无人机技术在消防通信中的应用探索

张新伟

摘 要：无人机技术已经逐步应用于消防领域，专业消防无人机可为消防工作提供极大的助力，目前消防救援机构基本都在部署消防无人机，而其主要作为消防应急通信的支撑手段，当然其也可以为消防工作提供一些其他帮助，本文重点就无人机技术在消防通信当中的应用展开分析探索，探索了无人机在消防领域的具体应用场景，并重点就消防通信方面探讨了无人机的应用方式，指出其可以作为空中基站为受灾区域提供通信服务，也可以作为消防通信系统前端设备，按物联网方式组网，为消防应急指挥提供技术支持。

关键词：无人机技术;消防无人机;消防通信;应用场景

随着消防救援任务不断加重，对消防通信保障要求越来越高，当发生灾害或事故，可能导致通信系统遭到破坏，而紧急情况下，消防的反应速度将决定救援效果，移动信号通常需要依靠基站传送，紧急情况下设立基站并不现实。因此，为了保障消防通信顺畅，无人机成为一种非常关键的装备。如何通过无人机技术构建起消防通信，这值得加强研究。

一、消防无人机概述

（一）消防无人机简述。消防无人机是当前消防救援机构的新朋友，消防无人机耐高温，会灭火，智能化，无需跑道可垂直起降，可在灾害事故现场自由穿梭，可为消防指战员提供通信应急保障。从通信的角度来讲，消防无人机将类似于空中基站，当其飞到一定高度甚至将具备准卫星的应用特征，在其上加载通信模块，可实现较为广泛的区域覆盖，实现目标区域通信保障工作，而且无人机平台的成本并不高，相比较于卫星，简直九牛一毛，而且可以重复使用，可返回升级，使用维护都非常方便。目前消防通信基本已有的通信手段是卫星通信、地面有线通信和蜂窝网络，其中卫星是最常用也最有保障的，无人机若作为基站进入消防通信领域，将提供更多的可能性，在灾难下进行应急通信保障显然具有典型价值意义。

（二）消防无人机的应用场景。从消防救援机构的实战需求上来讲，消防无人机投入实战中可实现如下功能。其一，消防侦察，当灾难发生时，利用无人机进行侦察，可无视地形和环境，相比派遣消防员进入现场侦察更加安全高效，面对复杂灾害现场，侦察小队根本无法进入，无人机则可以代替，无人机侦察的效率更高，可以第一时间查明灾害事故的关键因素，以便指挥人员正确决策。其二，消防无人机可针对瞬息万变的灾害事故现场进行跟踪监测，尤其是在救援和处置事故过程中，无人机追踪检测，可以精准提供灾情变化实际情况，以便于指挥部实时掌握动态情况，从而快速决策，最大限度降低损失。其三，消防无人机可实现辅助救援，无人机可以携带一些关键器材进入灾害事故现场，可以空投物资，当携带扩音器，则可以远程喊话，指挥受灾人员撤离，或给予消防员指令，可充当临时基站，建立无线通信链路，可应急测绘，航拍测绘，将灾害事故现场情况随时向指挥部发布。其四，辅助监督，利用无人机航拍设备对现场进行全面实时的监控，并存储现场灾情图像，并且可将监控视频与其他安防或消防检控系统连接起来，实现数据信息共享。

二、消防无人机在消防通信中的应用

（一）典型消防无人机架构。一个无人机架构，有机体，通常为四轴无人机，其内集成控制器、通信模块和外部设备如高清可见光摄像头、红外热像仪、抛投设备、扩音器等，配套设备包括地面站点和无人机作业车等，其中控制器主要控制无人机姿态、外部设备作业，通信模块则是基于地面站点通信的核心模块。红外热像仪透过烟雾发现火点对消防员提供有利帮助，高清可见光摄像头进行远程拍照、摄像，防抖防摔，可以为远程指挥车提供现场高清、多角度视频资料，控制器依据相应算法可自动计算火场面积。智能传感器，如气体传感器，可以识别火灾现场一氧化碳等有害气体，扩音器的声音强度在100m范围内可达到80dB以上，接收范围在5公里，可用于灾害事故现场秩序指挥和疏散指挥。抛投装置可携带多种物资多次投放，可确保救援物资第一时间到达。通信模块低延时，支持位置信息、姿态数据、巡检数据实时回传，并在地面站显示，地面站则将实时数据信息上传指挥部，实现高效指挥。

