試析無人機系統(tǒng)在森林防火方面的應(yīng)用及其發(fā)展

趙干軍

（寧明縣百合林場，廣西 崇左 532500）

隨著我國社會經(jīng)濟的逐漸進步和發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也有了非常重大的科學(xué)突破，特別是無人機系統(tǒng)的整體開發(fā)和利用。在現(xiàn)階段具體的發(fā)展中，部分企業(yè)單位把無人機系統(tǒng)逐漸應(yīng)用在森林防火方面，能夠明顯影響后續(xù)工作。所以，在具體發(fā)展中應(yīng)該積極實現(xiàn)無人機系統(tǒng)的整體優(yōu)勢，逐漸提高無人機系統(tǒng)在我國森林防火工作方面的整體應(yīng)用，來更好地提升科學(xué)技術(shù)的水平，從而推動我國現(xiàn)階段社會主義的現(xiàn)代化目標建設(shè)變得更加科學(xué)化以及合理化。

1.無人機系統(tǒng)的簡介和工作原理

無人機就是無人駕駛的飛機，通過無線電的遙控設(shè)備和自控程序來進行操作的一種無人飛機，目前被多個行業(yè)及領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，包括航拍、傳染病監(jiān)控以及電力巡檢等方面。和載人飛機比，無人機的整體體積更小且成本較低，安全性也相對更強。無人機系統(tǒng)是由無人機和相關(guān)配套設(shè)施共同組成的，包括運輸儲存裝置、通信設(shè)備以及維護設(shè)備等多個設(shè)備，可以保證無人機能夠正常使用，有效保證功能的正常發(fā)揮。

無人機系統(tǒng)的整體運行是靠包括飛行、地面處理和機載控制的一系列系統(tǒng)彼此協(xié)調(diào)合作一起實現(xiàn)無人機的相關(guān)操作的。飛行系統(tǒng)能夠再次分成控制器、通信器以及傳感器等相關(guān)構(gòu)件,最主要的作用就是保證無人機可以一直處于運行狀態(tài)；地面處理系統(tǒng)由處理器、發(fā)射器和計算機等相關(guān)構(gòu)件組成, 可以根據(jù)傳輸器把無人機的相關(guān)數(shù)據(jù)信息予以獲取, 通過處理器以及計算機系統(tǒng)把數(shù)據(jù)信息予以處理, 然后傳輸?shù)焦ぷ髌脚_里；機載控制系統(tǒng)則包括了傳感器、CCD攝像頭以及執(zhí)行器等相關(guān)結(jié)構(gòu),因為無人機的整體規(guī)模較小,承載能力較弱, 所以機載控制系統(tǒng)就應(yīng)該有耗能低以及質(zhì)量小等最基本特征,發(fā)揮的作用主要是對森林火災(zāi)的相關(guān)圖像進行收集，然后把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)降孛嫔系南嚓P(guān)工作平臺。通過三個系統(tǒng)的彼此相互協(xié)調(diào),讓無人機系統(tǒng)在我國森林防火工作上有了很高的應(yīng)用價值。

2.無人機系統(tǒng)在森林防火方面和技術(shù)方面的現(xiàn)狀

無人機最早出現(xiàn)是在第一次世界大戰(zhàn)中，從該技術(shù)誕生以后，多個國家都在逐漸效仿。而且隨著無人機的不斷發(fā)展，相關(guān)系統(tǒng)也有了明顯的進步和完善，讓該技術(shù)被廣泛應(yīng)用在森林防火的整體監(jiān)控以及救災(zāi)的工作里面，能夠有效保護相關(guān)的森林資源和大眾的生命安全財產(chǎn)。我國的森林資源是多種資源里面非常重要的一種資源，但是森林資源因為季風(fēng)性氣候的相關(guān)影響，夏季高溫干燥的天氣就很容易發(fā)生火災(zāi)，所以我國目前對森林資源的整體保護就比較依賴無人機系統(tǒng)的相關(guān)應(yīng)用。所以，我國對于無人機系統(tǒng)的具體應(yīng)用也有比較高的重視。除此之外，對于森林資源的具體保護，很多方面的滅火技術(shù)彼此結(jié)合使用的手段也成為系統(tǒng)開展防火監(jiān)控的主要代表。所以，森林資源相關(guān)部門對無人機系統(tǒng)進行使用時，很多無人機的處理技術(shù)就會受到滅火速度的影響。因為美國制造無人機系統(tǒng)的時間比較早，在該技術(shù)的具體開發(fā)和應(yīng)用上的技術(shù)都比較完備，所以，目前美國的整體無人機技術(shù)影響較大。

