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无人机在森林消防中的应用

发布时间:2017-12-07 09:08:00 文章来源:未来智讯    
    [摘 要]无人机:森林消防;救援
    中图分类号:TP101 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)14-0290-01
    一、无人机在森林消防中的应用优势
    我国森林资源较为贫乏,森林覆盖率约为13%左右,人均森林占有面积仅为世界平均值的1/6,但森林大火每年都有发生,如何解决森林防火的问题,又成为林业工作的重中之重。目前,国外森林防火中应用了较多的新技术和新设备,国内在此方面的应用需求也日益增加,对森林保护的投入逐渐加大,先后运用卫星进行资源普查、森林火场监视,而使用无人机系统对森林火情监测则还是初始阶段。
    无人机遥感技术简单的说就是将无人机技术与遥感技术进行有效的结合,其主要的技术内容有无人驾驶飞行技术、遥测遥控技术、遥感传感器技术、通讯技术、遥感应用技术以及GPS差分定位技术,这是一种相对较为综合的技术,起可以快速的对我国森林火灾状况进行调查,并对相应的信息与数据进行掌握,以此来预防森林火灾的发生或用于森林火灾的救援。无人机应用于森林消防的优势有:
    (一)准确提供火灾信息
    无人驾驶飞行器机载的红外和可见光摄像机监测森林火灾,经数控遥测电路实时传输到地面站,将火点、热点显示在地面站的数字地图上,经过识别系统确定是否火点,并进行精确的火点定位。当该飞行器在火场上方飞行时,还可将火场的轮廓、面积、蔓延速度等数据实时传回地面控制中心,监测林火发生(特别适用于初发火和隐火)和火场发展动态,为地面扑火指挥提供可靠信息。特别是在森林火灾发生时火场上空能见度极低,即使是航护飞机能达到火场上空,观察员也无法详细观察到地面火场情况,而在这种情况下飞行又存着安全隐患。无人机能够克服航护飞机的这一不足,通过搭载摄像设备和影像传输设备,可随时执行火警侦察和火场探测任务。地面人员通过接收来自无人机的微波信号,随时掌握火场动态信息。
    (二)帮助制定合理救援方案
    经济建设的快速发展与生态环境保护需求的增加,使森林消防部队所担负的森林灭火救援任务越来越艰巨。特别是近年来,在森林火灾频发,因消防员无法靠近或进入到森林火灾现场,救援工作面临着严峻的考验。而无人机可以按照一定的高度、位置进行飞行,这样作为空中的一个制高点,对整个火灾区域进行观察,完成对灭火救援现场的数据采集,为科学调派救援和制订救援方案提供信息支撑。例如,作为消防队长,当派遣你到森林火灾现场时,你指导操控员将无人机放飞在在火场上空,它可以快速将火场的轮廓、面积、蔓延速度等数据实时传回地面控制中心,为地面扑火指挥提供可靠信息,使灭火指挥部门迅速有效地组织、布署灭火队伍,提高灭火作战效率,防止救火人员的伤亡。
    (三)保障消防员安全
    依靠空中火情观察人员的肉眼无法观察到到火场暗火的情况。在过火面积较大时,采用地面人员查找暗火方式,要使用大量人员且不利于人员安全。无人机可以为地面消防部门第一时间提供火场地理坐标(经、纬度)、火场面积、火场边界、火场蔓延趋势等火场态势情报,使消防部队迅速调配人员进行重点区域灭火工作,及时通知消防人员撤离危险地区,并根据火场图像资料为消防人员提供撤离路径。保证消防员安全。
    (四)有利于救援工作的开展
    与此同时,无人机搭载生命探测仪,配备GPS定位,能感知和获取人的具体位置,在最短时间内找出生命源,并将救生绳、呼吸罩、急救药品等轻型物资投送到制定地域,帮助被困人员进行自救或快速逃离现场。
    (五)预防火灾
