建設智能森林消防系統(tǒng)的探索與實踐

李長夢

摘要：森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中，最為復雜、最為龐大且具有多種功能，涵蓋許多物種，具有多種效益的重要生態(tài)系統(tǒng)，對于任何國家、任何地區(qū)而言都是不可或缺的，但是因為天災、人禍的因素，森林經(jīng)常會突發(fā)火災，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，我國一年內(nèi)發(fā)生的森林火災大約有2000起，受災面積超過13000hm2。每當這時就需要國家專業(yè)森林消防隊伍進行滅火行動。正是因為森林的范圍寬廣，很難及時準確的發(fā)現(xiàn)火災情況，滅火所需要的裝備、人員也不能及時到達火災發(fā)生地點，從而給國家生態(tài)造成嚴重的損失。

關(guān)鍵詞：森林消防;智能消防;探索;實踐

中圖分類號：S762? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）04-0038-03

森林消防主要是研究林火管理學、航空護林、消防監(jiān)督管理等方面的基礎(chǔ)知識，森林消防人員需要熟悉相關(guān)的法律法規(guī)，來進行森林消防監(jiān)督管理、森林火災預防、撲救和森林火災案件偵破等相關(guān)工作[1]。尤其是對于森林消防隊伍來說，在沒有火情的情況下，需要堅持高強度訓練，并常年駐守深山，鍛造過硬的“山里通、鐵腳板、活地圖”專業(yè)素質(zhì)，所以，森林消防是一個辛苦且危險的職業(yè)。我國國土面積廣袤，其中有很大部分是被森林所覆蓋，森林中蘊藏的資源極其豐富，必須提供有力的安全保障，但森林也會因為各種人為、自然因素引發(fā)火災，若災情得不到控制，就會迅速蔓延，造成難以想象的損害，遭受巨大的自然經(jīng)濟價值損失，所以需要對森林消防提高足夠的重視[2]?；诖丝紤]，初步提出建設一個集衛(wèi)星遙感、無人機遙感、視頻監(jiān)控、智能預警、蔓延模擬、指揮職能為一體的綜合性森林消防智能管理平臺。

1? 我國森林消防的發(fā)展現(xiàn)狀

世界各國因為國情和地理環(huán)境的不同，也發(fā)展出了各不相同的消防特色。例如，澳大利亞地勢平緩，多以平原地形為主，非常適合車輛通行，因此澳大利亞對森林火災的應對方法主要是通過消防車輛結(jié)合大型的消防器械實施救火行動;美國地廣人稀，主要就是通過消防飛機拉載水或者是其他的化學滅火物質(zhì)進行高空消防。

相比于其他國家平緩的地理狀況，我國的森林主要分布在山岳、丘陵地帶，地勢陡峭并且國土面積較大，因此森林的覆蓋面積也達到了極其廣泛的地步，使得在發(fā)生火災時，消防人員無法在第一時間掌握火災的有效信息[3]，使得我國對于森林火災的預防、發(fā)現(xiàn)以及救援，都有著非常大的不便。由于地域的廣闊、森林覆蓋面積寬廣、專業(yè)森林消防力量不足，無法對森林火災進行預防，當火災發(fā)生的時候，消防人員不會在第一時間發(fā)現(xiàn)，在趕往火災現(xiàn)場時，因地勢陡峭，森林消防無法像城市消防那樣直接乘車趕往火災現(xiàn)場，同時機械化運力不足，消防人員只有少部分能通過飛機等交通工具，大多數(shù)只能以步行、奔跑的方式趕往火災現(xiàn)場，但是這種方式會浪費大量的時間成本，導致火災蔓延，加重災情，也正是因為大型消防器械無法大規(guī)模投入使用，森林火災有時候會因氣象因素變化，呈突發(fā)、爆發(fā)態(tài)勢，甚至導致消防人員出現(xiàn)大量傷亡。

2? 森林消防綜合性智能化管理平臺

2.1? 森林消防的偵測工作

根據(jù)現(xiàn)有的資料進行分析，我國森林消防對于廣袤的森林面積缺乏有力的觀測手段，使得消防人員在災情擴大之前不能有效的進行控制。因此，可以使用衛(wèi)星搭配智能技術(shù)來達到對森林災情的首要預測，通過衛(wèi)星的偵測，可以在災情發(fā)生的第一時間鎖定災情地點，然后通過網(wǎng)絡對最近的森林消防救援隊伍發(fā)布火災通告，可以大大減少災情的蔓延，我國先進的衛(wèi)星技術(shù)在太空中可以對地面的小目標進行精確分析，所以，使用衛(wèi)星技術(shù)來偵測森林火災，是完全有效的、可行的手段[4]。

