智能無人機在火災(zāi)監(jiān)測和救援中的應(yīng)用

智能無人機在火災(zāi)監(jiān)測和救援中的應(yīng)用摘要：我國雖然在火災(zāi)撲救的應(yīng)急處理方面取得了突出成績，但針對火災(zāi)頻發(fā)且影響巨大的實際情況，在監(jiān)測及救援方面仍存在很多問題，特別是在應(yīng)對大規(guī)模高層建筑火災(zāi)、化工廠爆炸、油罐爆炸及大型井噴等傳統(tǒng)災(zāi)害的處理方法較少，火災(zāi)前期監(jiān)測和救援需要更多樣化的處理方法和設(shè)備應(yīng)用。由于無人機在火場上方高空飛行，視野寬廣，能夠高效大范圍采集火場信息，而且自身風(fēng)險小，可以大幅避免偵查人員的傷亡，為火災(zāi)現(xiàn)場的救援提供了豐富的處置手段。關(guān)鍵詞：智能無人機；火災(zāi)監(jiān)測；救援應(yīng)用引言無人機不是傳統(tǒng)的有載人載物用途的飛機，無人機是由人或者電腦系統(tǒng)操作的飛行器。其操作便捷、環(huán)境適用性強，無論溫度多么極端氣候多么惡劣，只要有網(wǎng)絡(luò)就可以進行圖像傳輸。另外，無線遙控?zé)o人機的智能化、自動化控制特點在消防滅火救援領(lǐng)域中的應(yīng)用表現(xiàn)為巡查路徑設(shè)計、智能數(shù)據(jù)分析、定點連續(xù)性監(jiān)控、火情獲取，并在分析和監(jiān)控后可以自動制定應(yīng)急方案、快速響應(yīng)機制、火情存檔和取證，以此有效發(fā)揮出先進科學(xué)技術(shù)的防控作用。1智能無人機技術(shù)傳統(tǒng)火災(zāi)檢測主要依靠專業(yè)防火人員對無人機傳回的圖像信息進行判讀，容易發(fā)生誤判或者信息遺漏，且耗費的人力巨大。智能火災(zāi)應(yīng)急處置技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)火災(zāi)分析技術(shù)和人工智能火災(zāi)檢測技術(shù)，同時配合具有高機動性、覆蓋范圍廣、操作方便的無人機，對圖像數(shù)據(jù)實時處理，使火災(zāi)應(yīng)急處置更加自動準(zhǔn)確，效率大大提高。與傳統(tǒng)火災(zāi)檢測技術(shù)相比，智能火災(zāi)應(yīng)急處置技術(shù)還可利用火災(zāi)圖像中的信息，如火焰形狀、紋理以及煙霧等，具有非接觸式、探測范圍大、響應(yīng)時間短、自動處理等優(yōu)點，由于受現(xiàn)場環(huán)境因素的影響較小，該技術(shù)廣泛用于火災(zāi)應(yīng)急處置和災(zāi)后救援。智能無人機搭載可完成各種計算機視覺及深度學(xué)習(xí)等人工智能計算，使無人機具備感知現(xiàn)場環(huán)境、自動辨識各類物體和實時有效反應(yīng)的能力，搭配無人機機載相機可實時獲取圖像信息，通過圖像處理算法進行分析，將采集到的火情數(shù)據(jù)回傳監(jiān)控中心，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，更精確的判斷火情火勢，為滅火救援工作提供決策依據(jù)，提升火災(zāi)處置救援效率。2滅火救援中無人機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢2.1全面、寬闊的視野范圍基于網(wǎng)絡(luò)信息環(huán)境，無人機技術(shù)得到了更多的關(guān)注與重視，使得無人機技術(shù)的日趨數(shù)字化。例如，它可以實現(xiàn)寬帶技術(shù)與數(shù)據(jù)鏈技術(shù)之間的緊密融合，在科學(xué)地應(yīng)用無人機后，能夠獲得更加寬闊的視野范圍。由于不受空間限制，無人機能夠在各個角度與距離，完成勘察任務(wù)，以便火災(zāi)救援人員深入掌握現(xiàn)場的環(huán)境情況。除此之外，依靠無人機技術(shù)，還可以達到整體與局部的拍攝效果，從而為火災(zāi)救援人員提供有效的參考和幫助，體現(xiàn)出救援工作的科學(xué)性與針對性。2.2實現(xiàn)火場情況偵察，為救援提供科學(xué)依據(jù)當(dāng)火災(zāi)出現(xiàn)時，消防員可以借助無人機實現(xiàn)火場情況實時勘察。無人機憑借靈活機動的特點，不會受地理環(huán)境等因素的影響，且在一些特殊的火災(zāi)現(xiàn)場，還可以承擔(dān)情節(jié)嚴(yán)重、危險性大的工作，代替人工偵察，高效率、穩(wěn)定、安全地完成偵察任務(wù)。與此同時，在這個過程中，相較于人工偵察，無人機可以顯著提升工作效率，能夠在很大程度上確保偵察的質(zhì)量，明確火災(zāi)發(fā)生的具體原因和著火點位置，為消防員做出正確、科學(xué)的決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。除此之外，無人機能夠降低消防員的勞動強度，在預(yù)先的偵查工作中，不需要耗費人工成本就可以完成，還能及時、準(zhǔn)確地把握火場災(zāi)情，在一定程度上幫助消防員規(guī)避風(fēng)險。