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无人机应用之森林防火

发布时间:2015-11-09  阅读:559次
 林业是全国生态建设的主体,在保持经济和社会发展中有着不可或缺的作用,在生物的进化过程中起着巨大的作用。我国拥有森林面积1.75亿公顷,森林蓄积量为124.56亿立方米,森林覆盖率为18.21%,既是森林资源大国,又是森林火灾多发国家。国家林业局防火办提供的资料表明,1950年-2007年,我国平均每年发生森林火灾22566次,年均受害森林面积近97.75万公顷。为扑救林火耗费了大量人力、物力和财力,森林火灾对森林资源和生态环境的破坏所造成的损失难以估量。

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。

因此,如何将高科技手段应用到森林资源监测,对火情早发现、早预报、早扑救,变有灾为无灾、变大灾为小灾已成为森林防火工作的一项迫在眉睫、亟待解决的重大课题。

国际上的森林防火技术

德国投入使用的Fire-WatchSystem森林火灾自动预警系统是一种应用数码摄像技术的森林火灾自动预警系统,它能够及时识别与定位森林火灾,是当前全欧洲最新的技术。该系统经过了多年的实地试验。2002年在勃兰登堡州、梅克伦堡-切波莫瑞州与萨克森州安装了24套这种摄像系统以及7套第二代Fire-Watch装置,此后该林区共发生了近120次森林火灾,没有一次漏报。Fire-WatchSystem正常监测半径10公里,最远可达40km,安装该系统每套需7.5万欧元。

美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转,探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。美国使用驾驶林火预警飞机进行24小时监测,虽获得了成功,但耗费了巨额资金。

加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度,当检测出林区局部温度上升到150℃~200℃,红外线波长达3.7微米时,便是火灾前兆,立即测定具体温度,采取措施及时防火。同时,加拿大林区采用多架配备先进的直升飞机轮流监测森林火灾,飞行费每小时需5000-6000欧元。

2006年10月,美国航空航天局(NASA)和美国林业局在加州使用“牵牛星(Altair)”无人机在森林大火上空进行了两次飞行。使用NASA艾姆斯研究中心提供的红外扫描器查明了主要火灾点,并将数据发送给地面站,大约每隔30分钟就向地面中继传输火灾图像,几乎实时为消防人员提供了态势感知能力。此次任务的完成也标志着美国联邦航空局(FAA)首次批准民用无人机在国家空域内执行任务。

国外的技术有的虽然可靠,但需要借助高空卫星,且施工太复杂;有的技术方案基础实施投资太大,多达几十万美元,投入成本过高,这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。

国内林业防火解决方案

解决方案,以国内价格提供国际品质的优质、稳定的森林防火无人机系统。该系统是以森林火情监测为主,将无人机技术、GPS技术、高清数字图像传输技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。

该无人机系统有如下特点:

1、巡查覆盖面积大、精度高和超视距

无人机单次起降覆盖范围为20-80平方公里,巡查航线偏移小于5米,高度偏移小于10米。超视距观测可达到15-60KM。

2、快速反应,应急机动性强

反应快速:无人机从展开到执行飞行任务,所需时间仅为5分钟;

机动性强:既可按照固定航线执行巡查任务,也可以在空中临时变更飞行航线。

3、能够高清晰度实时回传巡查图像

无人机可携带720P-1080P高清晰摄像设备,通过模拟及数字图像传输设备,向地面回传高清晰图像,并实时记录、录制高清视频资料。

4、险情现场回馈,辅助抢险救灾指挥决策

可以进行高精度火场定点盘旋,实时将火情传回控制中心,通过高精度热成像反馈,穿透烟雾发现高温火点,对指挥扑灭并阻止蔓延有着极其重要的意义。

5、人机分离安全性高

飞行安全度高相比有人驾驶飞机而言,无人机飞行对人员是安全的,就算出现极端天气造成飞行事故,飞行对地面所造成的二次灾害几乎可降低到零。

6、飞机造价低,维护方便

无人飞机造价相对有人驾驶飞机而言,其生产成本仅为5-15%,飞行成本仅为1-5%,由于零部件使用规范化,标准化,其维护也非常简单,定期更换即可满足安全飞行要求。特别是在森林火灾发生时火场上空能见度极低,即使是有人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在安全隐患。无人机能够克服有人飞机的这一不足,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。

无人机还可配备彩色CCD任务载荷,按预定航迹对林区进行空中巡查,并将空中巡查获取的图像数据实时传回地面测控站,地面测控站将实时图像通过网络传给防火值班部门。无人机可以全天候地在空中对林区进行勘查,及时发现火情、报告火场位置、采取行动将火灾消灭在初期;对于可疑点或区域,通过遥控指令可改变无人机飞行航迹及飞行高度进行详查,详查图像通过无线链路实时传回地面。对已出现火情的地区进行空中火情态势观察,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。

无人机森林防火应用方向

森林资源调查、荒漠化监测,森林病虫害检测及防治、森林火灾监测和动态管理,人工增雨。

无人机在对车、人无法到达地带的林业资源调查、生态环境、森林防火、森林病虫害防护等方面有其独特的优势,其机动快速、单位时间内观察面积大,使用维护成本低,维护操作简单等技术特点,具有对地快速实时巡察监测能力,是林业系统综合解决方案的高科技利器。

目前无人机在林业中的应用尚处于初始阶段,没有形成规模,随着无人机在林业不同领域应用的不断深入,将为我国林业特别是森林防火工作,促进林业经济发展作出积极的贡献。


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