可以使用遙控無人機來代替消防人員對森林進行巡邏，森林消防人員可在控制室內(nèi)操控無人機的飛行，通過無人機上搭載高清攝像頭來對森林各處進行巡邏觀察，這種方式可以提高森林消防工作的效率，減少消防人員的工作量，當發(fā)現(xiàn)災情時，也可以進行有效的分配與調(diào)度，縮短消防人員從集結(jié)、出發(fā)和到達災情地點的時間，提高了效率。但上述森林火災的偵測終究是離不開人的，人的精力終究也是有限的，因此可以設定一個智能程序，參照火情發(fā)生時的溫度變化，設定一個溫度閾值，通過安裝在森林中的傳感器來監(jiān)測森林中的溫度變化，只要某一處的溫度突破了事先設定的閾值，那么這一處發(fā)生災情的可能性就極大[5]。這樣的智能監(jiān)測方式可以擺脫人為控制，日夜不間斷的監(jiān)測森林，防止火災的突然爆發(fā)。

2.2? 森林消防的通信工作

森林火災的高發(fā)地點通常是在深山老林里，森林消防隊伍的位置也不會太靠近城市，有的駐防點甚至人跡罕至。因此，森林消防人員的網(wǎng)絡通信會有一些阻礙和延遲，因此，即使直接撥打電話也不一定能夠接通，森林火災也會因為滅火不及時而蔓延擴張，需要森林消防監(jiān)測站與消防隊伍保持即時通話。

隨著新中國的發(fā)展，我國在通信技術(shù)方面也迎來了5G時代，5G通信在信息傳輸、即時通話方面有著很明顯的優(yōu)勢[6]。各地區(qū)森林的茂密程度不一，尤其是在災情發(fā)生時，消防指揮車輛是無法到達災情現(xiàn)場的，在城市消防中因為通暢的網(wǎng)絡環(huán)境可以對災情現(xiàn)場進行實時監(jiān)控、指揮，但是在森林消防中，衛(wèi)星無法通過濃密的樹冠準確定位到消防隊伍所處的位置，消防指揮人員也無法有效得知火災現(xiàn)場的具體情況，就無法給出正確的指揮，而火災現(xiàn)場的消防人員得不到指揮中心的正確指揮，會因此造成傷亡。5G基站的建立就可以很好地解決森林消防因為信息阻礙而造成的嚴重后果，災情現(xiàn)場的消防人員可以通過隨身攜帶的視頻通訊工具和定位系統(tǒng)，將火災現(xiàn)場的具體情況詳細傳回指揮中心，指揮人員會擁有災情現(xiàn)場人員無法比擬的視野優(yōu)勢，通過宏觀方向上的策略，指揮現(xiàn)場消防員進行滅火工作[7]。

2.3? 森林消防中災情蔓延模擬

當災情發(fā)生時，指揮中心的工作人員，除了在宏觀上對災情現(xiàn)場消防人員進行指揮調(diào)度之外，還需要通過災情發(fā)生時的環(huán)境，包括風向、風力、降雨、森林干燥程度等因素對災情的蔓延趨勢做出預判，還需要根據(jù)災情規(guī)模的大小來預估災情持續(xù)的時間[8]。這種災情蔓延模擬需要整合龐大的信息進行推算，災情規(guī)模小時還能夠快速解決，但是當災情規(guī)模大時，人工演算模擬的時間就會延長，指揮人員就無法根據(jù)具體的情況對消防人員進行合理地安排，必然加重消防人員身體及心理上的負擔，影響對災情的救治效果，這時候就需要電腦的高速演算能力。智能化森林消防管理平臺通過快速運算能力，將對災情產(chǎn)生影響的自然因素（風力、降雨、干燥度、濕度等）和人為因素（消防人員數(shù)量、消防裝備數(shù)量等）進行整合，推演出一個災情蔓延的模型供指揮人員使用，并給出適當?shù)慕ㄗh，同時也會根據(jù)災情的規(guī)模大小推算災情的持續(xù)時間，以便指揮人員合理的對消防人員進行分配和安排，確保災情得到控制。

2.4? 森林消防裝備的更換

就目前而言，當災情發(fā)生時，我國的森林消防隊伍所使用的主要滅火方式，就是風力滅火器，其工作原理就是使用高速強制氣流吹散燃燒物產(chǎn)生的火苗和熱量，用氣流隔斷火苗與燃燒物，破壞其繼續(xù)燃燒的條件，直至燃燒物表面溫度降到燃點以下，從而達到滅火的目的[9]。例如，風力滅火器有著很好的滅火功效。消防人員的通信裝備能夠確保準確收到指揮中心傳達的指令，以及將災情現(xiàn)場狀況實時傳達回指揮中心，這就需要對消防人員的消防裝備進行更新?lián)Q代。

