系留式无人机消防车的技术创新与性能优势

引言

随着经济和社会的飞速发展, 大型和超大型工业企业, 特别是石油化工企业集中的工业区, 大型地上和地下组合商业区, 已快速地形成并逐步扩大规模。由于这些企业和建筑设施的特点, 一旦这些区域发生火灾, 就有可能形成过火面积大、燃烧温度高, 并伴随有爆炸可能、在短时间内难以扑救的恶性火灾。从火灾的控制到最后的扑灭, 需要几十、几百小时、甚至几十天的持续和大流量的供水。而目前无论是从工业和建筑防火规范的水源容量, 还是从消防部队拥有的消防车辆供水能力, 均无法满足这种恶性火灾的灭火用水需求。系留式无人机消防车借助系留技术实现持续续航，结合无人机的高空视角与灵活移动特性，可深入传统装备难以覆盖的场景，填补了特殊火灾场景中的灭火空白。研究其技术创新点与性能优势，不仅能推动该类装备的技术迭代，更能为消防行业应对复杂灭火需求、提升应急救援能力提供新路径，对保障人民生命财产安全、完善应急救援体系具有重要现实意义。

一、系留式无人机消防车的核心技术创新方向

系留式无人机消防车的技术创新围绕 “ 稳定作业、高效灭火、精准控制” 展开，重点突破动力、灭火执行、飞行控制三大系统的技术瓶颈。

（一）动力系统创新

系留式无人机消防车的动力系统突破传统无人机依赖单一电池供电的局限，采用 “ 系留缆绳持续供电 + 备用电池协同” 的双保障模式。系留缆绳具备电能传输与物理固定双重功能，通过地面供电设备持续为无人机输送电能，解决传统无人机续航短、作业时间受限的问题，满足长时间灭火作业需求；同时配备轻量化备用电池，在缆绳意外断裂或供电中断时，可快速切换至电池供电模式，保障无人机紧急返航或完成短时灭火操作，避免设备坠落与作业中断，大幅提升动力系统的可靠性与安全性。

（二）灭火执行系统创新

灭火执行系统采用模块化、多功能设计，适配不同灭火场景需求。系统可搭载多种类型的灭火组件，如高压水雾喷头、干粉喷射装置、泡沫灭火剂容器等，根据火灾类型（如电气火灾、油类火灾、固体火灾）快速更换对应模块，实现 “ 一设备多场景” 应用；同时，灭火组件与无人机飞行姿态联动，通过传感器实时调整喷头角度与喷射压力，确保灭火剂精准覆盖火灾区域，避免灭火剂浪费；部分设备还集成火情探测功能，灭火执行系统与温度、烟雾传感器同步工作，在喷射灭火剂的同时反馈火情变化，为后续灭火策略调整提供数据支撑。

（三）飞行控制系统创新

无人机，是无人驾驶飞行器的统称。与载人飞机相比，无人机具有体积小巧、造价低廉、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优势，尤其是在极端复杂环境下，利用无人机侦察能减少作战侦察人员伤亡，提高消防救援的时效性。飞行控制系统聚焦 “ 精准定位、稳定悬停、抗干扰”三大核心需求。通过融合 GPS、北斗导航与视觉定位技术，无人机可在复杂环境（如高楼遮挡、信号干扰区域）中实现厘米级定位，确保在火灾现场精准悬停于灭火目标上方，避免因定位偏差导致灭火效率下降；系统具备强抗干扰能力，可抵御火灾现场的电磁干扰、热气流冲击，维持稳定飞行姿态，即使在浓烟环境中也能通过红外避障功能规避障碍物；此外，飞行控制系统支持地面远程操控与自主作业双模切换，在复杂场景中可由操作人员远程控制，在标准化场景中可预设飞行路径实现自主灭火，提升操作灵活性。

二、系留式无人机消防车的核心性能优势

相较于传统消防车，系留式无人机消防车在作业灵活性、覆盖范围、安全保障等方面展现出显著优势，能有效弥补传统灭火装备的短板。

（一）作业灵活性更强

传统消防车受限于车身尺寸与道路条件，在狭窄街巷、拥堵路段或复杂地形中难以快速移动，而系留式无人机消防车无需地面通行空间，可垂直起降并在空中灵活调整位置，能快速穿越建筑物间隙、树林等障碍，直达火灾核心区域；其体型轻量化，可通过运输车辆快速部署至火灾现场，从抵达现场到启动灭火的准备时间大幅缩短，尤其适用于 “ 时间敏感型” 火灾救援，如高层建筑初期火灾、小型森林火情等，实现 “ 快速响应、高效处置” 。

