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[摘 要]依靠人力的传统火灾监测方法容易受到监测范围、地域环境的限制，据不完全统计，我国去年共接报火灾31.2万起，死亡近1600人，直接财产损失高达37.2亿元。随着我国无人机技术的迅猛发展，该项技术在火灾监测和救援中有良好的应用前景。本文介绍了无人机的系统组成、关键技术和功能特点，在此基础上，重点讨论了火灾事故中无人机的选型准则以及无人机在火情监测和救援中的应用。
[关键词]无人机；火灾；监测救援；應用
中图分类号：TU998.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0042-01
1 引言
随着城镇化速度的加快以及城市高层建筑的增多，火灾防护救援工作迎来了巨大的挑战。据统计，2016年我国共接报火灾31.2万起，死亡近1600人，直接财产损失高达37.2亿元。这些触目惊心的数据表明火灾对人类的危害巨大，火灾的防护工作已是刻不容缓的问题。传统火灾现场的图像传输手段如3G图像传输系统由于拍摄方式和场景容易受到地形环境的影响，视频传输质量不能满足现代火灾监测和救援的需要；而无人机凭借获取遥感数据及其全天候、高精度、高效率的技术优点，能大大提高火灾信息的捕获概率，为火灾监测和救援技术提供了有力补充。
2 无人机系统概述
2.1 无人机简介和系统组成
无人驾驶飞机简称“无人机”（UAV），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机主要由无人飞行载体、传感器、数传系统、地面工作站四大部分组成。其中飞行载体在现代社会运用十分广泛，群众可以根据自身不同需要来定制无人机的载体；传感器是无人机在飞行过程中对自身或者环境进行信息收集的仪器，它对飞行过程的稳定性、各类子系统之间的配合起到至关重要的作用；数传系统是无人机的核心，它将无人机在作业过程中拍摄的各类图像、语音以及数据传输到地面工作站的无线链路传送系统，数传系统的好坏，传送距离的长短、质量的高低直接决定了无人机系统的性能程度；地面工作站是控制无人机、接收无人机传输数据的终端，与此同时，地面工作站还起到将无人机返回的数据传送到指挥决策系统的作用。
2.2 无人机的分类
依照飞行方式可分为旋翼无人机、固定翼无人机、伞翼无人机等；按用途分类，无人机可分为军用无人机和民用无人机；按尺度分类，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机；按任务高度分类，无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。
2.3 消防无人机的选型
为满足无人机在火灾事故的应用，无人机应具备续航时间长、抗风能力强，空中悬停及搭载光学系统的功能，同时还应具备较好的信息传输能力。多旋翼无人机与固定翼机相比，具备悬停、垂直起降及较强的载荷能力，因而前者的优势更明显。另外，无人机还具有自主飞行的特点，无需人为干预，因而可进一步提高火灾监测和救援中的应用性。目前城市中的火灾监测中，无人机多为小型和微型机型，而中型无人机的使用还处于初级阶段，因为随着无人机尺寸的加大，其续航能力、和抗风能力也同样需要提升。
2.4 无人机遥感技术
无人机遥感技术集合了无人机飞行、遥感遥测、卫星定位和数据通讯技术，能够自动获取相关信息，完成无人机航拍数据的处理、建模并形成遥感影像。城市火情在线监测就是利用无人机遥感技术实现重大火灾事故的防护与预警的，无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。
3 无人机在火灾监测和救援中的应用
3.1 城市火情监测
