Auf welche Leistungsindikatoren sollte ich beim Kauf von Feuerwehrdrohnen achten?

Wir bei SkyRover sehen, wie Agenturen bei kritischen Einsätzen mit unzuverlässiger Ausrüstung zu kämpfen haben. Die Wahl der falschen Drohne riskiert Menschenleben und verschwendet Budget, so dass die Teams blind sind, wenn die Sicht am wichtigsten ist.

Sie müssen der Flugdauer unter Last, der hochauflösenden Wärmebildtechnik mit niedrigem NETD-Wert für die Rauchdurchdringung und der IP-zertifizierten Wetterbeständigkeit Priorität einräumen. Entscheidend sind die Zuverlässigkeit der Datenübertragung in störungsintensiven Zonen und die Integration von KI zur automatischen Erkennung von Hotspots, um die Betriebssicherheit und Effizienz zu gewährleisten.

Schauen wir uns die spezifischen Kriterien an, die ein zuverlässiges Flugzeug zur Brandbekämpfung ausmachen.

Wie lange kann die Drohne mit voller Nutzlast während eines Einsatzes fliegen?

Unsere Flugtests haben gezeigt, dass die Batteriespezifikationen oft von der tatsächlichen Leistung abweichen. Wenn mitten im Einsatz der Strom ausgeht, wird die gesamte Befehlskette unterbrochen und der Erfolg der Mission gefährdet.
Batteriespezifikationen unterscheiden sich oft ¹

Eine Brandbekämpfungsdrohne muss mindestens 45 bis 55 Minuten fliegen und dabei optische und thermische Nutzlasten mitführen. Diese Zeitspanne ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und Datenerfassung ohne häufige Batteriewechsel und gewährleistet ein kontinuierliches Situationsbewusstsein in kritischen Phasen der Brandbekämpfung.

Wenn wir in unserem Werk in Chengdu Industriedrohnen entwickeln, ist die Flugdauer oft die erste Variable, nach der unsere Kunden fragen. Die auf einem Datenblatt angegebene Zahl - oft als "maximale Flugzeit" bezeichnet - wird jedoch in der Regel unter idealen Bedingungen berechnet: Meereshöhe, kein Wind und keine Nutzlast. Für einen Beschaffungsmanager kann es ein fataler Fehler sein, sich auf diese Zahl zu verlassen. In einem realen Szenario der Brandbekämpfung fliegt die Drohne nie "nackt". Sie ist mit schweren kardanischen Aufhängungen, Abwurfvorrichtungen oder Scheinwerfern ausgestattet, die den Akku deutlich schneller entladen.

Die Realität von Nutzlastgewicht und Stromverbrauch

Das Verhältnis zwischen Nutzlastgewicht und Flugzeit ist nicht linear, sondern exponentiell. Mit zunehmendem Gewicht müssen sich die Motoren schneller drehen, um Auftrieb zu erzeugen, was mehr Strom aus dem Akku zieht. Dies führt zu einem Zyklus, in dem sich die Batterie erhitzt, was ihre Effizienz verringert. Bei Feuerwehreinsätzen müssen Sie die "Schwebezeit mit maximaler Nutzlast" betrachten. Dies ist der wahre Indikator dafür, wie lange die Drohne zur Überwachung eines Brandes in der Luft bleiben kann.
Verhältnis zwischen Nutzlastgewicht ²

Nachfolgend finden Sie eine Aufschlüsselung, wie sich die Nutzlast auf die Flugzeit auswirkt, basierend auf unseren internen Testdaten für einen industriellen Standard-Quadcopter-Rahmen:

Umweltauswirkungen auf die Batteriechemie

Ein weiterer Faktor, auf den wir unsere Kunden in Europa und den USA ständig hinweisen, sind die Auswirkungen auf die Umwelt. Brandbekämpfung findet oft in extremen Situationen statt. In Umgebungen mit großer Hitze (in der Nähe des Feuers selbst) können die Batterien überhitzen und Sicherheitsabschaltungen auslösen. Umgekehrt sinkt die Effizienz von Lithium-Ionen-Batterien bei Such- und Rettungseinsätzen bei kaltem Wetter.
Lithium-Ionen-Wirkungsgrad sinkt ³

Wir empfehlen, nach intelligenten Batteriemanagementsystemen (BMS) Ausschau zu halten, die über eine Selbsterhitzungsfunktion für Kaltstarts und fortschrittliche Wärmeableitungskonzepte für den Betrieb bei hohen Temperaturen verfügen. Eine Drohne, die in einem Labor eine Flugzeit von 50 Minuten bietet, kann bei einem Waldbrand aufgrund der Energie, die zur Stabilisierung gegen thermische Turbulenzen erforderlich ist, nur 30 Minuten fliegen. Kalkulieren Sie daher Ihre Betriebsanforderungen immer mit einem Sicherheitszuschlag von 20-30% auf die vom Hersteller angegebene Flugdauer.

