提供了大量的音视频资料。2018年四川雅安地质灾害事故，利用多旋翼无人机全景拍摄获取泥石流灾害范围、比对事故前后地质变化、推测灾害起因等。
3 多旋翼无人机发展趋势分析
第一，图传系统。无人机图传系统主要选择了视频压缩技术、信号处理技术、信道编码技术和调制解调技术，是一种无线电子传输设备。图传系统如同多旋翼无人机的“眼睛”，高质量图系统在现阶段消防中发挥着极其重要的作用。第二，适应复杂环境。消防现场环境非常恶劣，情况瞬息万变，就算遇到刮风下雨也需要继续工作，对此多旋翼无人机也要具备较强的抗风、防水等能力。同时消防现场温度很高，也有一些腐蚀性物质，这要求多旋翼无人机选择耐高温、耐腐蚀的材质。
4 结语
消防队伍已成为国家综合性消防救援队伍，“全灾种、大应急”的要求，使得消防队伍要更全面、更广泛的应对各类应急救援，大范围、大距离的救援现场越来越多，仅靠人力已难以满足现有的需要，多旋翼无人机在消防中应用领域将更加广泛，大型城市综合体、超高层建筑、石油化工装置及其储罐区、危险化学品园区等火灾或爆炸事故，地震、山岳、水域等大型地质灾害应急救援。消防救援实战的现实需求指明了研发具有高效、综合集成应急救援功能的多旋翼无人机是未来消防科研的主攻方向之一。
参考文献：
[1]崔彦琛，吴立志，朱红伟，等.消防无人机侦察功能的应用研究[J].消防技术与产品信息，2018，31（11）：64-68.
[2]李朋飞.无人机在消防救援领域的配备应用[J].电子技术与软件工程，2018（21）：98.
[3]于力，高明昊，龚杰.国外救援无人机应用需求及发展趋势分析[J].飞航导弹，2018（04）：33-36.
[4]吕明哲.多旋翼无人机在灭火救援中的应用探析[J].科技创新与应用，2015（33）：297.
关键词：消防救援;多旋翼无人机;事故调查
今年11月9日，习近平总书记向国家综合性消防救援队伍授旗并致训词，消防队伍从火灾防控走向“综合性、全灾种、大应急”防灾减灾救灾新征程，为提升应对“全灾种”防治能力，先进特种器材的应用受到了广泛的关注，多旋翼无人机在消防救援中的作用逐步提升，2015年8月天津塘沽特大火灾爆炸事故现场侦查、灾情动态及后期调查和2018年山东寿光水灾中央新闻实时播报的灾情现场图像视频等等都是由多旋翼无人机拍摄获得，为现场科学决策指挥和事后调查提供了重要数据。
1 多旋翼无人机控制原理与优点
1.1多旋翼无人机控制原理
多旋翼无人机也叫作多旋翼飞行器，属于设有超过3个旋翼轴的特殊直升机，各轴上电动机转动将促使旋翼形成升推力，且旋翼总距是固定的，与常见直升机不一样，不能进行改变。旋翼之间相对转速的改变能够让单轴推进力大小出现变化，这样可以达到对飞行器运行轨迹控制的目的。多旋翼飞行器作为一种特殊航空器比空气要重，各旋翼和空氣相对运动形成的反作用力，能够产生空中飞行所需的升力，与固定翼航空器是相对关系[1]。多旋翼无人机具备多种功能，主要包括多机编队、轨迹跟踪等，重点是实现稳定与快速的姿态控制，并能够精准进行位置控制。多旋翼飞行控制一般具备飞行器姿态控制回路和飞行器位置控制回路。因为姿态模式频带较宽、运动速率较快，因此姿态控制回路设计成了内回路，而位置运动模式频带较窄、运动速度较慢，其设计成了外回路。
1.2多旋翼无人机优点
多旋翼无人机是多组动力系统构成的飞行平台，从旋翼数量上分，主要包括三旋翼、四旋翼、六旋翼和八旋翼等，从结构与分布上分则包括“+”型、“Y”型、“X”型和“H”型等。其优点在于：第一，结构简单，易于操控。多旋翼无人机动力系统通过电机与桨直接连接，且可以获得多个正迎角旋翼带来的升力，根据不同方向的转动，可以让反扭力得到有效克服。多旋翼朝着各个方面转动，其扭矩为零，导航模式能够完成撒手悬停，便于进行手控，也降低了无人机驾驶员练习难度[2]。第二，机动灵活。多旋翼无人机对起降场要求不高，进入现场后短时间内能够准备好并起飞，由于其具备纯垂直起降的性能，能够在复杂场地起飞和回收，不需事先对地形进行勘察。第三，安全可靠。多旋翼无人机通常选择定制高品质无刷电机和电子调速设备，安装有高功率锂聚合物电池，从而可以获得强劲的动力。
2 多旋翼无人机在消防中的应用
2.1监督检查