由于无人机具备易于携带、机动性强等特点，可以快速到达现场；另外，无人机起飞降落占用空间小，并且可由操作人员进行远程控制，无人机可以自动判定火情位置，深入到人力无法进入的区域进行火情侦查、计算灾害量，通过数传系统进行实时的视频传输，能够为火灾现场指挥和决策提供直观和可靠的依据，且大大降低人员的作业风险。如2015年8月12日，天津港特别重大火灾爆炸事故救援现场，公安部消防局第一时间紧急调集北京、河北、山西、山东总队8架消防无人机，随同31名通信骨干连夜驰援天津，充分利用消防无人机实时获取全方位的高空、高清灾害现场图像，对灾情和救援实现有效的动态监控。在城市特殊场所中，如化工厂，无人机还可以携带风速仪、测温仪和危化品侦检模块，从而在第一时间为火情处理提供更多的信息。
3.2 现场人员救援
在火灾现场，无人机搭载生命探测仪，配备 GPS 定位，能感知和获取人的具体位置，在最短时间内找出生命源，并将救生绳、呼吸罩、急救药品等轻型物资投送到制定地域，帮助被困人员进行自救或快速逃离现场。火灾现场还可以以无人机为载体，传达有效指令，將无人机集成语音、扩音模块后，消防人员和被困人员之间可利用无人机实现空中呼喊或者传达指令，各项有效信息的传达不仅能使消防部队调配人员进行重点区域灭火工作，还能及时通知消防人员撤离危险地区，并根据无人机提供的火场图像资料为消防人员提供最佳撤离路径。
3.3 森林火灾防护
在森林消防方面，作为现有林业监测手段的有力补充，无人机除了能在发生森林火灾时快速定位火点、确定火情外，更能对林业火灾进行监测、预防。森林火灾的发生，因地理位置分散偏僻，发生之初通常很难发现，近年来森林防火多考虑采用基于无人机平台的防火方案，若干数量的无人机以相对稳定的网络拓扑结构构成移动节点群，进行森林日常巡护，借此达到森林防火的最佳事前监控。
4 结语
本文通过对无人机在火灾监测和救援中应用的探讨，得出了以下结论：无人机具备体积小、机动性强、作业安全性能高等优点，在城市火情监测、现场人员救援、森林火灾防护等方面发挥出巨大作用。随着无人机技术的不断发展和进步，如何利用无人机系统对消防事业提供帮助值得我们进一步研究。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2016.
[2] 闫炫彤，祝效华.无人机技术在城市火灾监测中的应用[J].科学与信息化，2016.
[3] 范承啸，韩俊，熊志军等.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学，2009（05） .
[4] 王菲.基于火焰识别的早期火灾探测技术研究[D].广州：华南理工大学，2013.
[关键词]无人机；火灾；监测救援；應用
中图分类号：TU998.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）33-0042-01
1 引言
随着城镇化速度的加快以及城市高层建筑的增多，火灾防护救援工作迎来了巨大的挑战。据统计，2016年我国共接报火灾31.2万起，死亡近1600人，直接财产损失高达37.2亿元。这些触目惊心的数据表明火灾对人类的危害巨大，火灾的防护工作已是刻不容缓的问题。传统火灾现场的图像传输手段如3G图像传输系统由于拍摄方式和场景容易受到地形环境的影响，视频传输质量不能满足现代火灾监测和救援的需要；而无人机凭借获取遥感数据及其全天候、高精度、高效率的技术优点，能大大提高火灾信息的捕获概率，为火灾监测和救援技术提供了有力补充。
2 无人机系统概述
2.1 无人机简介和系统组成
无人驾驶飞机简称“无人机”（UAV），是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。无人机主要由无人飞行载体、传感器、数传系统、地面工作站四大部分组成。其中飞行载体在现代社会运用十分广泛，群众可以根据自身不同需要来定制无人机的载体；传感器是无人机在飞行过程中对自身或者环境进行信息收集的仪器，它对飞行过程的稳定性、各类子系统之间的配合起到至关重要的作用；数传系统是无人机的核心，它将无人机在作业过程中拍摄的各类图像、语音以及数据传输到地面工作站的无线链路传送系统，数传系统的好坏，传送距离的长短、质量的高低直接决定了无人机系统的性能程度；地面工作站是控制无人机、接收无人机传输数据的终端，与此同时，地面工作站还起到将无人机返回的数据传送到指挥决策系统的作用。
