無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)作用和應(yīng)用

無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)作用和應(yīng)用摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)新興科技的成果轉(zhuǎn)化以及綜合災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范的標(biāo)準(zhǔn)與要求不斷提高，無(wú)人機(jī)應(yīng)用防災(zāi)難、救災(zāi)以及應(yīng)急管理中的作用越來(lái)越明顯，使用的頻率越來(lái)越高，使用的方式也更加多樣化。依據(jù)靈活機(jī)制、不受拍攝環(huán)境以及地域限制的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，無(wú)人機(jī)在各種應(yīng)急檢測(cè)與救援中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。至今為止，我國(guó)各個(gè)地區(qū)科研機(jī)構(gòu)與應(yīng)急管理部門在多次重大災(zāi)害應(yīng)對(duì)處理中，針對(duì)無(wú)人機(jī)的有效應(yīng)用進(jìn)行實(shí)踐與探索，為我國(guó)各種災(zāi)難、災(zāi)情的信息收集、獲取以及應(yīng)用提供了一個(gè)全新的途徑。關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)；搶險(xiǎn)、救災(zāi)；作用；應(yīng)用引言突發(fā)的自然災(zāi)害以及城市突發(fā)事件發(fā)生的頻率較高，對(duì)于人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的威脅，同時(shí)對(duì)城市建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展均起到一定程度的阻礙作用。特別是一些大型的自然災(zāi)害，人們的抵擋能力十分有限，在災(zāi)害發(fā)生后，交通受阻、通訊中斷、二次災(zāi)害接連發(fā)生等情況之下，無(wú)人機(jī)對(duì)于搶險(xiǎn)、救災(zāi)的作用逐漸凸顯出來(lái)，無(wú)人機(jī)在一定條件下可以跨越山川河流，可以承載通訊設(shè)備，可以探測(cè)生命體的存在等，作用明顯，優(yōu)勢(shì)顯著。在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中將本身的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，對(duì)災(zāi)情進(jìn)行偵查，實(shí)施測(cè)繪建模以及實(shí)戰(zhàn)指揮等方面發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。為了進(jìn)一步培養(yǎng)一專多能的復(fù)合型救援人才，一些高等院校開始關(guān)注“教學(xué)、科研以及實(shí)戰(zhàn)”等一體化發(fā)展模式，為擁有系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)操作專業(yè)人才隊(duì)伍的建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。無(wú)人機(jī)發(fā)展與應(yīng)用的技術(shù)支持與類型1.1技術(shù)支持隨著我國(guó)各個(gè)科技領(lǐng)域的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸成熟，機(jī)載設(shè)備的體積越加小型化發(fā)展，防撞能力不斷提升，信號(hào)的自動(dòng)傳輸能力不斷增強(qiáng)，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍越加廣泛。目前而言，無(wú)人機(jī)行業(yè)中關(guān)于民用無(wú)人機(jī)主要有三點(diǎn)核心技術(shù)：（1）無(wú)線遙感技術(shù)：無(wú)線遙感技術(shù)指的是利用計(jì)算機(jī)程序或者是無(wú)線電遙感設(shè)備成功實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的操控以及信息的獲取。（2）感知避讓技術(shù)：指的是無(wú)人機(jī)能夠通過(guò)自身所攜帶的傳感器對(duì)當(dāng)前飛行區(qū)域內(nèi)實(shí)施探測(cè)，探查是不是存在飛行沖突，任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中規(guī)避障礙物，盡可能的避免碰撞情況的發(fā)生，保證無(wú)人機(jī)機(jī)身的安全。