中国科技信息2020年第2期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jan.2019
-74-◎61万～200万
人类社会的进步，使火灾变得更加频繁且越来越复杂，随着这些年无人机技术的发展，将无人机技术融入消防灭火逐渐变成必然。消防救援采用无人机主要有以下几点原因：一、对火场及火场周围环境信息十分匮乏，现阶段我们收集信息主要是通过周围知情人及目击者的口述，加上救援人员的经验，来推断得出起火原因等。这些信息的准确性，可用性不高会导致不能准确地得出正确结论，影响救援工作进行，甚至还会对救援者和被救援者的生命构成威胁。二、无人机采集信息和进行救援成本更低，不会造救援人员的生命威胁，反而通过分析无人机采集到的信息来制定合适的救援计划。系统总体方案设计无人机采用的是多旋翼无人机，多旋翼无人机是由三个及三个以上旋翼提供全方位空间动力，可实现垂直起降的无人驾驶飞行器。采用这种无人机的原因是：首先多旋翼无人机飞行稳定且可在空中实现悬停，转向等多种动作可完成所需的飞行任务，根据实验结果表明6旋翼或8旋翼无人机在被破坏1到2个机翼时可以正常飞行，更加符合我们救援的实际需求；其次多旋翼无人机是垂直起降，不受场合限制机动灵活；再次多旋翼无人机操作简单，泛用性强；最后就是多旋翼无人机的零件可替换性高，我们可以更具不同的救援需求、不同的救援环境给无人机搭载不同的救援模块。无人机整体是由飞机机体、飞控系统、能源系统及救援模块等多个部分组成。无人机的动力来源分为电动和燃油两种，由于我们的目的环境是高温燃烧环境，考虑到无人机自身温度及有可能发行业曲线linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2020.02.029可替代度影响力可实现度行业关联度真实度生坠落事件形成二次事故。我们采用电动驱动。 飞控系统设计飞行控制电路是一架无人机进行工作的核心，指挥无人机完成起飞、降落、转向、悬停等动作的必备部分。我们采用的是能够支持多轴多旋翼的APM开源飞控方案，Atmega2560作为MCU为APM的控制核心，PPM解码芯片采用Atmega168监视模式通道，来实现手动模式和自动模式的快速切换。惯性模块采用单轴双轴和多轴加速计综合组成，通过测量三个加速计的数据进行分析综合得出无人机的实施飞行姿态。除此之外还有导航模块，压力计和磁力计等信息采集模块，提供信息给MCU进行计算。其中APM对无刷电机的控制采用PID控制，通过导航级PID控制无人机在给定速度下的高度来计算俯仰角、横滚角和油门，控制级PID根据导航级PID的数据分析出无人机当前的飞行姿态，据此将控制量转换为PWM输入到电调对无刷电机进行控制，进而实现对无人机的俯仰角、横滚角和油门的控制。无人机机体结构设计无人机的基体结构可以采用共轴双旋翼无人机，就是在一个轴上装两个转动方向相反的桨叶，同轴上的两个电机相反连接，且调整下方的升力略小于上方。虽然这样会在一定于昕民1 许 谨2 郭丰伟1 田方琦11.沈阳航空航天大学 自动化学院；2.沈阳航空航天大学创新创业学院于昕民，男，本科。专业：自动化。基金项目：大学生创新创业项目编号201910143530基于无人机的消防灭火系统设计人类社会的进步，使火灾变得更加频繁且越来越复杂，随着这些年无人机技术的发展，将无人机技术融入消防灭火逐渐变成必然。本文提出了一种新型的消防无人机的设计方案，方案包括无人机飞控系统、飞机机体和消防救援模块三部分。实现无人机在多种消防救援需求下的应用。
无人机技术在消防灭火救援中的运用研究
摘要：无人机作为信息技术飞速发展的产物，在我国消防救援领域得到了较为广泛的应用。在消防灭火救援工作过程中应用无人机开展信息收集、高空侦察等相关辅助工作，可以使一线消防救援人员及时掌握火灾处置现场的实时动态，为及时控制火势蔓延、快速完成火灾处置工作奠定信息基础。
关键词：无人机技术；消防灭火救援；运用研究
1无人机结构
无人机即无人驾驶飞机，其原理是借助无线电遥控实现自动移动，利用自备控制程序实现相关操作。无人机体积较小，造价相对较低，且对相关场地和环境无较高要求，使用起来非常方便。无人机能够通过无线电图像系统传输相关现场环境资料，且有的无人机能够自行规划飞行航线，落实相关图像的采集和传输。当前市场上的无人机品牌和用途众多，但不管是哪种无人机都需包含自动驾驶系统、GPS导航系统、无线电实时图像传输系统、飞行系统、空中视频监视系统、地面指挥与控制系统等。在上述多个系统的共同作用下，就可以保证无人机的稳定、高效工作。无人机技术在消防灭火救援中的运用，不仅能使相关人员的生命安全得到保障，也能使灭火救援工作更顺利完成。
2无人机类型
当前，市面上的无人机种类较多，按平台构型可分为多旋翼无人机、无人直升机、固定翼无人机三大平台，其他小种类无人机平台还包括了无人飞船、扑翼无人机和伞翼无人机等；根据用途可分为消费级、民用和军用无人机三类；根据任务高度则可分为中空无人机、低空无人机和超低空无人机。在消防灭火救援行动中应用的无人机还可按照动力分为电动与油动两类。电动无人机的动力源泉为自身携带的锂电池，而油动无人机的动力来源则是柴油或汽油。据现有实验、报道显示，在应用实践中油动无人机具有明显长于电动无人机的续航能力，但电动无人机的安全性比油动无人机更高。
