摘要：近年来群闹事件多体现在医闹方面，还有最近香港港独分子围攻香港警察的群闹事件多有发生，以群体性、人数众多、处警人数多、社会影响性大，同时处理该类事件相当棘手著称。目的：研究喷雾警用无人机在群闹事件中的应用，调试喷雾警用无人机的喷雾喷射高度、时间、速度，得出如何在不伤害群闹分子又能及时有效地控制群闹分子的喷雾警用无人机的最佳喷洒效果。结果：喷雾警用无人机能够运用于群闹事件中，能辅助公安干警更好更快地处置群闹事件，可以大大释放警力，能迅速地控制一定区域内的人群。
关键词：喷雾警用无人机 群闹事件 及时 有效 最佳喷洒效果
警用喷雾无人机，机身小，应用方便，且可以最大限度的释放警力，只需要一位飞手即可飞行，同时控制的范围相当广阔，移动速度快，可以在短时间内喷射大范围的喷雾，形成迅速地控制一定区域内的人群，造成一段时间内的制压和令闹事人员在短时间内失去抵抗能力和动手能力，同时因为喷雾剂含有辣椒喷雾，更具备有良好的驱散效果，使群闹分子不战而退，慌逃而散，达到在短时间内镇压和驱散群闹分子的效果，极大的释放警力，提高控制群闹分子的效率，有利于维护社会稳定和提高人民的生活安全保障。
1 警用喷雾无人机的使用原理
警用喷雾无人机，顾名思义是用于公安领域作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台（固定翼、直升机、多轴飞行器）、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷雾功能。
参数性能
2 警用喷雾的使用原理
警用喷雾催泪器又称警用辣椒水，是高纯度辣椒提取素（OC），主要是以辣椒水、沼气等配制而成的。它没有任何的副作用，喷过后只要用水清洗就没事了。将适量的警用喷雾喷到人体的脸上或皮肤上，可立即使人涕泪交流，皮肤瘙痒不止，丧失攻击能力，能为制服、抓捕暴徒和犯罪嫌疑人创造条件，同时也用于民警自身防卫。
3 黑色墨水模拟警用辣椒水的原理
警用辣椒水与黑色墨水都同为液体，密度同为（1.1kg/L），在空中受到的空气阻力相当，在物理性质上大致相当，也因为如果使用警用辣椒水来进行实验的话，不利于实验的观察和测量且昂贵，容易对实验人员造成伤害，而使用黑色墨水不仅价廉易用，也方便观察和测量，所以该实验使用黑色墨水来来代替警用辣椒水。
黑色墨水在实验的下落过程中所受的力有：垂直向下的重力即黑色墨水自身所受的重力、水平方向的风力即实验当天的风向风力等不可控制自然因素以及无人机螺旋桨引起的气流力即无人机在实验范围正上方悬停时其螺旋桨所引起周围的气流。
4 实验
4.1实验步骤
分实验一：定点喷洒
（1）铺设好薄膜：铺设好一张9m×7m的透明塑料薄膜，
（2）黑色墨水代替警用辣椒水：调制好浓度相同的黑色墨水40升。
（3）调试无人机：将无人机上装载的水桶装满并调试至待起飞状态，先进行预喷射，调试至一定的喷射量。
（4）开始实验：将无人机固定在透明塑料薄膜上空，总共定点喷射16次，分别固定喷洒高度（H）在3、5、7、9米上空中，然后在每个高度上都分别持续喷洒时间1、3、5、7秒
（5）测量和记录薄膜上黑色墨水最大宽度，以及拍照固定中间点的喷洒效果。在塑料袋上每喷洒完一次，就将塑料薄膜上的墨水清除干净，以免影响到下一次喷洒的效果。
分实验二：移动喷洒
（1）铺设好薄膜：铺设好一张9m×7m的透明塑料薄膜，
（2）黑色墨水代替警用辣椒水：调制好浓度相同的黑色红墨水40升。
（3）调试无人机：将无人机上装载的水桶装满并调试至待起飞状态，先进行预喷射，调试至一定的喷射量。