（3）無(wú)人機(jī)航拍攝影技術(shù)。無(wú)人駕駛飛機(jī)作為一個(gè)飛行平臺(tái)，利用自身攜帶的遙感設(shè)備來(lái)獲取拍攝范圍內(nèi)的信息，然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)所收集的各種信息進(jìn)行研究與分析，根據(jù)一定的精準(zhǔn)度比例要求，制作所需的圖像。1.2無(wú)人機(jī)的類型1.2.1大中型無(wú)人機(jī)一般來(lái)講，中型無(wú)人機(jī)的起重量在600千克以上，大型無(wú)人機(jī)起飛重量在1噸以上，有的甚至重量達(dá)到數(shù)十噸。這些無(wú)人機(jī)一般采用的都是固定翼氣體動(dòng)布局、活塞/重油/渦槳/噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、滑跑正常起降的方式，具有長(zhǎng)航時(shí)、大升限、全天侯、高載荷以及多任務(wù)等特點(diǎn)。例如：在河南省鞏義市米河鎮(zhèn)災(zāi)區(qū)應(yīng)急通訊保障搶險(xiǎn)、救援過(guò)程中，應(yīng)急管理指揮部及時(shí)出動(dòng)應(yīng)急救災(zāi)型無(wú)人機(jī)就是大型固定翼無(wú)人機(jī)的一種，該無(wú)人機(jī)在當(dāng)年的7月21日14時(shí)22正式從貴州安順起飛，在次日22日早上6時(shí)左右返回，無(wú)人機(jī)全程飛行16個(gè)小時(shí)左右，往返上千千米，在災(zāi)區(qū)中的重點(diǎn)任務(wù)區(qū)在空中停留的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)，通過(guò)利用現(xiàn)代化高科技成功解決了有人飛機(jī)駕駛長(zhǎng)時(shí)間疲勞駕駛、夜間駕駛等問(wèn)題。1.2.2小型無(wú)人機(jī)小型無(wú)人機(jī)指的是起飛重量在50千克的無(wú)人機(jī)，其一具有固定翼滑跑常規(guī)起降方式，其二具有也有直升機(jī)型或者是多旋翼型垂直起降無(wú)人機(jī)。小型無(wú)人機(jī)的尺寸適中，起飛重量也十分輕巧，完全可以用于一線部署、起降便利以及快速反應(yīng)等類型的搶險(xiǎn)、救災(zāi)任務(wù)。例如：中國(guó)航天科工三院海鷹航空公司推出的“HW-350小型長(zhǎng)時(shí)航時(shí)無(wú)人機(jī)”來(lái)講，該飛機(jī)的起飛重量在240千克，最大任務(wù)載荷達(dá)到50千克，在承載20千克任務(wù)載荷在空中停止的時(shí)間可以達(dá)到26個(gè)小時(shí)，同時(shí)可以滿足6000米的高空飛行，可以有效避開低空中的障礙物。該無(wú)人機(jī)制造成本較低，航行時(shí)間較長(zhǎng)，部署靈活，效費(fèi)比較高以及可一站兩機(jī)搭配合作進(jìn)行搶險(xiǎn)、救災(zāi)工作的開展，對(duì)于跑道的要求也不高，在標(biāo)準(zhǔn)的通航跑道，或者是戶外開闊的公路上都可以完成起飛任務(wù)，能夠高效、高質(zhì)量的完成災(zāi)害監(jiān)測(cè)、應(yīng)急通訊以及航空測(cè)繪等多項(xiàng)搶險(xiǎn)、救災(zāi)等救援任務(wù)。1.2.3微型無(wú)人機(jī)微型無(wú)人機(jī)指的是起飛重量不超過(guò)50千克的無(wú)人機(jī)，人們?cè)谑忻嫔辖?jīng)常看到的消費(fèi)級(jí)多旋翼無(wú)人機(jī)就屬于微型無(wú)人機(jī)的一種，甚至有的微型無(wú)人機(jī)只有手掌大小的體積，公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)工作人員可以隨身攜帶，到達(dá)救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)之后可直接快速安裝與使用。實(shí)現(xiàn)近距離火災(zāi)情況的航空偵察、災(zāi)害評(píng)估以及通訊應(yīng)急等，同時(shí)協(xié)助生命探測(cè)儀與次生災(zāi)害預(yù)警開展高效作業(yè)。2.無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中的作用2.1對(duì)整個(gè)災(zāi)區(qū)廣域監(jiān)測(cè)我國(guó)本就是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，主要地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地主要集中在山川、河流等地區(qū)，自然氣候也是復(fù)雜多變，非常容易受到云霧方面的影響。