風力滅火器對于小型火災有著決定型的作用，應保留，但是要進行更新，使其更加便攜化、智能化，因為地形地貌的緣故，地面大型滅火器械無法抵達災情現(xiàn)場，可以發(fā)展空中滅火方式，在消防人員不能及時到達災情現(xiàn)場時，可以由智能化森林消防管理平臺發(fā)出預警，派遣消防飛機前往，對火勢進行壓制[10]。之后就是消防人員的通信裝備，我國消防人員所配備的通信裝備有350M對講機、北斗終端、衛(wèi)星電話、短波電臺，這些裝備無論是在多用性或者兼容性上都沒有很大的改變，還因為森林的茂密性讓衛(wèi)星無法進行精確定位，這時可以增加遙控無人機這一裝備，可承擔現(xiàn)場勘查、拍攝的作用，對于5G基站還未建設但衛(wèi)星信號受到影響的地區(qū)，還可以承擔5G信號中繼站的作用。交通方面也是一個重大問題，因為消防人員在趕往災情現(xiàn)場時身上背負著沉重的消防裝備，注定了速度無法更快，導致災情的蔓延，應加快防火公路建設，同時給森林消防人員配備山地越野車、履帶式越野車，增加消防人員在森林中的機動能力。除此之外，還可以根據(jù)森林地勢修建可以讓消防車輛通行的道路，縮短消防人員在路上的時間，加快趕往災情現(xiàn)場的速度。然后就是滅火材料的解決，森林消防人員可以依托消防公路，尋找地下水源、河道等安裝消防接口，當火災發(fā)生時，可以避免滅火用品不足或者水源過于遙遠的問題。森林消防的裝備建設工程是一個永恒的課題，需要的不僅僅是科研人員的努力，更需要國家和社會的支持。

2.5? 森林火災的預防

在消防人員趕到災情現(xiàn)場時的時間段里，火災無人控制，就會以極快的速度蔓延，接觸到的一切的燃燒物，都會助長火勢。因此，最好的方法便是預防森林火災的發(fā)生，我們無法對自然因素做出干涉，但是在人為因素上，卻可以做出一定的改變。

消防人員可以在森林邊緣、內(nèi)部各處設立監(jiān)控探頭，由森林消防綜合性智能化管理平臺的監(jiān)控程序進行監(jiān)控，同時在監(jiān)控涉及不到的地方增派巡邏人員，在沒有火情發(fā)生的時候，指揮人員可以安排消防人員兩兩組隊，對森林中存在的監(jiān)控盲區(qū)進行地面巡邏。在廣袤的森林中，使用無人機輔助可以加大巡邏人員的巡邏面積，加快巡邏效率，同時在危急關(guān)頭還可化身信號中轉(zhuǎn)站，保證巡邏人員的人身安全。在地面巡視和智能監(jiān)控的雙重預防下，一旦監(jiān)察到有人在森林中使用明火或者人為引起的火災現(xiàn)象，便對消防人員做出預警，并指出明火出現(xiàn)的所在區(qū)域，由森林消防站的人員出警將即將發(fā)生的災情掐滅在萌芽之中，并且對用火人員進行警告，宣導森林用火規(guī)則，盡量減少人為森林火災的發(fā)生。其次就是對于自然火災的預防，自然火災主要是以雷電擊打在樹木上所形成的，也就是我們俗稱的“雷擊火”，對于這一點，消防人員可以在雷電高發(fā)區(qū)域建造避雷針、避雷塔這種原理簡單、成本不高的避雷設施，減少雷擊對森林火災的引發(fā)。

2.6? 森林消防綜合性智能化平臺的指揮職能

災情現(xiàn)場的消防人員在進行滅火作業(yè)時會因為溫度高、濃煙、能見度低等原因，導致在救火時喪失方向、偏離路線，無法對災情形成有效的控制，因為地形的原因，森林消防指揮車無法在災情現(xiàn)場對消防工作進行指揮，指揮人員根據(jù)災情現(xiàn)場消防人員通過5G基站傳發(fā)回指揮平臺的視頻資料做好行動指揮，還有做好后勤支援工作，火災現(xiàn)場對于消防的體力是一個巨大的考驗，高溫會導致消防員體表和體內(nèi)的水分迅速流失，指揮中心需要做的就是保證消防員的生命安全，同時還要保證滅火資源的持續(xù)供應，能夠持續(xù)性地壓制火勢，直至消滅火災，指揮中心的指揮工作和輔助工作需要得到更好的發(fā)展才能保證消防員的安全[10]。

3? 結(jié)語

綜上所述，智能森林消防系統(tǒng)的建設是一項具有系統(tǒng)性、長久性的建設工程，該工程的建設離不開國家消防人員的默默付出，離不開科學技術(shù)的支持，也離不開消防人員心中的信念。我國的森林消防系統(tǒng)應該隨著科學技術(shù)的不斷進步而進步，不斷探索新的、有效的、安全的消防作戰(zhàn)手段，保證森林消防的作戰(zhàn)能力能夠緊跟時代的步伐。因此發(fā)展智能化森林消防，既是保證消防人員的安全，也是保護我們共同生活的家園。

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