無人機(jī)在森林防火滅火中的應(yīng)用探析

趙國剛

摘要：無人機(jī)具有用途廣泛、成本低、費(fèi)效比高、生存能力強(qiáng)、機(jī)動性能好、使用方便、環(huán)境生存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在森林防火滅火中，無人機(jī)可以全天候進(jìn)行火情監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)控火場態(tài)勢，進(jìn)行遠(yuǎn)距離的空中通信，輔助應(yīng)急救援等任務(wù)。加強(qiáng)和深化森林消防隊(duì)伍無人機(jī)防火滅火力量建設(shè)，一是建立先進(jìn)實(shí)用、集成系統(tǒng)的裝備體系;二是著眼提高防火滅火效能，增強(qiáng)無人機(jī)應(yīng)用的可靠性;三是針對防火滅火任務(wù)的實(shí)際需要，強(qiáng)化無人機(jī)操作的實(shí)戰(zhàn)化演練。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);森林;防火滅火

當(dāng)前，隨著無人機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，我國的無人機(jī)應(yīng)用日益廣泛并顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，特別是無人機(jī)在森林防火滅火行動中起到了傳統(tǒng)手段無法替代的優(yōu)勢作用，大大促進(jìn)了防火滅火能力的提高。因此研究無人機(jī)在森林防滅火中的應(yīng)用，特別是專業(yè)森林消防隊(duì)伍的無人機(jī)力量在森林防滅火中的應(yīng)用，對于提高森林消防隊(duì)伍裝備發(fā)展進(jìn)程具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

一、無人機(jī)在森林防火滅火中運(yùn)用的獨(dú)特優(yōu)勢

與有人機(jī)相比，無人機(jī)具有用途廣泛、成本低、費(fèi)效比高、生存能力強(qiáng)、機(jī)動性能好，使用方便、環(huán)境生存能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。從無人機(jī)起降平臺來看，可供無人機(jī)發(fā)射起降的平臺十分簡易，可在火場周邊適合位置發(fā)射或利用空氣動力起飛，從而快速實(shí)現(xiàn)對火場的各種戰(zhàn)術(shù)行動;從無人機(jī)的操控使用來看，無人機(jī)自主飛行或被遙控操作的同時(shí)，還能滿足長航時(shí)、遠(yuǎn)距離、高精度和快速響應(yīng)的要求;從無人機(jī)運(yùn)用環(huán)境來看，可以解決飛機(jī)巡護(hù)無法夜航、煙霧造成能見度低無法飛行等問題，也可以在地面巡護(hù)無法顧及的偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)生林火的早期發(fā)現(xiàn)以及對重大森林火災(zāi)現(xiàn)場的各種動態(tài)準(zhǔn)確把握，從而進(jìn)行救援指揮以及災(zāi)情調(diào)查與評估。

二、無人機(jī)在森林防火滅火中的實(shí)踐應(yīng)用

（一）全天候火情監(jiān)測。無人機(jī)通過掛載各種可見光、紅外攝像機(jī)等設(shè)備，可以按著預(yù)定的航跡進(jìn)行林區(qū)的巡查任務(wù)，將獲取的遙感資料及時(shí)傳到地面監(jiān)控站，監(jiān)控站再通過信息系統(tǒng)將遙感資料傳輸?shù)椒阑饒?zhí)勤部門。對于遙感資料上的可疑區(qū)域和可疑點(diǎn)位，可通過遙控指令調(diào)整無人機(jī)的航跡和飛行高度進(jìn)行進(jìn)一步查詢，再將查詢的遙感資料結(jié)果及時(shí)傳回地面監(jiān)控站，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情。

