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耐高温、抗强风、重载荷|无人直升机重塑现代消防救援

2022-09-30 10:12 性质:转载 作者:北京中航智 来源:北京中航智
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近期以来,重庆多地连续发生森林大火,重新引发人们关于如何利用新技术进行快速火灾救援的思考。无人直升机耐高温、强抗风,而且灵活轻巧,可精准悬停,更能贴近...

近期以来,重庆多地连续发生森林大火,重新引发人们关于如何利用新技术进行快速火灾救援的思考。无人直升机耐高温、强抗风,而且灵活轻巧,可精准悬停,更能贴近火场,提高灭火效率。以反应速度、通过性、出动效率、载重大来看,无人直升机更是现代消防的“刚需”必选。

现代消防亟需解决的难题

绝大多数火灾源于一人一事一时之误,很容易发生,消灭它却很难,综合来看,目前消防救援面临以下难题:

时间“反应慢”

治病救人有黄金时间,消防灭火同样也有。通常黄金灭火时间是起火后的前30sec,起火后6min是最佳灭火时机。火灾往往发生在无人看管或疏于处置的情形,浪费了最佳的黄金灭火时间。

地点“到不了、靠不上、够不着”

作为现行消防主力的消防车在使用上面临诸多限制,譬如消防通道净宽和净空高度要大于4.0m、消防车停留空地坡度小于3%。100m以上高层火灾,即使及时赶到楼下也只能望楼兴叹。最佳灭火点往往是距离火源1.5至3m左右的上风位。

工具“带错了、不够了”

灭火的基本原理归纳为冷却、窒息、隔离和化学抑制四个方面。消防车最大容器是装满了水或泡沫剂的水罐,油田、汽油火灾要用泡沫、二氧化碳和干粉灭火机;电器火灾要先切断电源再用二氧化碳、干粉灭火器或者干沙土等等。

态势“看不清、看不全”

假如把消防工具比作双手的话,通信可以比作人的眼睛。救援需要实时掌握现场火势情况、协调联动。在野外、林区等传统通信手段无法覆盖的环境里,数据支撑不足,现场内攻定位难,无法准确判断火情。

预防意识不足

消防工作的方针是“预防为主,防消结合”。消、防二者不可偏废,相当于鸟之双翼、车之双轮,火灾预防工作做得好的话,许多火灾不会发生。

伤亡问题

传统的消防手段,意味着一线人员的巨大伤亡风险。消防员是高危职业。正如人们口口相传的:“消防员是和平年代最危险的职业,不打仗时消防兵最累。”据我国应急管理部消防救援局公布,新中国成立以来有636名消防员牺牲。

无人机重塑消防救援模式

随着工业级无人机逐渐应用到各个领域当中,以消防为主的高危领域也亟需无人机的参与,在国内已有不少消防机构使用无人机成功进行过火场侦察监测、抛投救援物资等尝试,效果非常明显。在天津爆炸事故救援中,各部门也曾利用无人机对事故现场进行高空侦察,为救援决策提供了部分参考依据。综合来看,无人机的快速反应和空中进入,在处理消防灭火情况时具备很大优势。

当城市火灾险情发生时,无人机机动性强,无时空限制。在消防车遇堵车等无法到达情况下,不需绕路,与目的地两点一线直线前进,可真正做到快速反应,黄金灭火时间内无人机可快速抵达任务目的地,飞行起落环境要求低。

无人机本身具备的网络平台,能实现定位、摄影测绘、通信等多功能协同。空中俯瞰,红外、激光等各种设备载荷可有效全面掌握火场局势,可灵活穿梭火场进行火灾火情监控,寻找高温火点、监控火灾蔓延方向、勘测火场附近危险物、搜救被困人员,为消防救援提供决策关键信息。通过功能模块,以“上帝视角”反馈火灾灾情,精确地把火灾事故现场的准确信息传送到消防指挥部门,以最快的时间决策救援控灾的战略布局,从而在最短时间内实现灭火救援工作。尤其还可以作为通信中继,有非视距传输和多跳中继自组网能力,能打造消防救援一线与指挥中心的畅连不间断通信。

载荷量大,提供多种载荷设备、全面的灭火工具选择。可从携带的灭火弹、干冰、灭火剂中灵活选用工具,也可现场接驳水龙带。空中洒水或化学灭火剂(含阻燃剂)抛洒,防火隔离带开设、防火线点烧、人工降雨等,都可以实现火场快速到达及快速扑灭。