多旋翼无人机搭载相应摄像头，发挥“天眼”功能，摄取大型重点单位的平面图、二维图、周边水源道路图，在实施监督检查时加快检查效率，提高检查质量，“天眼”高空拍摄的视频资料清晰直观且十分全面，再使用软件合成编辑，详细标识出单位周边毗邻建筑、疏散通道位置、适合消防车辆展开作业位置、周边水源及室内外消火栓等信息，丰富预案内容的直观性、准确性和实效性，进一步完善了灭火救援数字化预案[3]。利用多旋翼无人机“天眼”航拍，可实时全面监测高层及超高层建筑，高效发现和消除火情隐患，有效实时监控现场火情，规范存储现场图像，多点存储消防检查记录，通过航拍视频结合其他消防监控系统，实现高效监督检查和为智能化监督检查做好数据基础。
2.2救援处置辅助
2.2.1快速提供灾害现场信息
大型城市建筑、危化品企业、大跨度结构厂房和重大自然灾害等现场，消防指战员受环境和有毒有害物质的限制，难以近距离开展全局现场侦察，多旋翼无人机作为技术手段，可以承担摄取现场全景图像和二维图像，侦查出重点部位和可疑部位，摄取到大量的图像资源，再通过多旋翼无人机的通信网络回传给地面终端，为消防指挥员决策提供快速、准确、有效的信息，提升队伍灭火救援实战能力和指挥决策水平。
2.2.2持续性实施灾情监测
在各类快速变化的灾害现场，实时监测和跟踪的过程中，多旋翼无人机其便携性和先进的遥感、远程控制、通信、GPS技术以及高分辨率的相机，在大范围内实现低空进行无人机的勘查救援，在更广泛的区域长时间监测地面目标，为持续性实施灾情监测提供有力保障。
2.2.3多元化提供灾害处置手段
多旋翼无人机可以搭载声光、高清夜视红外摄像头、侦检集成设备，在突发性灾害发生时，实现灾情侦查、救援路径规划、有毒气体检测;搭载通信集成设备实现通信中继作用;搭载抛投装置用于救援辅助装备运输[4]。此外在灾害现场，多旋翼无人机配备上红外侦测设备，回传侦测区域内摄取的图像，在通过计算机分析温度分布图和表面的温度场，可以直观的提供有效数据，使整个灾害处置过程中消防指挥员能科学部署处置手段。
2.3灾害事故调查
当较大消防救援发生后，救援人员不能抵达灾区中心，无法掌握实时资料，多旋翼无人机的应用，有效解决了这一难题。例如在2015年8月12日，天津滨海新区发生的爆炸，现场存有大量危险化学品，爆炸后产生了大量有毒有害气体，事发后几天内，利用多旋翼无人机掌握了现场第一手资料，全景图拍摄获取灾害事故影响范围、近距离拍摄比对重点部位状况，为后期的事故调查工作提供了大量的音视频资料。2018年四川雅安地质灾害事故，利用多旋翼无人机全景拍摄获取泥石流灾害范围、比对事故前后地质变化、推测灾害起因等。
3 多旋翼无人机发展趋势分析
第一，图传系统。无人机图传系统主要选择了视频压缩技术、信号处理技术、信道编码技术和调制解调技术，是一种无线电子传输设备。图传系统如同多旋翼无人机的“眼睛”，高质量图系统在现阶段消防中发挥着极其重要的作用。第二，适应复杂环境。消防现场环境非常恶劣，情况瞬息万变，就算遇到刮风下雨也需要继续工作，对此多旋翼无人机也要具备较强的抗风、防水等能力。同时消防现场温度很高，也有一些腐蚀性物质，这要求多旋翼无人机选择耐高温、耐腐蚀的材质。
4 结语
消防队伍已成为国家综合性消防救援队伍，“全灾种、大应急”的要求，使得消防队伍要更全面、更广泛的应对各类应急救援，大范围、大距离的救援现场越来越多，仅靠人力已难以满足现有的需要，多旋翼无人机在消防中应用领域将更加广泛，大型城市综合体、超高层建筑、石油化工装置及其储罐区、危险化学品园区等火灾或爆炸事故，地震、山岳、水域等大型地质灾害应急救援。消防救援实战的现实需求指明了研发具有高效、综合集成应急救援功能的多旋翼无人机是未来消防科研的主攻方向之一。
参考文献：
[1]崔彦琛，吴立志，朱红伟，等.消防无人机侦察功能的应用研究[J].消防技术与产品信息，2018，31（11）：64-68.
[2]李朋飞.无人机在消防救援领域的配备应用[J].电子技术与软件工程，2018（21）：98.
[3]于力，高明昊，龚杰.国外救援无人机应用需求及发展趋势分析[J].飞航导弹，2018（04）：33-36.
[4]吕明哲.多旋翼无人机在灭火救援中的应用探析[J].科技创新与应用，2015（33）：297.