2013年我國在大興安嶺林區(qū)內(nèi)使用無人機開展森林防火的相關(guān)巡查, 是我國第一次利用無人機的技術(shù)來進行森林防火的巡查工作, 在這架無人機里面配有了比較專業(yè)的相關(guān)智能監(jiān)控的系統(tǒng),既能夠?qū)崟r地和林區(qū)工作人員進行數(shù)據(jù)信息的傳輸, 還能對林區(qū)內(nèi)的所有位置予以快速的定位,從而有效地提高了大興安嶺林區(qū)里面的整體森林防火的強度。在這之后，武漢一家科技公司也把無人機技術(shù)和GPS、數(shù)據(jù)處理以及傳輸技術(shù)等多方面的專業(yè)技術(shù)一起結(jié)合, 一起創(chuàng)造出了整體智能性比較強的相關(guān)無人機來開展森林防火等主要工作, 可以明顯提高我國森林防火的整體安全系數(shù), 被廣泛認可和關(guān)注。美國航天局在2006年曾使用無人機在模擬的相關(guān)森林火災(zāi)的上空開展巡航,利用紅外掃描的儀器對模擬的森林火災(zāi)的具體位置范圍開展掃描與評估,快速找出主要的火災(zāi)點,把相關(guān)的數(shù)據(jù)信息及時的傳輸?shù)搅謪^(qū)工作人員的相關(guān)工作臺里,幫助工作人員盡快處理火災(zāi)方面的工作提供特別重要的整體理論依據(jù)?？陀^來說, 現(xiàn)階段國外部分發(fā)達國家相關(guān)無人機的技術(shù)逐漸到了比較完善的發(fā)展階段, 所以應(yīng)用也比較廣泛,但是我國目前的無人機技術(shù)還在發(fā)展的最初期階段, 即使在具體應(yīng)用里面也有了比較大的效果, 依然有能見度較低、 通信不通暢以及檢測體系不夠完善等多種不足之處,所以應(yīng)用讓相關(guān)工作人員進一步地進行完善。

3.無人機系統(tǒng)在森林防火方面的應(yīng)用

3.1 空中巡航

無人機系統(tǒng)可以分作兩個部分，飛行器是主體以及地面控制的中心，能夠利用全自動或者是半自動的控制來進行飛行、監(jiān)測以及記錄等多項任務(wù)。無人機系統(tǒng)主要通過遠程遙感、GPS系統(tǒng)、數(shù)字傳輸以及無線通信等相關(guān)技術(shù)把飛行中收集到的相關(guān)地表信息的數(shù)據(jù)以及圖像影音的資料更加快速準確地對地面控制的中心進行傳送。無人機在我國森林防火工作中的具體應(yīng)用，能夠彌補我國現(xiàn)階段人工監(jiān)測的某些漏洞，還能更為迅速全面地獲取森林防火的整體信息，從而最大限度地降低火災(zāi)出現(xiàn)的概率。除此之外，無人機系統(tǒng)里面還配有高分辨率的相關(guān)攝像以及紅外線探測的裝置等多種高科技的設(shè)備，可以采集到更加高清的地表圖像，并把相關(guān)圖像內(nèi)容快速傳送到地面的控制中心，使其能夠更全面的掌握森林資源的動態(tài)。而且無人機系統(tǒng)的整體飛行、控制以及收回等操作都非常簡單快捷，防火的工作技術(shù)人員能夠盡快掌握并合理應(yīng)用到森林的防火方面工作里。因此，無人機系統(tǒng)通過在空中巡航中的有效應(yīng)用，能夠有效降低森林防火工作人員的整體負擔(dān)，并且?guī)椭麄兗皶r準確獲取森林防火的數(shù)據(jù)。

3.2 火災(zāi)撲救

森林火災(zāi)大多是地表的可燃物在暴曬、極度干燥或者是人為點燃造成的，整體蔓延的速度比較快，由于地表植被的覆蓋面比較廣，被發(fā)現(xiàn)時的火勢已是比較大的規(guī)模了。而且在火災(zāi)的實際撲救中，不能從地面直接到達火災(zāi)中心的區(qū)域位置了解火災(zāi)的實際發(fā)展趨勢，而常規(guī)的載人飛機在開展空中指揮時會受到相對高度、具體風(fēng)向以及火勢大小的多方面影響，使得工作人員不能近距離的了解火災(zāi)狀況，還有不同程度的危險性。隨著無人機系統(tǒng)在該方面的具體應(yīng)用能夠從根本上解決這些問題，保障工作人員的人身安全，并能夠根據(jù)實施傳輸?shù)焦ぷ髦行牡膱D像全面觀測火災(zāi)受害位置的動向，根據(jù)科學(xué)的分析來預(yù)測相關(guān)火災(zāi)的具體發(fā)展趨勢，能夠及時撲救并科學(xué)預(yù)防。除此之外，無人機系統(tǒng)在地面的指揮中心還能高效地開展救援工作的合理部署，根據(jù)實際情況對救援隊伍的撲救和撤退的路線進行科學(xué)合理的規(guī)劃，有效提高火災(zāi)救援工作整體的安全性。部分大型的無人救援機還能在空中灑水與之配合進行滅火工作，徹底做到安全、迅速以及科學(xué)地撲救森林火災(zāi)。

