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无人机在消防应急通信保障中的应用和发展探讨

来源:UC论文网2020-09-12 09:54

摘要:

  [摘要]无人机应用在消防救援中具有机动快速、成本低廉、维护简单、载荷多样等众多优势,能够实现对火情全天候监控、远距离中继通信以及辅助应急救援等。文章分析总结了消防应急通信的特点,并针对无人机在消防应急通信保障中的应用和发展前景进行探讨。  [关键词]无人机;消防应急通信保障;发展前景  doi:10.3969/j.issn.1673-0194.2020.14.098  [中图分类号]P231[...

  [摘要]无人机应用在消防救援中具有机动快速、成本低廉、维护简单、载荷多样等众多优势,能够实现对火情全天候监控、远距离中继通信以及辅助应急救援等。文章分析总结了消防应急通信的特点,并针对无人机在消防应急通信保障中的应用和发展前景进行探讨。


  [关键词]无人机;消防应急通信保障;发展前景


  doi:10.3969/j.issn.1673-0194.2020.14.098


  [中图分类号]P231[文献标识码]A[文章编号]1673-0194(2020)14-0-02


  0引言


  近年来,随着无人机系统的数据应用、遥感等技术不断完善,无人机作为一种新型技术装备开始应用在消防领域。传统的地面通信设施虽然具有覆盖面广等优势,但是如果在火场或自然灾害中,地面通信将无法有效发挥作用。而卫星通信虽然对环境的要求较低,但是卫星通信需要使用专业的通信设备,无法深入普及。而利用无人机自身具有的空中巡逻侦查、火场态势实时回传等功能,可以为消防救援人员提供全面、准确且及时的火场信息,为做出正确决策提供可靠的数据保障。


  1消防应急通信的特点


  1.1实时性


  消防通信保障的任务与人民的生命财产具有直接关系,因此,应急通信保障的实时性对消防救援工作十分关键,必须将灾害现场的画面、声音以及数据信息等在第一时间回传至各级决策和指挥机构。基于此,相关机构应建立由点到面的网状应急通信体系,保障整个救援及时进行,并顺利完成救援。图1为无人机应急移动通信系统示意图。


  1.2可靠性


  消防救援人员每天承担的任务非常多,其救援工作现场多为高层建筑、人员密集的场所、地下建筑以及石油化工工厂等,具有一定的危险性,而消防救援人员在执行任务的过程中,会受当地的道路、通行设施等局限,救援现场的通信易受设备架设不便、噪声干扰、火场高温、水下作业等众多复杂因素影响,导致消防应急通信存在较大难度,如在泥石流、台风、高温、暴雨等特殊环境下。弥补传统救援短板是无人机的优势,能够保障救援官兵的人身安全。如果使用具备一定承载能力的无人机,可以向事故现场快速运送紧急救援物资,如牵引绳索等,提升现场的救援能力。


  2无人机在消防应急通信保障中的应用与发展前景


  2.1多路音视频通信


  目前,许多消防救援队伍开始在消防指挥调度网中接入无人机并搭载相应的音视频图传设备、通信模块,以实现图像与声音方面的实时传输。利用无人机能够采集救援现场的全景图像与声音,然后将数据信息传递到指挥中心,并由指挥中心做出决策,是消防应急通信保障的重要组成部分。无人机视频终端可以利用安全网闸和4G等与平台对接,而图像综合管理平台网的服务器则会从4G接入平台得到无人机采集到的视频、图像等资料,并将其传递给流媒体分发服务器。除此之外,利用无人机技术,大大提高了消防通信的质量,且无人机技术不仅可以减少操作人员,增加点位,还可以实时同步传输图像,有效提高整个应急通信系统的效率。图2为无人机应急通信系统与地面移动通信网互连示意图。