Welchen Windwiderstand benötige ich für einen stabilen Betrieb bei Bränden?

Wir kalibrieren unsere Flugsteuerungen so, dass sie plötzliche Aufwinde bewältigen können, doch viele Käufer übersehen, wie durch Feuer erzeugte Turbulenzen Standardflugzeuge destabilisieren und Videoübertragungen unbrauchbar machen.

Für einen stabilen Betrieb in der Nähe von Waldbränden oder Hochhausbränden benötigt Ihre Drohne eine Windwiderstandsfähigkeit von mindestens 12 bis 15 Metern pro Sekunde (Stufe 6). Dadurch wird sichergestellt, dass das Fluggerät seine Position bei starken thermischen Aufwinden und böigen Bedingungen, die für Brandgebiete typisch sind, beibehält.

Beim Windwiderstand geht es nicht nur darum, ob die Drohne weggeweht wird, sondern auch um die Stabilität der Plattform und die Verwendbarkeit der von ihr erfassten Daten. Bei unseren Exporten in Regionen mit unterschiedlichen Klimazonen haben wir festgestellt, dass handelsübliche Drohnen in der Nähe von Großbränden oft versagen. Das liegt daran, dass Brände ihre eigenen Wettersysteme erzeugen. Die intensive Hitze erzeugt starke thermische Aufwinde - aufsteigende Luftsäulen -, die eine leichte Drohne wie ein Blatt umwerfen können.
starke thermische Aufwinde ⁴

Verständnis der Windwiderstandswerte

Die Hersteller geben den Windwiderstand in der Regel anhand der Beaufort-Skala oder in Metern pro Sekunde (m/s) an. Für die industrielle Brandbekämpfung ist eine Einstufung der Stufe 5 (8,0-10,7 m/s) das absolute Minimum, aber wir empfehlen dringend, Stufe 6 (10,8-13,8 m/s) oder höher anzustreben.
unter Verwendung der Beaufort-Skala ⁵

Wenn eine Drohne gegen den Wind kämpft, neigt sie sich in die Richtung der Windböe. Wenn die Windgeschwindigkeit den maximalen Neigungswinkel und das Motordrehmoment der Drohne übersteigt, driftet die Drohne ab. Bei der Brandbekämpfung kann ein Abdriften bedeuten, dass sie in ein brennendes Gebäude stürzt oder die Sichtverbindung zu einem Opfer verliert.

Dynamik des Antriebssystems

Um eine hohe Windbeständigkeit zu erreichen, ist das Antriebssystem der Schlüssel. Deshalb statten wir unsere SkyRover-Industrielinien mit drehmomentstarken Motoren und größeren Propellern aus. Dank des hohen Drehmoments können die Motoren die Drehzahl sofort ändern, um plötzlichen Windböen entgegenzuwirken.

Außerdem spielen die Größe und das Gewicht der Drohne eine Rolle. Eine schwerere Drohne hat eine größere Trägheit und wird von kleineren Turbulenzen weniger beeinträchtigt, obwohl sie mehr Energie zum Fliegen benötigt. Außerdem implementieren wir spezielle Flugsteuerungsalgorithmen, die durch Turbulenzen verursachte "abnormale" Vibrationen und Lageänderungen erkennen und automatisch die Verstärkungseinstellungen anpassen, um den Flug zu glätten.

Operative Sicherheitsmargen

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen "Max Wind Resistance" und "Safe Operational Wind Speed" zu verstehen."

• Maximaler Windwiderstand: Die Grenze, bis zu der die Drohne physikalisch in der Luft bleiben kann, ohne abzustürzen.
• Sichere betriebliche Windgeschwindigkeit: Die Grenze, bis zu der die Drohne ruhig genug fliegen kann, um stabile Videos aufzunehmen und sicher zu landen.

Wenn ein Hersteller einen Widerstand von 15 m/s angibt, sollten Ihre Piloten ihre Sicherheitsschwelle bei etwa 10-12 m/s ansetzen. Das Fliegen an der absoluten Grenze entlädt den Akku schnell (wie im vorherigen Abschnitt beschrieben) und lässt keine Leistungsreserve für Notfallmanöver.