TD5救援应急无人直升机带8枚10kg灭火弹前视图

人机分离,安全性最大化,最大限度保障消防官兵的生命安全。由于无人机上无人,不必考虑机上人员生命安全,不必考虑任务危险性。比如森林灭火用无人机,消防人员远程操控作业,可远离高危区域,有效避免或减少大火对消防人员的伤害。而且环境适应性强,无论是火场的高温、烟雾导致低可见度、有毒气体蔓延的环境下,依然能高效率完成工作。

无人机运行成本低、结构简单、所需要的机械零部件相对较少,无论是拆卸、更换还是维修都十分方便。而且无人机的操作技术较为简单,训练周期较短,可以快速熟悉掌握。最主要的是,无人机具备垂直起降和悬停等功能,对环境的接受程度高,无论是恶劣天气还是危险区域,均可以实时准确地获得有价值的信息。无人机具备双重控制模式,备车准备时间短,应用在一些紧急险情时,能在第一时间发挥自身作用,在侦察掌握火场情况方面具有无可替代的优势价值。

TD5无人机成为高空精准消防救援“杀手锏”

TD5消防救援无人直升机是联合飞机集团针对城市消防、森林消防和应急救援等需求研发的消防救援型无人直升机。其主要优点在于:

大载荷、多任务。TD5无人直升机空机重量占比较低,任务载荷能力较大,有效载荷100kg续航3h以上,可执行察灭一体消防、大重量灭火物资投送、火情巡逻和监测等多种任务;预留了大尺寸载荷安装空间、多路直流28V供电接口和载荷测控通信接口,可搭载多种任务载荷设备,并可实现载荷快速换装,具备较强的多任务能力。

智能控制、简单易用。无人直升机配置多种传感器和环境感知设备,支持与其他无人机或有人机在同空域执行飞行任务,可实现就近迫降、规避禁飞区、限制区域内飞行、吊挂稳定控制、移动平台起降、超低空飞行、机动躲避飞行、突风响应控制、绕楼盘旋爬升、区域自动巡逻等控制功能,具备较高的智能控制水平;配置智能化地面控制站,结合视距链路、北斗短报文、4G/5G移动通信等手段和多种安全控制措施,仅通过地面控制软件就可实现无人直升机完整飞行过程的监控,简单易用且使用维护成本较低。

低成本、高安全。采用低成本航空发动机配置组合导航设备,具有双天线差分测量航向和地磁航向测量能力、双余度传感器配置、机载应急供电、一键返航、断链路自主返航等多种安全设计,能够在不同环境下安全稳定飞行,飞行安全性较高。

耐高温,强抗风。采用钛合金机体结构、碳纤维复材旋翼和机壳,具备卓越的高温环境适应能力和防雨性能。具备较强抗风能力,抗风可达14m/s(七级风)。

TD5救援应急无人直升机在沙漠开展沙尘环境适应性测试多应用场景载荷配置

TD5消防救援无人直升机主要应用场景配置有:

城市及森林防火巡查及火情探测:配置双光吊舱、气体分析模块、烟雾探测模块、探照灯及高音喊话器,在城市郊区低空飞行或在森林区域上空进行防火巡查,对浓烟、高温区及明火进行探测和抵近火情探测,识别潜在着火危险并进行喊话处理,对火场现场进行实时探测及视频转播。

城市高楼消防灭火及救援物资投送:配置双光吊舱、烟雾探测模块、高亮探照灯及普通喊话模块、10kg灭火弹(6-8枚,单枚超细干粉5kg,单枚灭火面积20㎡,可破窗)及挂载控制装置,执行高楼小范围火场紧急灭火;或配置双光吊舱、烟雾探测模块、高楼干粉直喷灭火装置、破窗器等,执行高楼较大范围的灭火作业;也可配置光电吊舱、烟雾探测模块、救援物资(如防毒面具、防火服或防火隔热毯、逃生绳索、手抛灭火弹、灭火及救援工具、食物淡水等)及灭火弹垂直空投装置,执行高楼救援物资投送任务。