（二）覆盖范围更广

传统消防车的灭火高度受限于云梯长度或水泵压力，难以满足超高层建筑、高架桥梁等场景的灭火需求，而系留式无人机消防车可通过调整系留缆绳长度，实现数十米至数百米的高空作业，覆盖高层建筑中上部楼层、高架线路等传统装备难以触及的区域；在平面覆盖上，无人机可在空中横向移动，覆盖半径远超传统消防车的喷射范围，尤其在大面积扩散火情（如草原火灾、大型仓库火灾）中，可同时部署多台设备形成协同灭火网络，扩大灭火覆盖面积，提升火情控制效率。

（三）作业安全性更高

传统灭火作业中，消防员需近距离接触火灾现场，面临高温、浓烟、建筑物坍塌等安全风险，而系留式无人机消防车通过远程操控实现 “ 无人化作业” ，操作人员可在安全区域控制设备完成灭火，大幅降低人员伤亡风险；同时，设备搭载的实时监控系统可将火灾现场画面、温度数据等同步传输至地面指挥中心，指挥人员无需进入危险区域即可掌握火情，为救援决策提供安全保障；此外，系留缆绳的物理固定作用可减少无人机在火灾现场的晃动，降低设备坠落引发二次事故的概率，提升作业过程的安全性。

三、系留式无人机消防车的关键技术突破

为实现稳定、高效的灭火作业，系留式无人机消防车在系留缆绳、续航优化、智能协同三大关键技术上实现突破，为设备性能提升奠定基础。

（一）系留缆绳技术突破

系留缆绳是设备稳定作业的核心部件，其技术突破体现在 “ 多功能集成” 与 “ 轻量化高强度”两大方面。缆绳内部集成导电芯、信号传输线与高强度纤维，既实现电能与数据的同步传输，又具备抗拉伸、抗高温的特性，可在火灾现场的高温环境中保持结构稳定，避免因缆绳断裂导致设备失效；同时，缆绳采用轻量化材料制造，在保证强度的前提下降低自身重量，减少对无人机飞行负载的影响，确保设备可携带足够重量的灭火组件，平衡 “ 续航能力” 与 “ 灭火效能” 。

（二）续航与能源管理优化

除系留供电外，设备在续航与能源管理上进一步优化，实现 “ 高效能耗分配” 。通过智能能源管理系统实时监测无人机各组件的能耗情况，根据灭火作业需求动态调整动力输出与灭火组件的能耗分配，如在悬停灭火时降低飞行动力能耗，优先保障灭火系统供电；同时，地面供电设备采用模块化设计，可快速更换供电模块或接入备用电源，避免因地面供电中断导致作业停止，此外，部分设备还探索太阳能辅助供电模式，在户外开阔场景中利用太阳能补充电能，进一步延长作业时间。

（三）多设备智能协同技术

为应对大面积、复杂火灾场景，多设备智能协同技术实现突破，构建 “ 集群灭火系统” 。通过统一的地面指挥平台，可同时控制多台系留式无人机消防车，根据火情分布规划各设备的作业区域与灭火任务，实现 “ 分区覆盖、协同处置” ；设备间可通过无线通信共享火情数据，如某台设备探测到火势扩散，可自动通知周边设备调整作业位置，形成动态灭火网络，此外，协同系统还可与传统消防车、消防人员形成联动，明确各救援力量的职责，避免作业重叠或遗漏，提升整体救援效率。

四、系留式无人机消防车的应用场景拓展

基于技术创新与性能优势，系留式无人机消防车的应用场景从传统灭火向多领域延伸，覆盖不同类型的应急救援需求。

（一）高层建筑火灾救援

高层建筑火灾中，传统消防车难以抵达中上部楼层，系留式无人机消防车可通过系留缆绳升至对应高度，从窗外或阳台直接向室内喷射灭火剂，快速控制初期火情；同时，设备可搭载救生设备，如应急呼吸器、逃生绳索等，为被困人员输送物资，或通过实时画面定位被困人员位置，为地面救援人员提供指引，填补高层建筑 “ 高空灭火 + 物资输送” 的双重空白。

