摘要：本文深入分析高层民用建筑群火灾的特点，综合考量当前高层建筑火场发展情况及灭火剂性能，全面探索利用无人机进行高层民用建筑群火灾早期控制的应用技术，涵盖灭火方案等内容，旨在为提升高层民用建筑群火灾的早期控制能力提供创新思路与有效方法。

关键词：高层建筑群；无人机；火灾早期控制

1引言

1.1建筑火灾现状

近年来，全国每年建筑物火灾约 30 万起，多数建筑火灾导致交通拥堵、扑救困难、伤亡惨重等不良后果。高层民用建筑群火灾因其高度高、结构复杂、人员密集等特性，存在火势蔓延迅速、疏散困难、扑救难度大、火灾荷载大、烟囱效应强、人员伤亡重、火灾隐患多、火灾持续时间长等诸多问题[1][2]。

1.2无人机发展现状

近年来，通用无人机行业蓬勃发展，国内外涌现出一批优秀的无人机制造企业，如大疆创新、哈博森、Autel Robotics、Parrot、亿航智能等。随着无人机技术的日益成熟，其应用已深入到生活的各个方面，在航拍与摄影制作、农业植保、电力巡检、测绘与地理信息、消防救援、环境监测等领域得到广泛应用。

1.3无人机在高层建筑火灾救援中的应用现状

鉴于高层民用建筑群的火灾特点以及当前无人机技术的不断发展，无人机在高层建筑火灾救援中的应用逐渐受到重视。然而，目前无人机在该领域的应用主要集中在火场监测、火情侦查等方面，在直接参与建筑消防灭火方面仍处于试验探索阶段。

综上所述，探索利用无人机进行高层民用建筑群火灾早期控制的应用技术具有极大的必要性。利用无人机进行火灾早期控制，能够为消防救援和人员逃生争取宝贵时间，甚至有望实现有效扑灭早期火灾的目标。

2高层建筑火场特点

2.1高层建筑火场发展分析

（1）出警速度极限与火灾扩散速度对比

高层建筑火灾出警速度极限为火灾发生后 15 分钟展开救援。而高层火灾热烟气沿楼梯间等竖向的垂直扩散速度为 3～4m·s-1。以一座高度为 100m 的高层建筑为例，在无阻挡的情况下，烟气顺竖向管井扩散至顶层仅需 30s，瞬间整幢建筑即可形成 “立体火场”[3]。

（2）早期控制的重要性

由此可见，高层建筑群火灾早期控制至关重要。若能在火灾初期，即高层建筑物未形成“立体火场”之前进行有效控制，可大幅降低火灾造成的损失。利用无人机进行火灾早期控制，能为消防救援和人员逃生争取宝贵时间，甚至达到有效扑灭早期火灾的目的[1]。

2.2灭火剂性能分析

常用灭火剂：

（1）水有冷却、窒息作用，高层建筑火灾中因水压等问题，灭火效果受限。

（2）干粉灭火速度快、范围广，但灭火后留大量残留物污染环境。

（3）二氧化碳灭火效率高、不污染环境，灭火时会使人窒息，要注意安全。

灭火剂在高层建筑火灾适用性：不同灭火剂适用性不同，选时需综合考虑火灾类型、火势、环境等因素，如电气火灾可选二氧化碳或干粉灭火剂等。

2.3灭火剂与无人机匹配应用分析

高层民用建筑群火灾早期控制，灭火剂与无人机匹配应用关键。水因重难由无人机携大量用于高空，受限；干粉也因无人机携量有限，遇大火难供足量。二氧化碳灭火剂优势明显，1kg 可扑救 30 m3火场，效率高，自带压力便于无人机携至高空作业，适早期控制需求，用于电气火灾等场景，不污染环境，与无人机匹配度高，能争取救援逃生时间。

3无人机高层民用建筑群灭火方案探索

3.1无人机灭火系统的组成

无人机灭火系统由无人机平台、灭火设备、传感器等组成。无人机平台是无人机灭火系统的核心部分，负责搭载灭火设备和传感器，执行灭火任务。无人机平台应具有良好的稳定性、操控性和载荷能力，能够在复杂的环境中飞行。灭火设备是无人机灭火系统的关键部分，负责将灭火剂喷射到火灾现场，实现灭火目的。灭火设备应具有高效、可靠、安全等特点，能够适应不同的火灾类型和火势大小。