一些衛(wèi)星或者是普通航攝遙感所拍得到影響分辨率較低。而無(wú)人機(jī)卻可以實(shí)現(xiàn)低空飛行，近距離進(jìn)行航拍，不受云霧環(huán)境的影響，得到的影像分辨率是比較高的。同時(shí)，能夠在空中保持較長(zhǎng)時(shí)間的停留以及大范圍的機(jī)動(dòng)、靈活便捷。可以在第一時(shí)間對(duì)受災(zāi)其區(qū)域的災(zāi)后實(shí)施大范圍的受災(zāi)情況、交通情況以及潛在災(zāi)害發(fā)生情況等方面信息的收集與分析提供一個(gè)更加精準(zhǔn)、可靠的支撐，同時(shí)針對(duì)搶險(xiǎn)、救災(zāi)人員的人身安全給予更高程度的保障。2.2緊急航測(cè)航拍自然災(zāi)害本身就具有突發(fā)性的特點(diǎn)，對(duì)于災(zāi)害應(yīng)急救援的關(guān)鍵就是反應(yīng)速度，如何能夠在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)災(zāi)情信息有一個(gè)全面、精準(zhǔn)的掌握并制定出最佳搶救方案，如何進(jìn)一步提高救援的效率等各個(gè)方面都起著非常重要的作用。無(wú)人機(jī)本身具有備戰(zhàn)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、機(jī)動(dòng)靈活、影像分辨率高、應(yīng)用成本低以及安全性能高等多項(xiàng)特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)災(zāi)后的高危空域作業(yè)，尤其是在信息中斷后，公路交通受阻的情況下，無(wú)人機(jī)可以跨越山河，深入災(zāi)區(qū)腹地實(shí)施近景航拍，幫助公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)指揮中心在第一時(shí)間內(nèi)對(duì)整個(gè)公路受阻的情況有一個(gè)全面、細(xì)化的了解。2.3應(yīng)急通信保障建立在災(zāi)害救援過(guò)程中，針對(duì)信息的收集與實(shí)時(shí)傳送這一重要環(huán)節(jié)，無(wú)人機(jī)將自身優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)。地震、暴雨以及大風(fēng)等各種不同的自然災(zāi)害非常容易造成通訊線路中斷，導(dǎo)致災(zāi)區(qū)的信息無(wú)法在第一時(shí)間傳播出去?；诖?，無(wú)人機(jī)搭載空中通訊基站系統(tǒng)，與空中組網(wǎng)、高點(diǎn)中繼等技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)很好的對(duì)接與融合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像、語(yǔ)言、數(shù)據(jù)等信息實(shí)現(xiàn)一個(gè)上下貫通，橫向串聯(lián)、可視指揮以及幫助救援指揮部構(gòu)建“空天地”為一體的應(yīng)急通信保障體系。同時(shí)，還可以為災(zāi)區(qū)災(zāi)民提供應(yīng)急通訊服務(wù)，讓災(zāi)區(qū)群眾及時(shí)向?yàn)?zāi)區(qū)外的家人、朋友報(bào)平安。2.4前沿直接支援就好比是空軍開展近距離支援作戰(zhàn)一樣，類似于HW-350這樣的小型長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)以及各種微型無(wú)人機(jī)以及各種型號(hào)的微型無(wú)人機(jī)，可以直接將其部署到遭遇災(zāi)難的地區(qū)，甚至可以直接將其分配到搶險(xiǎn)、救災(zāi)的隊(duì)伍之列，隨叫隨到、隨時(shí)飛行以及直接支援局部災(zāi)情評(píng)估、被困人員解救情況以及遇難人員的搜尋等多方面的工作，同時(shí)承擔(dān)起空中喊話、空中照明等十分重要的輔助角色。3.無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中的作用與應(yīng)用自然災(zāi)害的發(fā)生是人力無(wú)法阻擋的，在一些大型自然災(zāi)害面前，例如地震、滑坡、泥石流、洪水以及冰雪災(zāi)害等。上述大型自然災(zāi)害都有離不開各方的救援力量以及大型救援設(shè)備的使用，特備是在這些大型設(shè)備深入重災(zāi)區(qū)的時(shí)候，公路就成為救援力量與災(zāi)區(qū)人民之間連接的生命線，是首先需要完成的搶險(xiǎn)、救災(zāi)任務(wù)，道路必須打通。