3在灭火救援处置过程中无人机的意义
3.1能够确保在多个障碍处置现场能够实现灵活转向 在国内，小型无人机已被越来越多地用于各种灭火救援的实战处置工作。实际上，在实战处置过程中，无人机最大的优势就是它本身的灵活性，它可以保证在有大量障碍物的处置现场中，可以实现灵活转弯，并同步开展拍摄和侦查工作。尤其是在处理交通事故和山体滑坡等地质灾害时，它具有这一得天独厚的优越特性，这让它成为我国现代灭火救援工作中必不可少的信息侦查设备。
无人机在消防灭火救援工作中的应用研究
1. 引言
1.1 背景介绍
消防灭火救援工作是保障人民生命财产安全的重要任务，然而传统的灭火救援方式存在着效率低、安全性差等问题。随着科技的不断发展，无人机技术逐渐应用到消防领域，为灭火救援工作带来了新的可能性。
通过对无人机在消防灭火救援工作中的应用研究，可以更好地了解其在提高灭火效率、降低人员伤亡、扩大救援范围等方面的优势。同时也可以深入分析无人机在实际案例中的应用情况，探讨其在解决消防灭火工作中所面临的技术挑战和不足之处。【背景介绍】
1.2 研究意义
无人机在消防领域的应用也有助于提高消防队伍的整体作战能力和应对突发事件的能力。通过对技术的不断改进和完善，无人机可以承担更多复杂任务，为消防人员提供更多选择和支持。对无人机在消防灭火救援工作中的应用研究具有重要的实践意义和社会意义，对于提升整个社会的消防安全水平具有重要意义。
2. 正文
2.1 无人机在消防灭火中的优势 1. 快速响应：无人机具有快速响应的能力，可在接到指令后立即起飞并前往火灾现场，减少了人力物力的浪费，提高了灭火效率。
2. 高空作业能力：无人机可以轻松飞到高空，俯视整个火灾现场，为指挥员提供详细的情况反馈，有助于及时采取有效的灭火措施。
3. 视角广阔：无人机配备高清摄像头和红外传感器，可以提供高清实时图像和红外热成像，帮助消防人员更好地了解火情，准确定位火点位置。
4. 安全性高：无人机可以代替消防人员进入危险区域，避免人员伤亡风险，保障救援人员的安全。
5. 灵活多样：无人机可以根据需要配备不同的灭火装置，如水雾喷射、干粉喷射等，应对不同类型的火灾，具有较强的适应性和灵活性。
2.2 无人机在消防救援中的应用案例
无人机在消防救援中的应用案例可以说是越来越普遍和广泛。其中一个成功的案例是2019年澳大利亚的山火灾情。当时，澳大利亚政府利用无人机进行消防灭火救援工作，成功控制了火势扩大的速度，并及时疏散了受灾群众。无人机的高空俯瞰和红外线热成像技术可以快速准确地掌握火情燃烧位置和火线方向，帮助指挥员做出及时的应对措施。
无人机在建筑消防灭火救援中的应用研究
无人机因其轻便、速度快、体积小等优点而受到专家们的青睐，被广泛地用于救援。在某些特定的环境下，使用无人机不但可以帮助消防救援人员完成灭火任务，还可以极大提升救援工作成功率，在消防救援领域有着广阔的应用前景。通过对无人机在建筑消防灭火中高效运用方法的研究，可以更好发挥其功能和价值，这对提升消防救援工作质量和效率，具有重要的理论和现实意义。
关键词：无人机；建筑消防；灭火救援；应用方法
随着人们生活水平的不断提高，消防安全隐患也日益增多。为了满足不同类型的火灾扑救需要，快速对火灾现场进行评估并实施营救是十分重要的工作步骤。无人机设备可以与消防员协作，将救援工作的实施效果发挥到极致。无人机设备具有更强的侦察和救援能力，飞行方式更加灵活，在火灾扑救工作中起到了很好的辅助作用。
一、应用于建筑消防灭火救援的无人机技术特性
（一）智能化
为了使无人机能够完成各种灭火任务，必须对其进行智能化的控制。采用智能控制系统，不仅可以让无人机在火场作业时，最大限度收集到火情信息，而且可以实现多功能的展示。无人机和智能技术的融合，极大提高了无人机的自主控制能力，即使是在危险的火场中，它也能按照预先设定的步骤进行正确的判断和分析，同时也能消除人为操作时的误判，让无人机能够在智能操作系统下做出科学反映和应对，从而极大提高无人机的安全性。
（二）稳定性
将无人机应用在消防灭火救援工作中，不仅满足了消防救援人员的任务需要，同时也可以更有效保障救援人员的人身安全，使整个现场局势变得更加可控。如果现场温度较高，且风速很大，则形势更易变化，若火势无法控制，将严重威胁消防员的人身安全。
（三）可靠性
对突发大火的事故现场开展救援工作时，救援人员不仅要应对不同的情形，还要充分考虑到风力、烟尘含量、气温、防水性等因素，在运用无人机时，一定要把事故现场的所有条件都考虑进去，其中主要因素如下：一是抗风性，南方城市经常刮东南风和西北风，沿海地区的风速有很多差异，所以在正常航行时，也会受到大风的干扰。为了提高工作的稳定性，抗风性就必须提高。要使无人机在火灾救援高难度条件下正常工作，其机体及内部操作系统必须具备在高温下工作的能力[1]。通常情况下，无人机的排气管都会有火星，而且还会发出噪音，这对操作和维修有很高要求，万一无人机在空中不稳定坠落，有可能引起火灾和爆炸，在这种情况下，无人机飞行平台必须要有耐热性能，这样才能深入到事故现场进行有效救援。