    作为现有林业监测手段的有力补充,无人机除了能在发生森林火灾时快速定位火点,确定火情外,更能对林业火灾进行监测、预防。森林火灾的发生,因地理位置分散偏僻,发生之初通常很难发现,若能及时监测到林火的发生,将火灾扼杀在萌芽状态,抢占灭火先机,就能将产生的破坏和损失大大降低。近年来随着无人机技术的快速发展,森林防火越来越多考虑采用基于无人机平台的防火方案,若干数量的无人机以相对稳定的网络拓扑结构构成移动节点群,进行森林日常巡护,可以达到森林防火的最佳事前监控。
    (六)成本低
    无人机可以消除部分危险,还可以降低部分成本,我们只需利用几架无人机就可以取代原本直升机或几组工作人员的工作,这为我们减少了许多麻烦。
    二、无人机在森林消防应用中的技术需求
    针对消防部队面对的灾害事故现场实际情况,无人机在消防部队的运用还应达到一定的技术要求。
    (一)可靠性
    消防部队面对的各种灾害现场,特别是火灾现场,应用环境更为复杂,需考虑风速、烟雾、温度以及防水等各种环境因素,因此,无人侦察机首先要能满足现场的恶劣环境使用条件。一是抗风能力方面。二是耐高温和防爆能力。三是防烟雾能力。
    (二)操控性
    以18km/h无人机巡航平均速度计算,其可巡视范围在2公里工作半径内,续航能力要求达到单组电池平均30分钟以上,航线巡查要求能够实现不间断监控,两次巡查准备间隙少于15分钟;另外,飞行高度方面,根据调研,灾害事故现场多数飞行高度在200米以下,考虑到高层建筑最高高度,达到0到300米飞行高度应可满足日常现场侦查需要。
    (三)稳定性
    无人机的图像传输应当力求清晰、连续,因而对图像的无线收发均有较高的要求;通过无线传输易出现干扰,因而要求无人机必须有一定的抗干扰能力,从而达到在使用过程中图像能够不间断。
    (四)集成兼容性
    无人机在消防部队的应用中要实现很多扩展功能,必须拥有良好的集成和兼容性。因此,在满载重量方面,考虑日常训练及使用配备的机动要求,无人侦查机需能便携或车载到达现场附近,单兵进入现场机动部署,紧急情况下拓展携带器材,因此要求整套系统携带重量不超过50公斤;此外,在实现视频传输外,如果要实现其他辅助功能的集成和传输(如语音、测距、测温等),这必然要求无人机拥有良好的集成和兼容性。
    三、无人机应用的发展
    未来对于无人机的应用,我们应当把消防部队实战经验和无人机的研发理论技术有机结合在一起,建立长效合作机制,在一定程度上合理进行革新创造,改善部队内外环境和实战能力,进一步拓宽科技强消的新思路、新方向。同时,就进一步立足实战,发挥无人机灵活快捷和定位系统精确稳定的特点:一是要立足实际,要在实时图像传输、数据采集分析、现场环境勘测等关键功能环节上下功夫,优化设计方案,提高无人机的实用性和操控性。二是要降低成本,要减去不实用的功能用途,尽可能为全体指战员提供更经济合理的火场定位保证,进一步加强对灭火救援现场的控制和部署。三是要便携方便,要遵循高效便捷的设计理念,在各项指标均衡稳定的基础上,减少占用空间和载重量,以适应更为狭小作业空间和更为复杂救援现场的侦查检测工作。
    结语
    随着社会经济发展与科技的进步,无人机遥感在森林资源调查中的应用也在不断的完善。现阶段的森林调查中对数据的要求逐渐向着多元化的方向发展,对数据的精度、实效以及质量等方面的要求也逐渐严格,这就要求明确无人机遥感在森林资源调查中的价值,并对其中存在的问题进行不断的完善,从根本上保障我国社会的稳定发展。
    参考文献
    [1] 康凯.无人机在消防灭火救援工作中的应用研究[J].武警学院学报,2013.
    [2] 张钊,刘驰.无人机在消防灭火救援工作中的实际运用[J].大科技,2015.
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