我国是世界上灾害最为严重的国家之一,突发事件易发多发。地震、地质灾害、洪涝、干旱、极端天气事件、海洋灾害、森林草原火灾等自然灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重、救灾难度大。面对严峻复杂的自然灾害和生产安全形势,国家应急管理体系和能力仍然相对落后。应急装备水平不高,灾害监测预报预警、常态与非常态化装备保障等能力亟待加强,迫切需要补齐装备应用短板,充分利用无人机等最新装备技术,快速提升我国应急管理装备水平。

国务院办公厅在下发的《国家突发事件应急体系建设“十三五”规划》中提出了“安全应急产品和服务发展重点”,其中就包括长航时大载荷无人机、大型固定翼航空器等智能无人应急救援装备。
当前无人机设备及其配套挂载装备正处于研发与创新技术的高速发展时期,在我国应急管理体系信息化建设发展的大趋势下,将无人机灵活、高效、智能化的特点融入应急响应体系可大大提高应急机构的风险监测预警、应急指挥保障、智能决策辅助等重要能力,为上层各类业务应用提供“全面应用、全域服务”的智能支撑,有效提升我国应急管理机构在安全生产、城市消防、自然灾害场景下的应急响应能力。
在应急救援中,有许多典型的任务场景,每一次的救援任务,都由一种或几种典型任务场景组合而成。不同任务场景对无人直升机提出了不同的需求,下面详细进行分析。
救援任务在夜晚开展时,为方便救援人员工作,需要无人机携带照明设备,长时间在空中悬停,为地面作业人员提供照明。由于作业时间具有不确定性,因此需要无人机能够提供长时间的照明,一般都在12小时以上。对于洪涝灾害、地震灾害等救援任务,一般位于野外等恶劣环境,还需要方便携带与操作,具有雨雪大风天气飞行能力,抗风等级不低于5级。
无人机携带高清摄像头与红外摄像头,对火灾、地震、泥石流等自然灾害发生区域进行实时、不间断的侦察,利用空中良好视野,对于受灾地区的灾害情况、道路、公共设施、人员伤亡等进行分析,并将图像与视频实时传输给指挥部与上级指挥中心,为救援部署提供信息。对于小型灾害,人员可达受灾区域附近的情况,对飞行速度、续航时间、抗风性等指标要求不高,只需要操作简单即可;对于大型灾害,或受灾地区环境复杂恶劣的情况,人员有时很难进入灾区,因此需要无人机飞机速度较快,并且具有一定的续航时间,抗风等级也需要在6级以上。
在灾害发生时,常由于通讯的大面积中断,影响到灾害救援行动的展开,传统应急通信车作为临时保障通信的主力,常因道路、桥梁等基础设施损毁,从而无法到达核心受灾区域,难以及时有效提供应急通信任务。无人机可在空中搭建临时应急通信链路,大面积覆盖受灾地区,由于空中到地面没有物体遮挡,信号强度也可以得到保障。非常适合进行通信中继任务,以恢复灾区人民与救援人员的通信信号。信号中继设备一般在20kg以上,需要无人机具有较强的带载能力,此外复杂恶劣的灾区环境,需要无人机抗风等级在6级以上。
在进行应急救援时,救援人员携带的装备往往较重,有的甚至在20kg以上,救援道路多是山路或者泥泞道路,无人机可以帮助救援人员提前把救援装备运送到指定地点,让救援人员轻装上阵,以便有更好的体力进行救援工作。此外,受灾区常因道路、桥梁等基础设施损毁导致救援延迟,被困人员缺少必要救援物资的情况时有发生。无人机可挂载物资投递载荷,根据调度飞往任务目标点,空投救生衣物、应急食品、急救物品等小型物资。进行物资投送需要大载重无人机,载重能力在100kg以上,抗风性能在6级以上。
在地震、泥石流等自然灾害发生时,被困人员很可能会受伤,需要医疗救助,在道路交通受阻或者时间紧急的情况下,可以用无人机吊载伤员到附近的医疗救助点,实现生命救援。需要无人机有200kg以上的载重能力,续航时间长,并且有很强的稳定性与抗风能力,才能完成任务。
目前的无人机具备高空、远距离、快速、自主巡航、人工干预的能力,可以穿越复杂地形对多种场景进行快速巡查。如森林、河湖岸线、水库坝体、油气管线地表、近海海域等。无人机可对森林区域做日常巡查,监控森林区域出现的热源及其位置,对森林区域的热源进行快速巡查及高精度定位,对灾后可能复燃点进行地毯式排查,利用热成像发现热源,并快速计算过火面积;无人机可对河湖水域做日常巡检,对河湖水域的防洪堤岸状态进行监测、对施工影响及破坏进行监控、对河道变化进行对比分析,对重点防洪段监视;无人机可对长距离输油气管线进行日常巡检,对管线及周边地貌进行快速巡查,监控管线上方及周边地表正常状态,有效排除隐患;无人机可对输电线路做日常巡查,对长距离架空线塔及周边地貌形变进行快速巡查及高精度巡检,监控电力塔线正常状态。由于区域巡检的范围往往较大,需要长时间飞行,对无人机的续航时间以及航程有较大要求,并且需要有良好的维护性与操作性。
城市高楼林立,道路拥挤,一旦发生高层火灾,对救援工作将是很大的挑战。地面救援车辆很难在第一时间到达现场,举高车展开也需耗费较长时间,耽误了宝贵的救援时间。大载重无人机可以携带灭火弹、消防水带等设备,在部署中队第一时间起飞,以最快速度飞抵现场,将现场情况通过视频回传给指挥大厅的同时,可以携带灭火弹、抛绳器等救援设备,寻求机会开展救援。由于高楼火场情况复杂,往往伴有浓烟,同时高层有很强侧风,需要无人机有很强的抗风性能与稳定性,并且有较大的载重能力与飞行速度。
在我国山区发生的森林火灾,具有气象恶劣、地形复杂、容易复燃的特点,山区一般山谷风盛行,乱流随时发生,阵风往往达七级以上,并且山高坡陡,谷深林密,救援人员需要徒步好几个小时才能到达,处置难度非常大,并且森林可燃物多,温度过高时,非常容易复燃。在遵循森林火灾“打早、打小、打了”的基本原则下,利用无人机的优势,可以在火势较小时,就派出无人机飞抵现场,通过投放灭火弹等工作,及早处理初发火源,在火势得到控制后,无人机通过红外摄像,发现温度过高的热点,进行精确扑灭。森林灭火对无人机要求很高,需要载重能力、飞行速度、飞行高度、续航时间等性能都比较强。
在一些其他应急救援场景中,例如危化品泄露、核污染、生命搜寻等任务中,需要携带特定的载荷,进行灾区的信号检测。专业的气体检测和核检测仪器、生命探测仪等都在30kg以上,需要无人机有一定的载重能力,并且有较大的航时,支持长时间工作。
无人机已经在在农业植保、交通巡检、城市安防等领域开展应用并取得了良好效果,无人机本体、多功能载荷与综合管理平台等技术也正根据相关需求不断创新。随着社会进步与科技技术的发展,无人机在未来救援中的任务会越来越多,且任务类型也会多种多样,会更加深入的融入应急救援体系中。
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