  2.2大区遥感监测与应急照明应用


  消防救援人员在执行大区域的救援任务时,必须对现场的实际情况进行侦查。而传统的遥感测绘以及无人机图像采集均可以为大区域救援提供有效的支撑作用。与卫星遥感相比,无人机遥感搭载平台存在较大的局限性,无法为消防救援人员提供更好的图像精度;再加上无人机体积小、质量轻,抗风性能较差;另外,由于载荷、自重等方面的制约,导致无人机的惯性大、飞行稳定性存在較大局限,存在摆动、颠簸以及倾斜等情况,加之发动机的共振,导致测量设备出现持续震动情况,不利于后期校正工作。但是,通过采用较多数量的无人机,增加无人机终端的数量,降低人工操作成本,可以使遥感数据实现采集多点化,且可以实现自校正同步操作,最大限度地改善无人机应用在消防应急通信中的载荷不足、震动导致的数据误差等问题。同时,大数据技术的应用,提高了无人机采集数据的精确度,使救援人员获得更加精准的侦查结果。除此之外,无人机还具有夜间大区域照明的作用,通过搭载照明设备与供电设备,对无人机进行有效的航程规划或利用无人机悬停技术,能够拓宽救援可视范围。


  2.3高空送物、高空喊话


  在执行高温、高空以及混乱环境下的任务时,如果可以在被困人群和消防救援人员之间搭建联系平台,那么救援任务将更有针对性。而无人机通过搭载扩音器、拾音器等装置,并通过移动通信链路将其他通信链路与控制中心建立联系,获得被困人员的相应信息。另外,无人机还具有送物功能,通过无人机可以将呼吸面罩、救生索、救生衣、救生圈、食品、药品等救援物资送到被困人手中,提高被困人员的生存能力,保障人民群众的生命安全。在水上救援或山域救援中,现有的抛投器在使用环境和范围上存在很大的局限性,且精度差,而使用无人机辅助投掷绳索或运载关键设备,采取小绳拉大绳的方式搭建救援通道,与被困人员之间建立沟通交流平台。


  2.4室内利用通信设施引导人员疏散


  近年来,消防救援人员不断出现伤亡事件,而通过分析可以得知,消防救援人员的伤亡情况与室内火灾或灾难性事故救援等具有密切关联。因此,对于消防应急通信,必须保障室内侦查和室内通信,但这两项工作难度很大,需要全面应用无人机技术。目前,我国主要有以下几种无人机目标跟踪技术。


  2.4.1视觉跟踪


  在硬件端安装一个微型摄像头以及小型装置,并将该设备与无人机进行连接,使无人机具有视觉分析能力,可以识别周围环境中的障碍,实现避障目标。同时,对物体进行360度的环绕拍摄和追踪拍摄,与移动目标之间保持一定的距离。


  2.4.2带GPS的遥控器


  消防救援人员在执行任务的过程中,携带具有GPS模块的遥控器开展救援工作,除了可以使无人机与自己保持距离外,还可以对无人机执行相关操作。救援人员可以控制无人机跟随自己开展救援,并利用无人机实现音频、视频的信号传递,与指挥中心加强联系。除此之外,还能够预先设置无人机,加入避障以及室内导航等功能,疏散被困群众。


  2.4.3跟随GPS模块


  随着具有GPS模块的手机、手表或其他可穿戴设备的开发普及,消防救援人员可以携带这些设备,使无人机通过这些设备巡航搜救。


  2.5扩展通信区域


  在消防通信中应用无人机的实质是扩展通信区域。而利用无人机能够与自组网技术相结合,扩展通信范围。通过在无人机中设置汇聚机,使无人机充当指挥官的角色,并由指挥人员操作路由机以及终端机,由消防救援人员操作,实现通信区域扩展。


  3结语


  本文主要对消防应急通信保障的特点进行了分析,归纳了无人机应用在消防应急通信保障中的作用并展望了应用前景。随着人工智能技术的不断发展,相信未来无人机应用将由当前的被动化、单任务化向自组织、多任务方向发展。通过运用深度学习技术,以物联网数据和大数据为基础,在无人机技术的支持下可以建立高空、地下、室内以及水域等多个环境下的应急通信保障体系,为消防救援人员执行急难险重任务提供技术保障。

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