智能无人机在火灾监测和救援中的应用

智能无人机在火灾监测和救援中的应用摘要：我国虽然在火灾扑救的应急处理方面取得了突出成绩，但针对火灾频发且影响巨大的实际情况，在监测及救援方面仍存在很多问题，特别是在应对大规模高层建筑火灾、化工厂爆炸、油罐爆炸及大型井喷等传统灾害的处理方法较少，火灾前期监测和救援需要更多样化的处理方法和设备应用。由于无人机在火场上方高空飞行，视野宽广，能够高效大范围采集火场信息，而且自身风险小，可以大幅避免侦查人员的伤亡，为火灾现场的救援提供了丰富的处置手段。关键词：智能无人机；火灾监测；救援应用引言无人机不是传统的有载人载物用途的飞机，无人机是由人或者电脑系统操作的飞行器。其操作便捷、环境适用性强，无论温度多么极端气候多么恶劣，只要有网络就可以进行图像传输。另外，无线遥控无人机的智能化、自动化控制特点在消防灭火救援领域中的应用表现为巡查路径设计、智能数据分析、定点连续性监控、火情获取，并在分析和监控后可以自动制定应急方案、快速响应机制、火情存档和取证，以此有效发挥出先进科学技术的防控作用。1智能无人机技术传统火灾检测主要依靠专业防火人员对无人机传回的图像信息进行判读，容易发生误判或者信息遗漏，且耗费的人力巨大。智能火灾应急处置技术，基于大数据火灾分析技术和人工智能火灾检测技术，同时配合具有高机动性、覆盖范围广、操作方便的无人机，对图像数据实时处理，使火灾应急处置更加自动准确，效率大大提高。与传统火灾检测技术相比，智能火灾应急处置技术还可利用火灾图像中的信息，如火焰形状、纹理以及烟雾等，具有非接触式、探测范围大、响应时间短、自动处理等优点，由于受现场环境因素的影响较小，该技术广泛用于火灾应急处置和灾后救援。智能无人机搭载可完成各种计算机视觉及深度学习等人工智能计算，使无人机具备感知现场环境、自动辨识各类物体和实时有效反应的能力，搭配无人机机载相机可实时获取图像信息，通过图像处理算法进行分析，将采集到的火情数据回传监控中心，利用大数据技术，更精确的判断火情火势，为灭火救援工作提供决策依据，提升火灾处置救援效率。2灭火救援中无人机技术的应用优势2.1全面、宽阔的视野范围基于网络信息环境，无人机技术得到了更多的关注与重视，使得无人机技术的日趋数字化。例如，它可以实现宽带技术与数据链技术之间的紧密融合，在科学地应用无人机后，能够获得更加宽阔的视野范围。由于不受空间限制，无人机能够在各个角度与距离，完成勘察任务，以便火灾救援人员深入掌握现场的环境情况。除此之外，依靠无人机技术，还可以达到整体与局部的拍摄效果，从而为火灾救援人员提供有效的参考和帮助，体现出救援工作的科学性与针对性。2.2实现火场情况侦察，为救援提供科学依据当火灾出现时，消防员可以借助无人机实现火场情况实时勘察。无人机凭借灵活机动的特点，不会受地理环境等因素的影响，且在一些特殊的火灾现场，还可以承担情节严重、危险性大的工作，代替人工侦察，高效率、稳定、安全地完成侦察任务。与此同时，在这个过程中，相较于人工侦察，无人机可以显著提升工作效率，能够在很大程度上确保侦察的质量，明确火灾发生的具体原因和着火点位置，为消防员做出正确、科学的决策提供准确的数据支持。除此之外，无人机能够降低消防员的劳动强度，在预先的侦查工作中，不需要耗费人工成本就可以完成，还能及时、准确地把握火场灾情，在一定程度上帮助消防员规避风险。另外，部分火灾发生的原因是现场存有化学物品。当火灾发生时，化学物品会发生反应，从而产生有毒有害气体，存在爆炸风险，利用无人机可以有效探明现场的情况，获得关键信息。