（4）开始实验：改变无人机的移动速度，将无人机放置在距离透明塑料薄膜6米的中心点的向宽的垂直线位置（接下去每次都在此处起飞），在塑料薄膜上空，总共移动喷射16次，分别固定喷洒高度（H）在3、5、7、9米上空中，然后在每个高度上将无人机的移动速度保持在匀速1m/s、2m/s、3m/s、4m/s。
（5）测量和记录薄膜上黑色墨水最大宽度，以及拍照固定中间点的喷洒效果。在塑料袋上每喷洒完一次，就将塑料薄膜上的墨水清除干净，以免影响到下一次喷洒的效果。
4.2实验结果
图1
图2
图3
图4
（图1为高度为3m时，定点喷洒1s时塑料薄膜上喷洒的效果；图2高度为3m时，定点喷洒3s时塑料薄膜上喷洒的效果；图3为高度为3m时，定点喷洒5s时塑料薄膜上喷洒的效果；图4为高度为3m时，定点喷洒7s时塑料薄膜上喷洒的效果）
图5
图6
图7
图8
（图5为高度为5m时，定点喷洒1s时塑料薄膜上喷洒的效果；图6高度为5m时，定点喷洒3s时塑料薄膜上喷洒的效果；图7为高度为5m时，定点喷洒5s时塑料薄膜上喷洒的效果；图8为高度为5m时，定点喷洒7s时塑料薄膜上喷洒的效果）
图9
图10
图11
图12
（图9为高度为7m时，定点喷洒1s时塑料薄膜上喷洒的效果；图10高度为7m时，定点喷洒3s时塑料薄膜上喷洒的效果；图11为高度为7m时，定点喷洒5s时塑料薄膜上喷洒的效果；图12为高度为7m时，定点喷洒7s时塑料薄膜上喷洒的效果）
图13
图14
图15
图16
（图13为高度为9m时，定点喷洒1s时塑料薄膜上喷洒的效果；图14高度为9m时，定点喷洒3s时塑料薄膜上喷洒的效果；图15为高度为9m时，定点喷洒5s时塑料薄膜上喷洒的效果；图16为高度为9m时，定点喷洒7s时塑料薄膜上喷洒的效果）
4.3实验分析
4.3.1定点喷洒
下表为警用喷雾无人机定点喷洒所得的实验数据
I．喷洒高度的最佳设置范围：根据实验数据分析得出，随着喷洒高度逐渐升高，无人机喷洒的范围越大，高度越高，喷洒落到地面的墨水会越少越稀疏，在高度9米时，洒落到地面的墨水已是小小的点点，可得出无人机喷洒的高度并非越高越好，如若将墨水替换成警用辣椒水的话，过低过稀的浓度将无法使群闹分子产生生理反应，所以在无人机喷洒高度不宜设置大于9米以上；同时，高度过低的话，无人机极容易受到群闹分子的攻击破坏。综合上面所述，飞行高度设置在5-7米为宜，这在保证无人机安全的情况下，还可以对群闹分子进行有效控制。
II．喷洒时间的最佳设置范围：通过分析实验结果的图片和实验数据得出，在喷洒高度不变的情况下，随着喷洒时间的延长，可用观察到遗留在透明塑料薄膜上墨水颜色越来越浓，所以，在高度不变的情况下，喷洒时间越长，喷洒到地面的浓度将越高。
但是，将这分析的结果与群闹分子的生理结合起来，喷洒时间并非越长越好。如果喷洒时间过长，就会导致喷洒到地面的辣椒水浓度过高，而辣椒水浓度过高会给群闹分子造成很大的生理反应，会对他们的身体造成伤害，所以喷洒时间不宜过长。相反如果喷洒时间过短，落在地面上的警用喷雾越少，将不足以对群闹分子造成一定的生理反应，无法对其有效控制，通过图片和实验数据综合分析得出，在喷洒时间为5-7秒时，喷洒在塑料薄膜上的墨水浓度浓度为最佳，此时不会出现浓度过低或过高的情况出现。最后综上得出，所以飞行设置在5-7s秒为最佳喷洒时间段。
III．忽略人工测量误差以及风力和气流力等自然因素等有限的实验条件，从所得的实验数据上分析如下：
1．在喷洒时间不变的情况下，随着喷洒高度的升高，长度L一般逐渐增大（5秒3米时特殊）；在喷洒高度不变的情况下，随着喷洒时间的升高，长度L逐渐增大。如下图17所示：
图17 长度L随喷洒高度或喷洒时间变化的折线图
①在喷洒时间不变的情况下，随着喷洒高度的升高，宽度D一般逐渐增大（7秒3米时特殊）；在喷洒高度不变的情况下，随着喷洒时间越长，宽度D一般逐渐增大（5秒9米时和7秒3米特殊）。如下图18所示：