城市工业园区消防灭火:配置光电吊舱、气体分析模块、烟雾探测模块、高亮探照灯、高音喊话器,执行园区火场探测及空中救援指挥与作业区辅助照明灯工作;也可配置光电吊舱、烟雾探测模块、救援物资及灭火弹垂直空投装置(配置5kg灭火弹10枚左右),执行园区火场核心区或危险区的快速灭火,也可执行园区火场救援通道的快速构建工作;也可配置光电吊舱、烟雾探测模块、5镜头倾斜摄影模块、高精度成像SAR雷达等,执行园区火场环境三维成像及爆炸后环境快速三维重建探测工作。

森林初期火灾扑灭:配置光电吊舱、探照灯、救援物资及灭火弹垂直空投装置(装载5kg自动感知垂直灭火弹及地面触发灭火弹共计16枚),执行森林初期多个起火点的快速扑灭工作。

消防及被困人员吊运:配置光电吊舱、探照灯、普通喊话器、伤员运输担架及吊挂装置等任务设施,针对交通不便且急需救援的场景,可对体重满足要求(体重≤80kg)的消防人员或被困人员实施无人直升机快速吊运,实现被困人员快速转运和施救。

应急通信中继:针对民用通信信号中断、复杂地形区域、大型活动现场以及野外救援消防等环境,为了提高现场救援及安全管控工作的协调性,可配置光电吊舱、探照灯、高音喊话器、空中应急通信中继设备(包括移动通信运营商信号转发模块、救援人员对讲及视频中继传输模块、军用通信中继设备等)执行一定区域内的应急通信保障任务(飞行高度≥2500m、盘旋飞行,覆盖直径50km区域,支持地面多个通信节点)。

火灾致困人员疏散指挥及测绘搜救:在火灾来临前,配置光电吊舱、高音喊话器、高亮探照灯、救援物资及灭火弹垂直空投装置等执行灾害(包括海啸、暴雨洪灾、台风、泥石流、地震、火灾、爆炸物、疫情、空气及水体污染等类型可提前预警的灾难)影响区域的民众疏散指挥工作,对民众进行就近告警喊话,指挥其撤离到制定的安全区域,对拒不执行撤离人员投放烟雾弹和催泪弹等强制驱离措施;针对灾难发生后,配置光电吊舱、5镜头倾斜摄影装置、高精度成像SAR雷达、气体分析模块、救援物资及灭火弹垂直空投装置等,执行灾难现场精确测绘及三维建模,并对受困人员进行搜索,投放救援物资,必要时可将复杂环境中被困人员吊离被困现场。

大气及水污染监测:针对雾霾等大气污染源、水体及土壤污染等情况,配置光电吊舱、气体分析模块、烟雾探测模块、吊挂取样装置等执行大气成分探测、烟尘探测、水污染取样、土壤污染取样以及污染区域探测等任务,采用抵近探测方式找出污染源头。

医疗及救援物资运输:针对地面或水面无法快速到达的医疗及救援物资,可采用无人直升机执行物资快速运输及精确投放任务。配置光电吊舱、探照灯、普通喊话器、专用运输吊舱(定制并集成)、吊挂运输装置、小型电动绞车(选配并集成)等,针对不同环境情况进行运输补给。

主要性能参数
经济巡航速度90km/h
有利巡航速度110km/h
最大平飞速度140km/h
最大爬升率(海平面)4.5m/s
最大起降高度1000m(正常起飞重量,ISA+10℃)
无地效悬停高度900m(正常起飞重量,ISA+10℃)
实用升限3200m(正常起飞重量)
最大航程(满油、海平面)350km
最大续航时间3h
任务半径50km(配置50km测控链路)100km(选用100km测控链路)

编辑:孙万 李老师

审核:孙立业

审签:王康弘

北京中航智科技有限公司创立于2007年,位于北京经济技术开发区,公司主要从事无人机等无人化、智能化系统的研发、设计、生产和服务,是国家和中关村“双高新”技术企业、军民融合单位。目前已发展为全系列产品和整体解决方案供应商,以及覆盖农业,海事,救捞,电力,军事,执法,公共安全,环境保护,地质勘探等领域的生态型企业。

公司拥有多项核心技术和专利技术,其中旋翼驱动系统、旋翼驱动方法及装置专利技术已在中国、美国、澳大利亚、俄罗斯、日本获得国家发明专利

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