Wie kann ich die Auflösung der Wärmebildkamera für eine effektive Hotspot-Erkennung beurteilen?

Unsere Optik-Ingenieure betonen, dass es nicht ausreicht, eine Hitzesignatur zu sehen; man muss zwischen einer Person und einem erhitzten Schlot durch dichten Rauch unterscheiden, um die Bodenteams genau zu leiten.

Eine wirksame Hotspot-Erkennung erfordert einen radiometrischen Wärmesensor mit einer Mindestauflösung von 640×512 Pixeln und einer Bildwiederholfrequenz von 30 Hz. Eine niedrige rauschäquivalente Temperaturdifferenz (NETD) von unter 50 mK ist für die Unterscheidung feiner Temperaturschwankungen durch dichten Rauch und Trümmer wesentlich.

Die Wärmebildtechnik ist wohl der wichtigste Sensor für eine Brandbekämpfungsdrohne. Sie ermöglicht es den Einsatzleitern, durch den Rauch zu sehen, den Brandherd zu identifizieren und Opfer zu lokalisieren, die mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind. Allerdings sind nicht alle Wärmebildkameras gleich. Wir erleben oft, dass Beschaffungsmanager durch den Fachjargon rund um diese Sensoren verwirrt sind.

Auflösung und Erfassungsabstand

Die Auflösung des Wärmesensors bestimmt, wie viele "Pixel auf dem Ziel" Sie aus einer bestimmten Höhe erhalten können. Eine geringere Auflösung, z. B. 320×240, zeigt zwar einen Wärmefleck, aber man kann nicht erkennen, ob es sich um einen kleinen Brandfleck oder einen erhitzten Stein handelt.

Für industrielle Anwendungen, 640×512 ist nicht ohne Grund der Industriestandard. Er bietet die vierfache Pixelzahl eines 336×256-Sensors. Diese höhere Auflösung ermöglicht es der Drohne, höher zu fliegen (und damit sicherer vor der Hitze zu sein) und gleichzeitig kleine Details am Boden aufzulösen.

Radiometrische Daten vs. Standard-Wärmebild

Es gibt einen gewaltigen Unterschied zwischen dem Sehen von Wärme und dem Messen von Wärme. A Radiometrisch Wärmebildkamera misst die Temperatur jedes einzelnen Pixels auf dem Bild. Auf diese Weise kann der Bediener auf einen Bildschirm tippen und sehen, dass ein Dach 400 °C warm ist, was auf eine strukturelle Schwäche hinweist, und nicht 50 °C. Nicht-radiometrische Kameras zeigen nur den relativen Kontrast (heiß vs. kalt) ohne spezifische Temperaturdaten. Bei der Brandbekämpfung sind radiometrische Daten für Sicherheitsbewertungen unverzichtbar.

Die Bedeutung von NETD (Sensibilität)

NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) misst die Empfindlichkeit des Wärmesensors. Sie wird in Millikelvins (mK) gemessen. Je niedriger die Zahl, desto besser.
Rauschäquivalente Temperaturdifferenz ⁶

• < 50mK: Hohe Empfindlichkeit. Kann kleine Temperaturunterschiede erkennen. Unverzichtbar für die Suche nach Opfern in Umgebungen, in denen die Hintergrundtemperatur nahe der Körpertemperatur liegt.
• > 100mK: Geringe Empfindlichkeit. Das Bild sieht "körnig" aus, und subtile Wärmesignaturen gehen im Rauschen unter.

Hier ein Vergleich, wie sich die Spezifikationen der Sensoren auf die Einsatzfähigkeit auswirken:

Welche Übertragungsreichweite ist für meine Brandbekämpfungseinsätze aus der Ferne ausreichend?

Wenn wir Tests in Häuserschluchten durchführen, ist ein Signalverlust ein häufiger Fehler. Der Verlust der Videoübertragung macht den Einsatzleiter sofort blind und verwandelt ein wertvolles Gut in eine Belastung.

Ein robustes Übertragungssystem sollte in offenen Umgebungen eine Reichweite von 8 bis 15 Kilometern bieten, vor allem aber durch Interferenzen eine geringe Latenz aufweisen. Achten Sie auf Dual-Band-Frequenzsprungfunktionen, um Hindernisse und Rauch in der Stadt ohne Signalverschlechterung zu durchdringen.

Die Übertragungsreichweite ist oft die irreführendste Statistik im Drohnenmarketing. Auf den Verpackungen steht "15 km Reichweite", aber das wird in der Regel in einer RF-ruhigen Wüste mit direkter Sichtlinie getestet. Bei der Brandbekämpfung hat man es mit Gebäuden, Bäumen, Rauch (der Feinstaub enthält, der Signale streuen kann) und massiven Störungen durch den Notfunkverkehr zu tun.