图18 宽度D随喷洒高度或喷洒时间变化的折线图
②在喷洒时间不变的情况下，随着喷洒高度的升高，范围Y逐渐增大；但在喷洒高度不变的情况下，随着喷洒时间的延长，范围Y不一定逐渐增大（如3米时和9米）。如下图19所示：
图19 范围Y随喷洒高度或喷洒时间变化的柱形图
4.3.2移动喷洒
①移动喷洒高度的设置范围：同定点喷洒高度的设置范围一样，喷洒高度应高于正常人所能触及的高度同时不因高度过高而导致喷洒浓度过低没效果。从而得出，移动喷洒高度在5-7米为宜。
②移动喷洒速度的设置范围：由于无人机移动速度增大，导致喷雾的在单位面积上的喷洒时间少，落到透明塑料薄膜上的墨水浓度低，导致，效果将不是特别明显。所以经总结得出，移动速度越慢，喷洒的效果越好。因此，喷洒移动速度的范围应设置在1m/s。
③忽略人工测量误差以及自然因素等有限的实验条件，综上从数据上分析如下，除去移动喷洒的宽度已超出实验范围（宽度大于透明塑料薄膜的最大宽度，无法进行人工测量），综合以上分析得出：
在喷洒时间不变的情况下，随着移动喷洒速度的增大，范围Y逐渐增大；在喷洒高度不变的情况下，随着移动喷洒速度的升高，范围Y无明显规律。如下图20所示：
图20 宽度D随移动喷洒高度或移动喷洒速度变化的柱形图
5 结论
根据实验数据和实验图片分析后得出，无人机在定点喷洒的情况下，警用喷雾无人机果在飞至5-7米的情况下，喷洒时间为5-7秒，在这个飞行范围内为最佳喷洒效果；移动喷洒时，警用喷雾无人机飞行高度5-7米，飞行的匀速速度保持在在1m/s为最佳喷洒效果。
利用该实验的结论，将警用喷雾无人机真正应用到现实警察处置群闹事件中，可以直接避免与群闹分子“硬碰硬”，这不仅能减少公安民警面临危险的处境，还能高效及时的控制住群闹分子，且减少公安民警的人员伤亡。同时，该类警用喷雾无人机成本较低，操作方便，使用安全，能够广泛推广和应用到基层民警的现实群闹处置中，能极大提高处置群闹现场的效率，进一步防止事件的升级发酵，减少社会危害性，对社会秩序有稳定保障作用，有利于各项公安工作的展开。
笔者认为，无人机在多个领域都有很好的运用，无人机凭借着良好的机动性能和广阔的视野广泛运用于军事领域和民用领域，在公安实战中也有广泛的应用，例如消防救援，空中侦察，抢险救灾和交通管理等方面。但是在警务实战领域却没有得到充分的利用，例如在群体性突发事件中。从本次进行的实验中可以发现无人机运用于处置群体事件的预期效益是十分可佳的，但从实验的严格性和忽略的误差范围，无人机运用在警务实战中的群闹事件中还有待深入研究。
最后，在探索科技道路中，无人机这项技术将会作为驱动力推动我国科技事业的前行。
参考文献：
［1］汪宇.闹丧群体性治安事件的处置［D］.武汉公安干部学院学报，2013，4.
［2］何遥．无人机的创新发展［J］.中国公共安全，2017（Z1）：122 －127．
［3］蒋焕煜，周鸣川，李华融. 变量喷雾系统动态雾滴分布均匀性实验［Ｊ］.农业机械学报.2015，46（3）：73-77
（作者简介：广东警官学院技术系）
（该实验涉及无人机及其适用的范畴，在此感谢广州市瑞丰生物科技有限公司的专业人员为我们提供无人机的技术支持和理论指导）
本项目受 “攀登计划”广东大学生科技创新培育计划（pdjh2019b0347）资助。
论文作者:郑鸿彬,朱智涛,陈悦,黄小锋 指导老师：杨敏、廖志刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/11
标签：无人机论文; 高度论文; 塑料薄膜论文; 警用论文; 效果论文; 墨水论文; 时间论文; 《基层建设》2019年第21期论文;