針對(duì)道路存在的堵塞、塌方等情況實(shí)施清理的時(shí)候，首先需要針對(duì)堵塞與塌方體實(shí)施360度勘測(cè)，確定塌方的體積、數(shù)量以及周圍的地質(zhì)情況，有效預(yù)防在清理過(guò)程中發(fā)生二次坍塌的情況，還可以對(duì)公路災(zāi)區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)情況有一個(gè)及時(shí)、有效的了解與掌控，為應(yīng)急搶險(xiǎn)、救災(zāi)人員提供精準(zhǔn)、及時(shí)的判斷信息，保證搶險(xiǎn)、救災(zāi)人員做出正確的判斷，例如：確定需要出動(dòng)的救援人數(shù)、需要應(yīng)用的救援設(shè)備，該如何選定救援路線等，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用都可以為其探測(cè)出精準(zhǔn)、有效的數(shù)據(jù)，保證公路搶險(xiǎn)、救援工作的速度與效果。3.1無(wú)人機(jī)公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中因應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)3.1.1準(zhǔn)備時(shí)間短，不受地形約束無(wú)人機(jī)本身個(gè)頭較小、體積輕巧便捷，一般不需要耗費(fèi)大量的人力就可以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，可以非常容易的將其帶到公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)的第一現(xiàn)場(chǎng)，在5-10分鐘內(nèi)就可以完成組織，針對(duì)災(zāi)區(qū)公路以及附近的地形、地貌實(shí)施飛行探測(cè)，如下圖1所示。3.1.2飛行距離遠(yuǎn)，觀測(cè)范圍廣泛通常來(lái)講，無(wú)人機(jī)的飛行半徑能夠達(dá)到3千米，飛行的高度能夠達(dá)到300米，探測(cè)視野十分開闊、觀測(cè)區(qū)域覆蓋面積大，對(duì)于道路受阻、阻斷的情況以及周圍受災(zāi)情況可以一覽無(wú)余的囊落在探測(cè)范圍內(nèi)，同時(shí)可以做到將探測(cè)信息同步反饋到現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的接受設(shè)備中，為搶險(xiǎn)、救災(zāi)工作提供精準(zhǔn)、有效數(shù)據(jù)。圖1

無(wú)人機(jī)執(zhí)行探測(cè)任務(wù)3.1.3角度不受限制，觀測(cè)效率高無(wú)人機(jī)針對(duì)公路受阻路段的觀測(cè)遠(yuǎn)比人工親自探測(cè)在效率上要高很多，節(jié)約了較多的人力與時(shí)間。一般在人力監(jiān)測(cè)的時(shí)候往往會(huì)遇到道路堵塞，無(wú)法前行的問(wèn)題，不能及時(shí)對(duì)災(zāi)區(qū)公路的情況進(jìn)行了解，也不能站在最佳的觀測(cè)點(diǎn)上，受地形、地貌的影響對(duì)不能實(shí)施全方位的探測(cè)，探測(cè)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)非常高。無(wú)人機(jī)恰恰就可以實(shí)現(xiàn)高空多角度、多斷面，針對(duì)公路阻塞的實(shí)際情況實(shí)施觀測(cè)，還能夠最大限度的貼近危險(xiǎn)點(diǎn)實(shí)施觀測(cè)，不僅節(jié)約了大量的時(shí)間，還提高的搶險(xiǎn)、救災(zāi)的工作效率，同時(shí)還有效降低了傷亡發(fā)生的比例。3.1.4高科技應(yīng)用下，提供更多數(shù)據(jù)支撐無(wú)人機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)紅外測(cè)量?jī)x、成熱像儀等小型先進(jìn)設(shè)備的搭載。測(cè)量?jī)x器能夠針對(duì)受阻、塌方公路路段實(shí)施測(cè)量，在第一時(shí)間內(nèi)快速將數(shù)據(jù)反饋到位，計(jì)算出體量，給災(zāi)區(qū)公路應(yīng)急搶修提供有利數(shù)據(jù)支撐。為了進(jìn)一步爭(zhēng)取更多搶險(xiǎn)、救災(zāi)的時(shí)間，可以充分應(yīng)用無(wú)人機(jī)承載熱成像儀對(duì)公路塌方體實(shí)施探測(cè)、掃描，掃描塌方體內(nèi)是不是存在被困人員，一旦發(fā)現(xiàn)存在被困人員，可以在第一時(shí)間內(nèi)制定最佳搶救方案，實(shí)施搶險(xiǎn)、救援工作的高效開展。如下圖2所示。圖2