3.3 循環(huán)監(jiān)測

相關(guān)工作人員能夠?qū)o人機的參數(shù)具體予以合適調(diào)整來實現(xiàn)對相關(guān)無人機系統(tǒng)的有效控制,在溫度較高的某些特殊時期,讓無人機進行不間斷地整體循環(huán)監(jiān)測,幫助工作人員可以在第一時間觀測到火情,并快速地開展有效處理, 防止由于小部分區(qū)域內(nèi)的火情而引發(fā)比較嚴重的后果。當(dāng)林區(qū)發(fā)生火災(zāi)時,無人機系統(tǒng)能夠準確快速地把火災(zāi)的具體區(qū)域傳輸給工作人員,還會持續(xù)的發(fā)出相關(guān)警報,這樣工作人員能夠根據(jù)其傳輸?shù)奈恢眯畔?盡量在最快的時間里控制森林的火情。即使沒有出現(xiàn)森林火情,無人機系統(tǒng)的循環(huán)監(jiān)測還能作為預(yù)防的措施, 來提高森林防火區(qū)域的質(zhì)量水平。

3.4 日常監(jiān)測

無人機系統(tǒng)對于森林防火的日常監(jiān)測也有著非常重要的整體應(yīng)用價值。根據(jù)地面的控制中心對相關(guān)無人機的具體飛行軌跡予以合理規(guī)劃，并在特定范圍里面開展24h的不間斷監(jiān)測。以便在第一時間獲取森林火災(zāi)，并及時地向指揮中心報告準確的起火點，從而可以針對性地進行救火方案，盡快控制具體的火勢范圍，盡量減少森林火災(zāi)造成的環(huán)境破壞和對人身安全的威脅，防止出現(xiàn)更大區(qū)域的火災(zāi)。在實際的日常工作中工作人員要對無人機的飛行區(qū)域的軌跡進行有效劃分，保證能夠全方位的監(jiān)控森林的具體變化情況。無人機在日常監(jiān)測中能夠隨時把森林的影像圖片資料以及數(shù)據(jù)分析送達到控制中心，實現(xiàn)精準監(jiān)測，及時排除具體火災(zāi)的隱患，防止大面積森林火災(zāi)的出現(xiàn)。

3.5 災(zāi)后余火的監(jiān)測

森林火災(zāi)在撲滅以后，關(guān)于余火現(xiàn)階段還是要靠相關(guān)消防人員開展現(xiàn)場留守的清理以及巡查監(jiān)測。如果是受災(zāi)面積過大以及林情較為復(fù)雜的森林火場，相關(guān)余火清理的整體難度就比較大。余火大多是陰燃，只有少量青燈甚至無煙，有著比較強的隱蔽性，僅僅靠人工巡邏進行清理，大多只能等到余火大范圍擴散才會被發(fā)現(xiàn)，而且火場附近的可燃物被熱輻射所影響就會變得比較干燥，很有可能造成火情再起并且快速蔓延。但是無人機可以搭載相關(guān)紅外熱成像儀，在空中對撲滅后的火場開展余火監(jiān)測，利用GPS定位，能夠直觀地展現(xiàn)火場的整體熱值分布，有效標出易燃區(qū)域，幫助消防人員的具體余火清理劃分正確方向，來有效提升余火清理的整體效率，減少余火清理的難度，還可以有效防止消防人員被余火復(fù)燃所影響，提高余火清理的整體安全性。

4.無人機系統(tǒng)在森林防火方面的發(fā)展

4.1 優(yōu)化云臺搭載

因為現(xiàn)階段使用的無人機的體型都比較小，因此負重能力也比較有限，因此需要對不同設(shè)備進行不同的組合，使森林防火的相關(guān)工作人員根據(jù)實際需求來安裝不同作用的云臺。在項目的具體落實中應(yīng)該首先優(yōu)化云臺與無人機的主體間的相關(guān)銜接設(shè)備，可以多次應(yīng)用卡筍完成對無人機整體的相關(guān)設(shè)計工作。也可以把云臺的相關(guān)控制系統(tǒng)與無人機系統(tǒng)的飛行控制系統(tǒng)進行隔離，來減輕主體與云臺彼此連接的操作難度，提升無人機的簡捷度，從而完成對相關(guān)設(shè)備的更好安裝。