3.2无人机灭火系统的工作原理

无人机灭火系统的工作流程：接警→火情侦查→灭火决策→灭火执行

调度中心接到火警后，派遣侦查无人机进行侦查火情侦查，无人机搭载传感器，对高层建筑火灾现场进行侦查，获取火灾的位置、范围、温度等信息。根据火情侦查结果，制定灭火方案，确定灭火剂的种类、用量和喷射方式。无人机搭载灭火设备，按照灭火方案执行灭火任务，将灭火剂喷射到火灾现场，实现灭火目的[5]。

3.3无人机灭火系统的优势

无人机灭火系统具有响应快速、灵活机动、灭火高效、降低风险等优点。无人机可以在短时间内到达火灾现场，进行火情侦查和灭火任务，为消防救援争取宝贵的时间。无人机可以在复杂的环境中飞行，不受地形、建筑物等因素的限制，能够到达传统消防设备无法到达的地方。无人机搭载的灭火设备可以实现精准喷射，提高灭火剂的利用率，达到高效灭火的目的。无人机可以在远离火灾现场的地方进行操作，降低了消防人员的风险[4]。

3.4无人机灭火系统的应用场景

（1）高层建筑火灾

无人机可以在高层建筑火灾中进行火情侦查、灭火救援等任务，为消防人员提供决策依据和支援。

（2）狭窄空间火灾

无人机可以在狭窄空间火灾中进行灭火任务，如地下室、隧道等，弥补传统消防设备的不足。

（3）易燃易爆场所火灾

无人机可以在易燃易爆场所火灾中进行灭火任务，如化工厂、加油站等，降低火灾爆炸的风险。

4面临的挑战及解决方案

4.1面临的挑战

（1）技术难题

无人机的载荷能力有限，难以搭载大量的灭火设备和传感器。这限制了无人机在高层建筑火灾中的灭火效果。

无人机的飞行稳定性受环境因素影响较大，如风力、气流等。在高层建筑火灾现场，环境复杂，风力较大，这给无人机的飞行带来了很大的挑战。

（2）安全问题

无人机在高层建筑火灾现场飞行时，存在与建筑物碰撞的风险。这不仅会损坏无人机，还可能会对建筑物造成二次破坏。

4.2解决方案

（1）技术创新

加强无人机技术研发，提高无人机的载荷能力、飞行稳定性和智能化水平。例如，可以采用新材料、新工艺，提高无人机的结构强度和载荷能力；可以采用先进的飞行控制技术，提高无人机的飞行稳定性；可以采用人工智能技术，实现无人机的自主飞行和灭火任务。

（2）完善法律法规

加快制定无人机在高层建筑火灾中的应用法律法规，明确无人机的应用范围、操作规范和安全要求。这将为无人机的应用提供法律保障，降低应用风险。

（3）加强安全管理

加强无人机的安全管理，提高操作人员的安全意识和操作技能。例如，可以对操作人员进行专业培训，提高操作人员的操作技能；可以建立健全无人机的安全管理制度，加强对无人机的日常维护和管理。

5结论

随着高层民用建筑群的不断增多，火灾风险也日益增加。传统的消防救援手段在高层建筑火灾中面临着诸多挑战，而无人机技术的发展为高层建筑火灾早期控制提供了新的思路和方法。本文通过对高层建筑火场特点的分析，探索了利用无人机进行高层民用建筑群火灾早期控制的应用技术，包括无人机灭火系统的组成、工作原理、优势、应用场景和发展前景等方面。

虽然目前无人机在高层建筑火灾救援中的应用还处于试验探索阶段，但随着技术的不断进步和完善，相信无人机在高层建筑火灾早期控制中将发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1] 梁瑜.高层建筑火灾扑救难点及灭火救援对策[C].2023年度灭火与应急救援技术学术研讨会，2023：67-69

[2] 郭兰旺.高层建筑火灾扑救难点及火场供水对策分析[J].今日消防，2023（4）：44-46

[3] 李砚超.高层建筑火灾扑救限制因素及提高扑救能力的措施[J].中国人民武警大学学报，2011（8）：21-23

[4]李想.无人机在高层建筑火灾中的应用[J].水上安全，2024（17）：4-6

[5] 顾长伟.高层建筑火灾特点及灭火救援策略研究[J].今日消防，2024（1）：33-35

作者简介：曹鹏，男，1984.12，汉族，安徽临泉人，硕士研究毕业，高级工程师，工作单位：重庆城市职业学院；研究方向：无人机消防技术。