（二）火場態(tài)勢實(shí)時(shí)監(jiān)控。隨著無人機(jī)性能的提高與遙感技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在專業(yè)隊(duì)伍已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了利用無人機(jī)在距地面800米到2000米高度對地面火場進(jìn)行懸停觀察，特別是當(dāng)人員和車輛無法及時(shí)到達(dá)預(yù)定地點(diǎn)時(shí)，可通過無人機(jī)快速飛進(jìn)災(zāi)害現(xiàn)場，在任務(wù)區(qū)進(jìn)行音頻與視頻的采集，及時(shí)獲取火場的基本信息，將任務(wù)區(qū)的總體態(tài)勢及時(shí)回傳指揮所，為滅火隊(duì)伍偵測最佳機(jī)動路線。同時(shí)可以在無人機(jī)上裝備風(fēng)速儀等設(shè)備進(jìn)行火場全區(qū)域圖像采集、火場燃燒程度、風(fēng)力與風(fēng)向等信息，從而輔助滅火人員確定火場范圍、火災(zāi)發(fā)展的趨勢以及火災(zāi)蔓延方向等。

（三）構(gòu)建遠(yuǎn)距離空中通信。森林地區(qū)山高林密，地理環(huán)境復(fù)雜，無線電通信、GPS與北斗接收機(jī)等信號通常較差。通過無人機(jī)的飛行平臺來搭載中繼通信設(shè)備，可以快速搭建起覆蓋任務(wù)區(qū)域的應(yīng)急指揮通信系統(tǒng)，在指揮中心與現(xiàn)場之間搭建一條無形的信息“橋梁”，從而在極端環(huán)境下建立起穩(wěn)定高效的無線通信鏈路，快速構(gòu)成一個(gè)任務(wù)區(qū)域無線通信網(wǎng)，這樣既可以滿足各級指揮員對火場的信息需求，也可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場單個(gè)救援人員通過信息終端共享森林火災(zāi)的動態(tài)信息，最大程度滿足任務(wù)區(qū)域各級指揮員實(shí)時(shí)指揮協(xié)調(diào)的通信需求。

（四）輔助應(yīng)急救援。利用無人機(jī)與現(xiàn)代測繪技術(shù)相結(jié)合，可以為火災(zāi)救援現(xiàn)場實(shí)施應(yīng)急測繪，為森林滅火與人員求助提供技術(shù)支撐。同時(shí)可在無人機(jī)上安裝語音傳輸與擴(kuò)音模塊進(jìn)行指令傳達(dá)，從而實(shí)現(xiàn)在滅火現(xiàn)場復(fù)雜地理環(huán)境下通過無人機(jī)進(jìn)行空中呼喊與指令傳達(dá)，及時(shí)告知火場救援人員快速遠(yuǎn)離危險(xiǎn)區(qū)域或者提供撤離道路，也可以利用無人機(jī)攜帶救援繩與呼吸器等設(shè)備進(jìn)行輔助拋繩，從而為滅火人員開辟生命通道。

三、加強(qiáng)無人機(jī)撲救森林火災(zāi)力量建設(shè)的思考

無人機(jī)在我國森林防火滅火方面的應(yīng)用較晚，與一些發(fā)達(dá)國家比也有相當(dāng)大的差距。結(jié)合目前我國森林消防隊(duì)伍信息裝備現(xiàn)狀以及無人機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中暴露的問題，可以看出，森林消防隊(duì)伍無人機(jī)建設(shè)還應(yīng)當(dāng)從以下三點(diǎn)來進(jìn)行。

（一）著眼提高防火滅火效能，增強(qiáng)無人機(jī)應(yīng)用的可靠性。無人機(jī)飛行速度較慢，抗強(qiáng)氣流干擾能力較差，特別是對火場上空空氣湍流、帶電氣團(tuán)等極端氣象條件處理能力相對較差，導(dǎo)致其事故率較高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在相似條件下，無人機(jī)的事故率是有人機(jī)的10-100倍，這些不利因素的存在，必然會影響到森林防火滅火效能。隨著無人機(jī)在森林防火滅火的作用越來越重要，對它們的安全可靠性要求也越來越嚴(yán)格。因此，增強(qiáng)可靠性是無人機(jī)在防火滅火任務(wù)中發(fā)揮作用、提高防火滅火效能的重要保障。要拓展無人機(jī)系統(tǒng)的使用領(lǐng)域，在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)在防火滅火的應(yīng)用價(jià)值，則必須要在增強(qiáng)無人機(jī)的可靠性、生存性和自主性方面