（二）森林与草原火灾防控

森林与草原火灾具有扩散快、地形复杂的特点，传统消防车难以深入林区，系留式无人机消防车可部署在火灾边缘区域，通过高空视角监测火情扩散方向，并向火点喷射阻燃剂或灭火剂，形成隔离带，阻止火势蔓延；在火灾防控阶段，设备可定期巡航监测，及时发现烟头、雷击等引发的初期火情，实现 “ 早发现、早处置” ，减少火灾造成的生态与经济损失。

（三）城市复杂区域应急处置

在城市狭窄街巷、地下空间出入口、化工园区等复杂区域，传统消防车移动受限，系留式无人机消防车可灵活穿越障碍，对局部火情（如地下车库入口火灾、化工设备泄漏起火）进行精准灭火；同时，在危化品火灾中，设备可搭载气体传感器，检测现场有毒有害气体浓度，为救援人员提供安全预警，避免人员直接接触危险环境，提升复杂区域应急处置的安全性与效率。

五、系留式无人机消防车的发展挑战与应对对策

当前系留式无人机消防车在技术推广与应用中仍面临挑战，需从技术优化、标准制定、行业协同三方面提出对策，推动其健康发展。

（一）技术瓶颈与优化方向

目前设备仍存在部分技术瓶颈，如在强风、暴雨等恶劣天气中飞行稳定性不足，灭火组件的灭火剂容量有限导致持续灭火能力较弱。应对对策需聚焦 “ 环境适应性” 与 “ 灭火效能提升” ，通过优化无人机气动布局、增强抗风结构设计，提升设备在恶劣天气中的作业能力；同时，研发大容量、轻量化的灭火组件，或设计 “ 空中补给” 模式，通过地面设备向无人机实时补充灭火剂，延长持续灭火时间，突破现有技术局限。

（二）行业标准与规范缺失

系留式无人机消防车作为新型装备，行业内缺乏统一的技术标准、操作规范与安全认证体系，导致设备质量参差不齐，作业过程中存在安全隐患。需推动行业主管部门与企业、科研机构协同，制定设备的技术参数标准（如系留缆绳强度、灭火组件性能）、操作流程规范（如作业前检查、应急处置步骤）与安全认证机制，明确设备生产、测试、使用各环节的要求，确保设备质量与作业安全，为行业发展提供制度保障。

（三）推广应用与成本障碍

设备研发与制造成本较高，部分消防单位难以承担，且操作人员需具备无人机操控与消防专业双重技能，人才储备不足，导致推广难度较大。应对对策需从 “ 成本控制” 与 “ 人才培养” 入手，通过规模化生产降低设备制造成本，鼓励企业开发性价比更高的中小型设备，满足不同规模消防单位的需求；同时，构建 “ 校企合作” 培养模式，在消防院校开设无人机消防应用相关课程，或组织在职消防员开展专项培训，提升操作人员的专业能力，为设备推广提供人才支撑。

结束语

系留式无人机消防车通过动力、灭火、控制等系统的技术创新，展现出灵活性强、覆盖范围广、安全性高的性能优势，突破了传统消防装备的应用局限，在高层建筑、森林、城市复杂区域等场景中具有重要应用价值。尽管当前面临技术瓶颈、标准缺失、推广成本等挑战，但通过持续的技术优化、行业规范制定与人才培养，该类设备有望成为消防领域的核心装备之一，推动消防救援从 “ 传统人力主导” 向 “ 智能设备协同” 转型。未来，随着无人机技术、物联网技术的进一步融合，系留式无人机消防车将实现更精准的火情感知、更高效的协同作业，为构建更安全、更高效的应急救援体系提供有力支撑，助力消防行业迈向智能化、现代化发展新阶段。

参考文献

[1]熊城, 成思源, 董杰, 杨雪荣. 基于国内外专利分析的全球消防车领域技术创新研究[J]. 中国发明与专利, 2024, 21 (05): 33-40.

[2]朱义, 殷建波, 蒋旭东. 消防车上装安全改制技术要求研究[A] 2024 中国消防协会科学技术年会论文集——一等奖[C]. 中国消防协会, 中国消防协会, 2024: 3.

[3]程钧, 王丽晶. 多功能强臂破拆消防车应用技术研究[J]. 科技与创新, 2024, (2): 61-62+65.