智能无人机在消防工程中应用前景

智能无人机在消防工程中应用前景

白兵裴福玉王祥宋时雨

哈尔滨远东理工学院黑龙江哈尔滨150025

摘要：智能无人机发展速度非常快，本文从无人机的发展、无人机在消防方面的应用等几个方面系统阐述了无人机在这个领域的应用前景。

关键词：智能无人机；消防；应用；前景

我国是一个地域辽阔的国家，每年由于火灾造成的损失非常巨大。据数据统计，80%的火灾损失是由于消防人员不能及时到达火灾现场控制火势造成的。智能消防无人机的出现就解决了这一问题。

智能消防无人机是为森林、草原、城市巷道等一些易发生火灾且地形复杂，有关人员及消防设备难以及时到达现场，而设计的一项划时代产品。无人机是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备并能重复使用的无人驾驶飞行器。自1913年世界上出现第一个自动驾驶仪以来，无人机受到越来越多国家的重视，发展迅猛。

1智能消防无人机的发展现状

国内、国外都还没有专门用来灭火的无人机出现，经常看到相关报道，有关于无人机消防的应用，现在没有成熟可推广的技术。

智能消防无人机是在拍摄，照相大型无人机的基础上加以改进，安装灭火弹发射装置、自动报警接收装置、温度检测装置、智能火灾级别识别系统、烟尘感应系统、北斗导航定位系统、红外感应系统、热源成像仪。

智能消防无人机的核心在于它的灭火弹自动发射装置。该装置既可以发射普通灭火弹，也可以发射生物灭火弹。生物灭火弹采用生物技术对弹壳进行技术改进升级，弹内装填灭火物质，这样既可以减轻负重也可以减少灭火后废料的产生，但费用昂贵，不宜大量使用。若产品研发成功便可，大大提高灭火效率，填补这领域的空白。

2智能消防无人机的特点

随着智能无人机的迅猛发展，总结有如下特点：重量轻，据统计，世界300多种无人机（不包括有人机改成的无人机）中，有66.9%的起飞重量不超过200kg，起飞重量大于2000kg的不超过10%。在生成中大多数采用轻体材料，还用了很多新研制的复合材料。

智能消防无人机灵活性好，机动性高。快速反应，能迅速到达制高点观测整个事态发展。智能消防无人机不需要考虑人体的承受能力，机箱内也不需要保证氧气充足，压力平衡等，温度的变化影响也不大。过载能力极强，可以大于4倍的重力加速度，有的无人机过载能力甚至能达到12倍的重力加速度。而普通的有人机必须考虑人体承受能力，机动运动能力受到非常大的限制。

智能消防无人机适应性强，发射和回收成本低。无人机发射和回收比较简单、灵活、多样，弹射、滑跑、手掷或由母机带到空中发射，降落时可用拦截网、伞降、滑降等等，这为在复杂地形、烟气很大的环境下，甚至有明火的情况下进行灭火提供了可能。

智能消防无人机安全性高，在进行消防时，人不必冒生命危险，这是智能消防无人机最根本的特点。它能在高危区域执行任务，能在复杂恶劣气候条件下进行工作，能昼夜长时间连续飞行，能够反复出入火灾现场，特别是危险化学品、易燃易爆品、石油天然气等发生火情，对环境和消防员都会带来极大的威胁，智能消防无人机进行灭火就安全的多。

3智能消防无人机的设计和在消防中的应用

智能消防无人机的研究内容包括：分析研究智能消防无人机的总体结构；分析计算可侦测障碍红外线传感装置结构形式和参数；灭火弹发射装置的研究；生物灭火弹的研究；无人机动力、负重、飞行、续航、装弹、信息的反馈，系统技术冲突。

智能消防无人机集成了多种高精度传感器和卓越的控制算法设计，设计的方法是利用拥有拍照、摄影等功能的大型无人机的进行改造；确定可侦测障碍红外线传感装置结构形式和参数；解决灭火弹发射装置的设计；实现灭火弹发射装置的自动发射工作。还要考虑无人机的动力、多系统兼容，信息实施反馈，多方面续航问题。机体和云台完全采用碳纤维材料制造，拥有更轻的重量和更高的强度。环保，无废气，低噪音，不会对操作人员及被施救人员产生心理恐慌。机身动力部分没有任何传统的机械传动结构，可靠性较高。

智能消防无人机可装载专用的消防装备，如：救生圈、防毒面具抛投器、救生绳抛投器、灭火弹抛投器，可实现远程空中抛投，在消防人员无法或不便到达的区域实施快速救援。

智能消防救援无人机系统能按照设置好的程序进行自动或半自动飞行，可以实现远程操控，便捷高效而无需担心人身安全。飞机平台携带摄像、红外及图传装置可进行近距离的空中监控。易保养，使用、维护成本低，可在外场对设备进行充电，保证长时间使用要求；快速布署、即时升空、转场便捷，有效控制飞行成本，飞行器在数分钟内可以实现升空及降落，独有的机身伞形折叠方式，使飞机收纳后宽度缩为原来的1/3，携带方便，让运输及转场更为便捷，使得单位空中巡检飞行成本降到最低。半自主起降,切换到姿态模式或GPS姿态模式下，只需简单的操纵即可轻松操作智能消防无人机的平稳起降。对于森林火灾，智能消防无人机可以空中进行火场监控，对于新发火点和复燃火点更容易监控，为现场指挥员快速反复提供信息。

4智能消防无人机的应用前景

智能消防无人机可以携带生命探测仪、热源探测仪等仪器，从空中对现场进行快速探测处理，为救援赢得宝贵时间，为受救者提供更多的生存可能；当有关人员接到火警报案时，可以迅速做出反应，通过计算机连接到智能消防无人机的接收装置上，远程遥控智能消防无人机，节省出动人员的时间。

智能消防无人机抵达森林，草原火灾面积大，且火势蔓延较快的现场时，自动拉高无人机的飞行高度，通过机身所携带的北斗导航系统，大致定位出火源位置，误差控制在1-2米以内。通过烟尘感应系统，准确定位，并采取相应的制动。当火灾蔓延较快，现场不受人为控制时，智能消防无人机上的温度检测装置会自动发出警告，灭火弹发射装置打开保险，自动发射灭火弹，及时阻止火灾的进一步蔓延扩大，并将火灾现场图、坐标定位图、热源成像图实时发给消防人员，为消防人员赢得最佳的救援时间，减少人员伤亡。

智能无人机在消防领域的地位逐年提升，在失火发现、消防救援、违建查处等领域的优势尤为明显。智能消防无人机能够协助失火发现，一旦发生火灾事故后，无人机可以捕捉直观画面，帮助消防人员掌握火灾的中心位置，快速还原火灾事故发生时的场景，为尽快完成灭火任务提供依据，为火灾事故责任认定提供数据支持。在保护人身安全和参与救灾方面，智能消防无人机有独特的优势，其造价低，方便快捷，还可用于寻找失踪人员，监控逃犯与勘测事故现场等。

参考文献

[1]蒋彪.基于Pixhawk的植保无人机控制系统研究[D].湖北工业大学,2017.

[2]段镇.无人机飞行控制系统若干关键技术研究[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),2014.

[3]宁鑫.四旋翼无人机控制方法研究[D].哈尔滨工业大学,2017.