無(wú)人機(jī)觀測(cè)成像3.2無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中應(yīng)用的劣勢(shì)通過(guò)近幾年無(wú)人機(jī)的實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)積累的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗(yàn)可以了解到，雖然無(wú)人機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，但是也存在一些缺陷。3.2.1無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能不強(qiáng)一般而言，自然災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候，都會(huì)伴隨十分惡劣的天氣，在惡劣的天氣下無(wú)人機(jī)的作用就不能有效凸顯出來(lái)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)本身體積小的這一優(yōu)勢(shì)在惡劣天氣環(huán)境中成為限制其功能發(fā)揮的劣勢(shì)。由于體積比較小，無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能比較差，在強(qiáng)風(fēng)天氣下不能充分發(fā)揮出本身的優(yōu)勢(shì)功能，任務(wù)完成率不高。建議在有強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)的公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)過(guò)程中，將無(wú)人機(jī)的飛行高度采用手動(dòng)操作使其降到安全飛行范圍內(nèi)。3.2.2對(duì)于天氣條件的要求較高有的山嶺重丘地區(qū)，往往在降雨天的時(shí)候會(huì)伴隨大霧天的出現(xiàn)，受大霧天的影響，無(wú)人機(jī)所拍攝的影像效果就會(huì)遜色很多，同時(shí)無(wú)人機(jī)的自身安全系數(shù)也不能得到有效保證。因此，建議在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)的時(shí)候，需要實(shí)時(shí)對(duì)災(zāi)區(qū)的天氣情況進(jìn)行檢測(cè)，操作人員需要提前對(duì)天氣情況進(jìn)行預(yù)判，如果天氣的能見度還沒(méi)有0.5英里，不建議應(yīng)用無(wú)人機(jī)飛行。3.2.3續(xù)航能力不高一般普通民用的無(wú)人機(jī)的動(dòng)力來(lái)源主要是依賴電池，雖然也有燃動(dòng)力的無(wú)人機(jī)，但是這種燃動(dòng)力的無(wú)人機(jī)體積會(huì)大很多，造價(jià)較高。普通民用無(wú)人機(jī)的電池持續(xù)飛行能力在30分鐘內(nèi)，在空中停留的時(shí)間比較短。這一問(wèn)題的解決，需要進(jìn)一步研究與尋找待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)且十分耐用的電池能源，或者是對(duì)無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)實(shí)施優(yōu)化升級(jí)，進(jìn)一步降低電池電能消耗。結(jié)束語(yǔ)綜上所述，無(wú)人機(jī)作為一種新興的觀測(cè)工具，將其應(yīng)用在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中的應(yīng)用還是非常大的，雖然也有一定的缺陷，但是在科技不斷發(fā)展與創(chuàng)新之下，在續(xù)航時(shí)間方面，自身對(duì)于危險(xiǎn)的規(guī)避方面等逐漸得到優(yōu)化與完善，燃料動(dòng)力的大中型無(wú)人機(jī)在對(duì)抗風(fēng)力性能方面也有不小的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)本身的缺點(diǎn)會(huì)隨著科技的發(fā)展不斷完善。無(wú)人機(jī)設(shè)備的普及以及相關(guān)功能的優(yōu)化與完善，必然推動(dòng)無(wú)人機(jī)在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中的應(yīng)用，使得無(wú)人機(jī)可以在巡檢過(guò)程中大顯身手，在公路搶險(xiǎn)、救災(zāi)中提供更加高效的先進(jìn)技術(shù)與信息支持，也進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)管理向著信息化、科技化的方向邁進(jìn)一大步。參考文獻(xiàn)[1]李穎.無(wú)人機(jī)和衛(wèi)星遙感技術(shù)在長(zhǎng)江河道監(jiān)測(cè)中的