另外，部分火災(zāi)發(fā)生的原因是現(xiàn)場存有化學(xué)物品。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，化學(xué)物品會發(fā)生反應(yīng)，從而產(chǎn)生有毒有害氣體，存在爆炸風(fēng)險，利用無人機可以有效探明現(xiàn)場的情況，獲得關(guān)鍵信息。2.3機動靈活性十分突出由于無人機的一大特征便是體積小，所以，在實際的應(yīng)用過程中，能夠凸顯其機動靈活性的優(yōu)勢和作用。操作人員可以把控?zé)o人機的飛行方向，其應(yīng)用效率會變得更高，可實現(xiàn)實時跟蹤拍攝的效果。與此同時，鑒于無人機自身的反應(yīng)十分靈敏，可以在規(guī)定的時間內(nèi)達到相關(guān)要求，有助于滅火救援工作的有序進行。通過測試無人機的具體運行情況可以獲悉，無人機不會受天氣、起飛條件等各種外部因素干擾，獲得影像的速度非常快，在滅火救援工作中可發(fā)揮很好的作用。3智能無人機在火災(zāi)監(jiān)測和救援中的應(yīng)用3.1集群突破火線突破火線是指利用一切能夠利用的滅火裝備在火強度低、地勢相對平坦、可燃物稀少的地段，迅速撲滅明火，然后實施滅火的方法。突破火線是滅火的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，極易發(fā)生危險，突破火線后人員迅速進入火燒跡地可有效避免傷亡，為此，使用無人機突破火線可較大降低危險。集中所有無人機分（載水、化滅藥劑、滅火彈等），在一點上進行滅火，使之快速出現(xiàn)一處熄滅地段，而后一點兩面實施滅火。（可配合地面滅火隊伍共同實施）。3.2科學(xué)應(yīng)用無人機進行災(zāi)情偵察當(dāng)火災(zāi)事故發(fā)生時，無人機一般可以在以下幾方面開展偵察工作：第一，不需要考慮現(xiàn)場地形和環(huán)境條件，靈活開展偵察工作，對一些隱蔽性、突遇緊急情況的火災(zāi)發(fā)生地，可以利用無人機代替消防人員進行現(xiàn)場偵察，提高偵察效率。第二，利用無人機增強偵察效率。利用無人機可以及時了解火災(zāi)發(fā)生的原因、火災(zāi)類型、火災(zāi)破壞程度，針對性地制定救援對策，提高救援效率。第三，利用無人機可以減少人員傷亡。在一些空間狹小或者空氣稀薄的環(huán)境中，可以采用無人機代替消防救援人員進行火場偵察，有效偵察現(xiàn)場火災(zāi)情況。第四，利用集成勘檢模塊進行監(jiān)測。對于火災(zāi)現(xiàn)場的一些有毒氣體、可燃?xì)怏w可以利用探測儀進行監(jiān)測，以此獲取危險源關(guān)鍵信息，也可以攜帶一些測溫、測風(fēng)速設(shè)備，精確了解火災(zāi)現(xiàn)場的情況。3.3機載輔助救援功能可以在無人機上懸掛簡易的火災(zāi)救護設(shè)備，如防毒面具、纜繩等。如果出現(xiàn)人員困在樓頂?shù)那闆r，無人機則能夠在樓頂給受困人員提供救援設(shè)備，幫助其盡快脫困；其四，機載語音交互功能。可在無人機上設(shè)計大功率揚聲器，方便地面操作人員向困在建筑物中的人員發(fā)送語音提示，幫助其完成逃生；其五，機載強光照明功能。無人機前端可以安裝強光照明系統(tǒng)，保證其與空中監(jiān)控攝像頭的方向一致。在光線受限的環(huán)境中，依靠空中的強光照明，能夠獲得良好的空中拍攝效果。在晚間執(zhí)行任務(wù)時，也能夠利于火災(zāi)現(xiàn)場的照明，進行迅速定位。3.4借助擴展性，投入火場收尾工作無人機的擴展性還能夠使其完成火場救援的后續(xù)收尾工作，實現(xiàn)對后續(xù)火場著火點的監(jiān)控，發(fā)揮預(yù)防火災(zāi)的作用。在火場救援基本完成后，消防部門會利用無人機對火場進行監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)疑似著火點可以及時采取措施。同時，無人機監(jiān)控、拍攝的信息可作為消防員后續(xù)火場救援的重要數(shù)據(jù)支撐，有利于開展資料的整理工作。除此之外，相較于消防員，無人機可以進入人難以到達的火場區(qū)域，拍攝、傳輸此區(qū)域的信息，幫助消防員制定科學(xué)的救援策略。結(jié)束語智能無人機火災(zāi)檢測技術(shù)在火焰檢測實時性等方面的要求非常高，采用傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)，需要人工提取火焰特征，速度慢，無法實現(xiàn)實時檢測等問題。利用機器學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)化了火焰圖像檢測過程，但在無人機機載平臺硬件設(shè)備上的運行速度難以滿足實時性要求。參考文獻[1]徐鑫.基于無人機的森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].武漢理工大學(xué),2019[2]周子肖,朱嘉林,程進,李光東,劉寶宇,王駿琦,常創(chuàng)創(chuàng),姚宇軍,程景華,孫瑞卿,馮平平,