4.2 數(shù)據(jù)采集的高效化

就目前而言，無人機在森林防火工作的應(yīng)用有了比較明顯的成果，但是仍然有非常大的發(fā)展空間。在未來的發(fā)展中無人機的整體數(shù)據(jù)采集功能也會變得更加高效化，根據(jù)對終端設(shè)備的不斷更新及升級，能夠有效處理相關(guān)數(shù)據(jù)，從而給森林防火方面的工作予以可靠的支撐。

4.3 遠程指揮

森里防火的工作人員利用無人機系統(tǒng)的相關(guān)傳輸資料，來保留數(shù)據(jù)材料，并開展下一步的指揮，從而有效提高整體的工作效率。對于未來無人機的整體升級設(shè)計以及應(yīng)用里面，相關(guān)工作人員需要結(jié)合無人機傳輸?shù)南嚓P(guān)森林資源的具體特點，開展針對性地設(shè)計規(guī)劃，確保無人機系統(tǒng)在劃分的具體監(jiān)測范圍中正確利用相關(guān)資源，并上傳準確數(shù)據(jù)，最大限度地避免技術(shù)資源的浪費。除此之外，地面的指揮中心根據(jù)對無人機的整體控制，來有效調(diào)整正確的應(yīng)對策略，來提升無人機系統(tǒng)的整體應(yīng)用水平，更好的協(xié)助森林防火方面的工作。

4.4 監(jiān)測功能的統(tǒng)一化

目前無人機系統(tǒng)在我國森林防火方面的應(yīng)用盡管有了比較明顯的成果，但是仍然還有部分問題，首先是任務(wù)執(zhí)行的環(huán)節(jié)，假如無人機發(fā)生問題，而且不能自我調(diào)整，就很可能造成墜機，耽誤監(jiān)測連續(xù)性；其次欠缺可靠的整體升降技術(shù)，相關(guān)抗風(fēng)能力也不足且續(xù)航能力整體偏弱；最后數(shù)據(jù)采集的精確度比較薄弱，還可以繼續(xù)提高。對于這些問題，就需要做好無人機系統(tǒng)相關(guān)監(jiān)測功能的具體整合工作，來提高整體性能，從而充分實現(xiàn)在森林防火工作的具體作用，來有效減少森林火災(zāi)的相關(guān)風(fēng)險。

4.5 日常監(jiān)測

無人機系統(tǒng)在我國森林防火方面的應(yīng)用還有部分問題。因此在未來我國無人機系統(tǒng)的具體應(yīng)用中，需要提高無人機系統(tǒng)的整體升降飛行的能力、持續(xù)續(xù)航、故障監(jiān)測的能力、對于惡劣氣候的整體穩(wěn)定性和相關(guān)數(shù)據(jù)的足夠精準采集的功能。應(yīng)該積極研發(fā)比較新型的機身材料，來降低無人機的自重，提高整體安全性能，并整合現(xiàn)階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，來有效提高相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的整理能力，對于不同區(qū)域的森林防火方面的工作制訂針對性的監(jiān)控方案，來充分實現(xiàn)無人機在森林防火工作中的整體應(yīng)用價值，減少森林火災(zāi)的出現(xiàn)概率。

4.6 指揮系統(tǒng)的精確化

在現(xiàn)階段的技術(shù)下，無人機整體的指揮系統(tǒng)逐漸趨于成熟，和數(shù)據(jù)資源的有效配合可以在森林防火方面里發(fā)揮非常重要的作用。無人機在具體運作中獲取的多方面的圖像信息，相關(guān)指揮系統(tǒng)能夠快速準確地進行分析，對信息的整體價值做出合理判斷，實現(xiàn)信息資源的整體質(zhì)量控制，并且刪除無用的信息，降低傳輸資源的整體占用情況。對于無人機系統(tǒng)的具體應(yīng)用環(huán)節(jié)，工作人員可以從森林相關(guān)資源的具體特點出發(fā)，保證無人機可以在目標位置內(nèi)活動，從而有效確保工作效果，防止資源浪費。

綜上所述，在我國森林防火方面的工作中，無人機系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要的價值，能夠完成日常巡視以及循環(huán)監(jiān)測，還可以為火災(zāi)的具體撲救傳輸足夠的數(shù)據(jù)信息的支持，確?；馂?zāi)撲救的整體效果。通過無人機開展空中巡航，能夠準確定位具體的火災(zāi)位置，并且和地面的指揮中心進行密切聯(lián)系，幫助工作人員進行數(shù)據(jù)的有效整合和遠程指揮。無人機系統(tǒng)在未來的森林防火方面有著非常好的整體發(fā)展前景，需要積極更新和推廣，讓其在森林防火方面中展現(xiàn)更多的作用。