2.2 无人机的分类
依照飞行方式可分为旋翼无人机、固定翼无人机、伞翼无人机等；按用途分类，无人机可分为军用无人机和民用无人机；按尺度分类，无人机可分为微型无人机、轻型无人机、小型无人机以及大型无人机；按任务高度分类，无人机可以分为超低空无人机、低空无人机、中空无人机、高空无人机和超高空无人机。
2.3 消防无人机的选型
为满足无人机在火灾事故的应用，无人机应具备续航时间长、抗风能力强，空中悬停及搭载光学系统的功能，同时还应具备较好的信息传输能力。多旋翼无人机与固定翼机相比，具备悬停、垂直起降及较强的载荷能力，因而前者的优势更明显。另外，无人机还具有自主飞行的特点，无需人为干预，因而可进一步提高火灾监测和救援中的应用性。目前城市中的火灾监测中，无人机多为小型和微型机型，而中型无人机的使用还处于初级阶段，因为随着无人机尺寸的加大，其续航能力、和抗风能力也同样需要提升。
2.4 无人机遥感技术
无人机遥感技术集合了无人机飞行、遥感遥测、卫星定位和数据通讯技术，能够自动获取相关信息，完成无人机航拍数据的处理、建模并形成遥感影像。城市火情在线监测就是利用无人机遥感技术实现重大火灾事故的防护与预警的，无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。
3 无人机在火灾监测和救援中的应用
3.1 城市火情监测
由于无人机具备易于携带、机动性强等特点，可以快速到达现场；另外，无人机起飞降落占用空间小，并且可由操作人员进行远程控制，无人机可以自动判定火情位置，深入到人力无法进入的区域进行火情侦查、计算灾害量，通过数传系统进行实时的视频传输，能够为火灾现场指挥和决策提供直观和可靠的依据，且大大降低人员的作业风险。如2015年8月12日，天津港特别重大火灾爆炸事故救援现场，公安部消防局第一时间紧急调集北京、河北、山西、山东总队8架消防无人机，随同31名通信骨干连夜驰援天津，充分利用消防无人机实时获取全方位的高空、高清灾害现场图像，对灾情和救援实现有效的动态监控。在城市特殊场所中，如化工厂，无人机还可以携带风速仪、测温仪和危化品侦检模块，从而在第一时间为火情处理提供更多的信息。
3.2 现场人员救援
在火灾现场，无人机搭载生命探测仪，配备 GPS 定位，能感知和获取人的具体位置，在最短时间内找出生命源，并将救生绳、呼吸罩、急救药品等轻型物资投送到制定地域，帮助被困人员进行自救或快速逃离现场。火灾现场还可以以无人机为载体，传达有效指令，將无人机集成语音、扩音模块后，消防人员和被困人员之间可利用无人机实现空中呼喊或者传达指令，各项有效信息的传达不仅能使消防部队调配人员进行重点区域灭火工作，还能及时通知消防人员撤离危险地区，并根据无人机提供的火场图像资料为消防人员提供最佳撤离路径。
3.3 森林火灾防护
在森林消防方面，作为现有林业监测手段的有力补充，无人机除了能在发生森林火灾时快速定位火点、确定火情外，更能对林业火灾进行监测、预防。森林火灾的发生，因地理位置分散偏僻，发生之初通常很难发现，近年来森林防火多考虑采用基于无人机平台的防火方案，若干数量的无人机以相对稳定的网络拓扑结构构成移动节点群，进行森林日常巡护，借此达到森林防火的最佳事前监控。
4 结语
本文通过对无人机在火灾监测和救援中应用的探讨，得出了以下结论：无人机具备体积小、机动性强、作业安全性能高等优点，在城市火情监测、现场人员救援、森林火灾防护等方面发挥出巨大作用。随着无人机技术的不断发展和进步，如何利用无人机系统对消防事业提供帮助值得我们进一步研究。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2016.
[2] 闫炫彤，祝效华.无人机技术在城市火灾监测中的应用[J].科学与信息化，2016.
[3] 范承啸，韩俊，熊志军等.无人机遥感技术现状与应用[J].测绘科学，2009（05） .
[4] 王菲.基于火焰识别的早期火灾探测技术研究[D].广州：华南理工大学，2013.