森林火災探測撲救中的無人機技術及其應用

李桂鳳

摘? 要：在有效管理和預防森林火災等方面，無人機相比較于其他傳統(tǒng)設備顯示出非凡效果，因此其廣泛應用于森林火災監(jiān)測、預防、救援和災害評估等方面。

關鍵詞：森林火災;探測撲救;無人機技術;應用

中圖分類號：S762? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932173

引言

沾益區(qū)地處云南省東部，曲靖市中部。位于E10329～10414，N2531～2606之間。地勢北高南低，東西高中部低，海拔在1637～2678m之間。沾益區(qū)林業(yè)用地15.67萬hm2，占總面積的55.93%;非林業(yè)用地12.35萬hm2，占總面積的44.07%。森林蓄積為389.5萬m3，森林覆蓋率為48.65%。每年的12月至次年的5月31日是森林防火期，3—4月是一年中火險等級最高的時期。

隨著沾益森林面積、蓄積逐年增加，林內枯葉殘枝增多加厚，在林區(qū)從事非林生產經營的單位增多，到林區(qū)、珠江源風景區(qū)及海峰濕地保護區(qū)游客流量的增多，加之防火期又是春耕及農事活動的高峰期，到林區(qū)及林緣人員頻繁，帶來不可預測的火災險情隨之增加，因此無人機技術在森林防火工作中的運用是十分必要的。

無人機是指通過自動駕駛儀進行控制的無人飛行器，其最早出現在美國，現在世界各國都已展開較為廣泛的應用，而近年來，我國將無人機技術引入了森林災害防治系統(tǒng)。

1? ? ?無人機在森林防火中的技術優(yōu)勢

對每年森林火災的發(fā)生而言，如何解決預防森林火災問題，已成為林業(yè)工作的重點。目前，越來越多的新技術和新設備正在實施應用于國內森林火災防治，國家對于高端技術的市場需求隨之增加，同時各項森林保護投資也正在逐步增加。衛(wèi)星技術已基本應用于統(tǒng)計森林資源和監(jiān)測森林火災狀況，無人機GIS技術意味著將無人駕駛技術和遙感技術有效地結合起來，將其應用于無人化森林防治，其主要技術內容為遙測和遙控技術，遙感定位技術，通信技術，遙感GPS應用。而同時無人機差分定位也應用的相對普遍，其可以快速調查我國森林火災的現狀，為防止森林火災或森林病蟲害提供相關信息和準確數據。無人機的紅外可見光攝像機通過數字網絡可實況觀看火災現況，并將其發(fā)送到防治基站。火災撲救現場會面臨著各種各樣的困難，大型火災現場，就風速、煙度、溫度、防水等環(huán)境因素而言，操作環(huán)境更為復雜，就意味著無人飛機必須能在惡劣的環(huán)境中智能飛行，一要面對風阻的影響;抗高溫和機體防爆能力的提升，然后是抗煙探測能力。無人飛行時要計算環(huán)境的最高飛行速度，范圍可以達到3.7km左右，平均電池續(xù)航能力大45min以上，能夠不間斷監(jiān)控火災控制要求以及較小范圍內的潛火檢查，無人機的海拔飛行高度超過225m，能夠應對大部分高空災害，可滿足日常災情偵查需要。無人機圖像的傳輸要清晰連續(xù)，因此各大地面控制中心對無線圖像的傳輸和接收要求較高;而無線傳輸的干擾消除一直是通信領域研究的熱點，這就要求無人機利用UAS技術，使其具有一定的防惡意使用能力，以防止圖像傳輸中的中斷?，F無人機應消防部門的要求，普遍具備高水平的集成性和兼容性。

1.1? ? ?火災勘測應用

森林基站數字地圖可實時顯示火災點和熱點，識別系統(tǒng)還可確定防火條是否準確到位，定位火點查看起火勢。如果飛機經過火災定點上空時，可以將災情信息，諸如線蔓延速度，燃燒面積和傳播趨勢等直接傳送到地面控制中心，其是監(jiān)控森林火災發(fā)生（尤其是在初期火災和潛火）的可靠信息。特別是在大型森林火災中，當能見度較低時，即使飛機能夠到達火災現場，觀察員也無法跟蹤火災現場的實景，在這種情況下，無人機可消除飛行的不安全因素，其隨時配備的視頻拍攝裝置和傳輸設備能夠克服火災探測任務和撲救任務中的不足，在收到來自地面的電磁波信號后，跟綜掌握火災的動態(tài)信息。

1.2? ? ?撲救計劃制定

經濟建設和環(huán)境生態(tài)保護的快速發(fā)展和需求增長為火災救援任務的火災增加了許多困難。近年來，由于消防戰(zhàn)士無法接近或進入森林火災現場。航空指數只能達到一定的高度，無法進行全局勘測，無人機卻無高度的限制，可通過微波命令監(jiān)視火災整個區(qū)域，同時完成滅火救援區(qū)域的集合，以提供信息支撐和應急計劃制定。例如消防隊接到災情時，通過地面指揮系統(tǒng)控制飛行器即時將火災實時輪廓，燃燒面積和蔓延速度等數據實時發(fā)送到控制室，提供可靠的消防信息，使消防部門及時啟動消防隊伍，切實提高消防效能和防范火災事故發(fā)生。

2? ? ?總結

科學技術的發(fā)展不僅為社會進步提供了動力，還在不斷推進森林資源防治研究中無人機技術的實施。目前森林調查數據的要求逐步多樣化，對數據的準確性，效率和質量的要求越來越嚴格。為此，在研究森林資源和不斷改善現存問題等方面，必須明確無人機價值，以保證我國社會的不斷發(fā)展。

參考文獻

[1]馬瑞升，楊斌，張利輝，等.微型無人機林火監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實現[J].浙江農林大學學報，2012（5）：783-789.