Signalpenetration in städtischen Umgebungen

Für unsere Kunden, die in Städten arbeiten, ist die Signalpenetration wichtiger als die maximale Reichweite. Eine Drohne, die 15 km in einer geraden Linie fliegen kann, ist nutzlos, wenn sie 500 m entfernt hinter einem Betongebäude die Verbindung unterbricht.

Wir verwenden Systeme, die auf zwei Bändern arbeiten (normalerweise 2,4 GHz und 5,8 GHz) und ein automatisches Frequenzsprungverfahren einsetzen. Wenn das 2,4-GHz-Band überfüllt ist (häufig in Städten), springt das System automatisch auf 5,8 GHz, um die Verbindung aufrechtzuerhalten.
automatisches Frequenzsprungverfahren ⁷

Latenzzeit und Entscheidungsfindung in Echtzeit

Die Latenzzeit - die Verzögerung zwischen dem, was die Kamera sieht, und dem, was auf dem Bildschirm erscheint - ist entscheidend. In einem schnell fliegenden Feuer kann eine Verzögerung von 200 Millisekunden für einen Piloten, der versucht, in der Nähe von Hindernissen zu manövrieren, desorientierend sein. Wir streben Übertragungssysteme mit einer Latenzzeit von unter 100 ms an.
Verzögerung zwischen dem, was die Kamera ⁸

Eine hohe Latenz beeinträchtigt auch die Qualität des Videostroms. Wenn die Bandbreite sinkt, wird das Video blockiert oder friert ein. Für einen Befehlshaber, der auf der Grundlage dieser Videoübertragung Entscheidungen über Leben und Tod trifft, ist Zuverlässigkeit von größter Bedeutung.

Jenseits der Sichtlinie (BVLOS)

Obwohl die derzeitigen Vorschriften in vielen Ländern BVLOS-Flüge einschränken, muss die Technologie darauf vorbereitet sein. Großflächige Waldbrände erfordern oft, dass die Drohne mehrere Kilometer vom Piloten entfernt fliegt.
BVLOS-Flüge einschränken ⁹

Um dies zu unterstützen, integrieren wir zunehmend 4G/5G-Module in unsere Industriedrohnen. Dadurch kann die Drohne Videos über Mobilfunknetze übertragen, was ihr praktisch eine unbegrenzte Reichweite verschafft, solange es eine Mobilfunkabdeckung gibt. Dies ist ein entscheidender Vorteil für die Überwachung von Waldbränden, bei denen der Pilot nicht in der Nähe der Feuerfront sein kann.

• Standard RF: Gut für lokale, strukturelle Brände (1-5 km effektive Reichweite).
• 4G/5G-Integration: Unverzichtbar bei großflächigen Waldbränden und BVLOS-Einsätzen.

Schlussfolgerung

Legen Sie bei der Auswahl Ihrer Flotte den Schwerpunkt auf Ausdauer, thermische Klarheit und Signalstabilität. Die Investition in diese Kern-KPIs gewährleistet den Erfolg der Mission und die Sicherheit des Personals. Kontaktieren Sie SkyRover für maßgeschneiderte industrielle Lösungen.
Radiometrische Wärmebildkamera misst ¹⁰

Fußnoten

1. Erläutert, wie sich Umweltfaktoren und Belastung auf die behauptete Batterieleistung auswirken. ︎
   

2. Technischer Leitfaden zur Berechnung der Flugzeit auf der Grundlage von Gewicht und Motorleistung. ︎
   

3. Wissenschaftlicher Zusammenhang, warum Li-Ionen-Batterien bei Kälte an Kapazität verlieren. ︎
   

4. Definiert thermische Aufwinde und ihre Entstehung, die für das Brandwetter relevant sind. ︎
   

5. Maßgebliche Definition der im Text erwähnten Windgeschwindigkeitsskala. ︎
   

6. Definiert die technische Metrik für die thermische Sensorempfindlichkeit. ︎
   

7. Technischer Überblick über die für die Signalstabilität verwendete FHSS-Technologie. ︎
   

8. Definiert die Latenzzeit im Kontext von Netzwerken und Datenübertragung. ︎
   

9. Stellt den rechtlichen Kontext für Operationen außerhalb der Sichtlinie dar. ︎
   

10. Erläutert die spezifische Technologie der radiometrischen Messung in der Wärmebildtechnik. ︎