（下轉(zhuǎn)第67頁）（上接第65頁）

下功夫。要通過應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、提高人員操控水平等手段，增強(qiáng)無人機(jī)的運(yùn)用可靠性，提高它們的可用性并降低全壽命使用的周期成本。

（二）建立先進(jìn)實(shí)用、集成系統(tǒng)的無人機(jī)體系。一要豐富無人機(jī)總類，按編制配備到位。專業(yè)消防力量進(jìn)行無人機(jī)體系建設(shè)，應(yīng)根據(jù)防滅火任務(wù)性質(zhì)與地域不同，結(jié)合滅火現(xiàn)場地形地勢、氣候條件、環(huán)境影響等相關(guān)要素，在選擇機(jī)型和無人機(jī)配備上構(gòu)建“低、中、高空與近、中、遠(yuǎn)程科學(xué)搭配，固定翼、多旋翼與油動、電動合理編成”的無人機(jī)裝備體系。二要以實(shí)戰(zhàn)為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用。應(yīng)根據(jù)實(shí)戰(zhàn)的要求，基于通用化無人機(jī)飛行平臺，廣泛建立紅外、多光譜、地形測繪、通信中繼與磁力探測技術(shù)相結(jié)合的多樣化任務(wù)載荷體系，使無人機(jī)在防火滅火行動中，模塊化精細(xì)分工，充分發(fā)揮不同技戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)的性能優(yōu)勢，做到需求明確、指標(biāo)清晰、運(yùn)用科學(xué)。

（三）針對防火滅火任務(wù)的實(shí)際需要，強(qiáng)化無人機(jī)操作的實(shí)戰(zhàn)化演練。當(dāng)前，相關(guān)無人機(jī)力量訓(xùn)練和使用比較孤立，指揮控制、空域頻域等制約無人機(jī)應(yīng)用訓(xùn)練的問題比較突出，致使無人機(jī)沒有真正融入訓(xùn)練體系中。因此，必須針對防火滅火任務(wù)需求，將無人機(jī)訓(xùn)練融入常態(tài)化訓(xùn)練之中，探索無人機(jī)救援實(shí)戰(zhàn)化演練路徑，大力開展近似實(shí)戰(zhàn)環(huán)境和條件下的訓(xùn)練，提高無人機(jī)操作員、維修員和指揮員的能力水平。要走正規(guī)院校培訓(xùn)的路子，可重點(diǎn)依托專業(yè)院校（如中國消防救援學(xué)院）無人機(jī)系和實(shí)踐訓(xùn)練基地對飛行操控、信息處理、日常維修保養(yǎng)等相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，走“請進(jìn)來教、送出去學(xué)”的路子，綜合運(yùn)用接裝時(shí)訓(xùn)等多種方式提高技術(shù)水平，逐步形成適應(yīng)飛行需要、專業(yè)技能優(yōu)秀、梯次完備的無人機(jī)飛控師人才隊(duì)伍。再者，要積極安排相關(guān)無人機(jī)廣泛參與各種救援行動，依靠實(shí)戰(zhàn)演練，切實(shí)把無人機(jī)在各種救援行動中的技術(shù)性能、戰(zhàn)術(shù)手段和作戰(zhàn)使用目的搞清楚，不斷提高無人機(jī)在防火滅火中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

宇晨網(wǎng).無人機(jī)：引領(lǐng)空中機(jī)器人新革命[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

閆鐵錚等.森林航空消防在森林火災(zāi)撲救中的作用分析[J].森林防火，2019（3）：41-44.

崔彥琛等.無人機(jī)在消防通信中的應(yīng)用研究[J]消防科學(xué)與技術(shù)，2019（4）：527.

劉福，吳虎勝，秦軍.無人機(jī)在森林防火滅火中的應(yīng)用研究[J].武警學(xué)術(shù)，2016（6）：43-45.

南江林.消防無人機(jī)研究與應(yīng)用前景分析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2017（4）：33-35.