（二）无人机在消防通信中的具体应用方式。无人机在消防通信中的应用例子，如波多黎各遭遇强烈台风灾害后，AT&T公司在波多黎各投放了“飞牛”无人机为当地提供紧急4G信号，每个无人机可以提供覆盖36平方公里区域的信号。诺基亚公司更进一步，将警察和消防车辆变为指挥控制中心，帮助救援者在紧急时刻更为迅速地做出决策，由此消防车就有了自己的4G网络，可以在方圆50公里内支持移动信号。消防人员发射无人机，通过无人机上的外设对现场进行实时监控，并随时通过通信模块将数据上传。具体来看可以让无人机搭载局域网单元，可以在灾害事故现场搭建空间局域网，提供信息服务，有效支撑现场调度指挥。当然这需要无人机搭载相应的设备，把无人机作为空中移动基站来使用。

目前国内消防通信应急保障中，无人机是主要设备，布控球也是关键图传设备。在具体的应用中，为了发挥无人机最大的优势，按如下思路考虑。即消防救援机构辖区内若出现灾害事故，应急指挥车辆赶赴现场附近，放飞无人机侦察灾害事故现场实际情况，并将现场图像实时回传至无人机操控手旁边的监视器，数据进一步分发给指挥车和指挥中心，为了方便无人机操作，以及数据的接收发送，需要在现场架设无线遥控天线以及图传接收天线用以扩大通信范围。

基于上述思路，构筑如下系统，包含无人机（设备集成），应急通信车。传輸链路，可按如下方式构建，前端以应急指挥车为节点，无人机由应急指挥车携带，通过无线网络实现无人机和应急车之间的连接，无人机的数据进一步通过制高点基站分发，通过有线网络将数据上传至指挥中心。这一通信系统中制高点基站要安装无线图传和无线遥控天线，提高信号覆盖范围，无人机操作灵活，可实现多种业务，广播式传输，实现高清无线图传，可拍摄高清视频或照片，可全天候飞行。

（三）无人机应用的思考。目前国内消防救援机构使用的无人机建设周期短，可快速形成能力，前期投资小收益见效快，消防救援机构可以基于无人机快速到达，灵活部署，实现需求快速响应，满足受灾地区特殊任务场景需求，提供各种接入手段，提供各种现场监控手段，方便消防救援指挥工作的开展。

但依托目前的技术来讲，无人机在消防通信中的应用上存在一些短板，比如续航时间不足，载重量不足等，为了确保灵活部署，同时对操控手的要求非常高，实践中，消防救援机构在逐步部署消防无人机，实际应用中也发挥了一定优势，具体应用上如2020年泉州酒店垮塌事故中，无人机发挥了巨大作用，对现场调度指挥起到了关键支撑作用，但不可忽视的是无人机续航时间问题，智能化问题，特别是要采取无人机集群的情况下，智能化和续航时间是必须要突破的技术关键点。

三、结束语

无人机在消防领域有着广泛的应用价值前景，实践中也有利用无人机的实例，在消防通信领域，无人机可以冲淡空中基站，也可以作为消防应急通信的前端装备，支撑现场指挥车、指挥中心进行高效指挥，同时也帮助消防人员展开灾害事故处理工作。随着技术的进步，后续更加高智能、高续航的无人机必定会投入运用，进一步强化其在消防领域的实用价值。

参考文献

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