2.3机动灵活性十分突出由于无人机的一大特征便是体积小，所以，在实际的应用过程中，能够凸显其机动灵活性的优势和作用。操作人员可以把控无人机的飞行方向，其应用效率会变得更高，可实现实时跟踪拍摄的效果。与此同时，鉴于无人机自身的反应十分灵敏，可以在规定的时间内达到相关要求，有助于灭火救援工作的有序进行。通过测试无人机的具体运行情况可以获悉，无人机不会受天气、起飞条件等各种外部因素干扰，获得影像的速度非常快，在灭火救援工作中可发挥很好的作用。3智能无人机在火灾监测和救援中的应用3.1集群突破火线突破火线是指利用一切能够利用的灭火装备在火强度低、地势相对平坦、可燃物稀少的地段，迅速扑灭明火，然后实施灭火的方法。突破火线是灭火的关键环节，极易发生危险，突破火线后人员迅速进入火烧迹地可有效避免伤亡，为此，使用无人机突破火线可较大降低危险。集中所有无人机分（载水、化灭药剂、灭火弹等），在一点上进行灭火，使之快速出现一处熄灭地段，而后一点两面实施灭火。（可配合地面灭火队伍共同实施）。3.2科学应用无人机进行灾情侦察当火灾事故发生时，无人机一般可以在以下几方面开展侦察工作：第一，不需要考虑现场地形和环境条件，灵活开展侦察工作，对一些隐蔽性、突遇紧急情况的火灾发生地，可以利用无人机代替消防人员进行现场侦察，提高侦察效率。第二，利用无人机增强侦察效率。利用无人机可以及时了解火灾发生的原因、火灾类型、火灾破坏程度，针对性地制定救援对策，提高救援效率。第三，利用无人机可以减少人员伤亡。在一些空间狭小或者空气稀薄的环境中，可以采用无人机代替消防救援人员进行火场侦察，有效侦察现场火灾情况。第四，利用集成勘检模块进行监测。对于火灾现场的一些有毒气体、可燃气体可以利用探测仪进行监测，以此获取危险源关键信息，也可以携带一些测温、测风速设备，精确了解火灾现场的情况。3.3机载辅助救援功能可以在无人机上悬挂简易的火灾救护设备，如防毒面具、缆绳等。如果出现人员困在楼顶的情况，无人机则能够在楼顶给受困人员提供救援设备，帮助其尽快脱困；其四，机载语音交互功能。可在无人机上设计大功率扬声器，方便地面操作人员向困在建筑物中的人员发送语音提示，帮助其完成逃生；其五，机载强光照明功能。无人机前端可以安装强光照明系统，保证其与空中监控摄像头的方向一致。在光线受限的环境中，依靠空中的强光照明，能够获得良好的空中拍摄效果。在晚间执行任务时，也能够利于火灾现场的照明，进行迅速定位。3.4借助扩展性，投入火场收尾工作无人机的扩展性还能够使其完成火场救援的后续收尾工作，实现对后续火场着火点的监控，发挥预防火灾的作用。在火场救援基本完成后，消防部门会利用无人机对火场进行监督，如果发现疑似着火点可以及时采取措施。同时，无人机监控、拍摄的信息可作为消防员后续火场救援的重要数据支撑，有利于开展资料的整理工作。除此之外，相较于消防员，无人机可以进入人难以到达的火场区域，拍摄、传输此区域的信息，帮助消防员制定科学的救援策略。结束语智能无人机火灾检测技术在火焰检测实时性等方面的要求非常高，采用传统图像处理技术，需要人工提取火焰特征，速度慢，无法实现实时检测等问题。利用机器学习的卷积神经网络，优化了火焰图像检测过程，但在无人机机载平台硬件设备上的运行速度难以满足实时性要求。参考文献[1]徐鑫.基于无人机的森林火灾监测系统研究[D].武汉理工大学,2019[2]周子肖,朱嘉林,程进,李光东,刘宝宇,王骏琦,常创创,姚宇军,程景华,孙瑞卿,冯平平,