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    無人機應用之森林防火

    發布時間:2015-11-09  閱讀:2529次 來源:南京無人機學校
     林業是全國生態建設的主體,在保持經濟和社會發展中有著不可或缺的作用,在生物的進化過程中起著巨大的作用。我國擁有森林面積1.75億公頃,森林蓄積量為124.56億立方米,森林覆蓋率為18.21%,既是森林資源大國,又是森林火災多發國家。國家林業局防火辦提供的資料表明,1950年-2007年,我國平均每年發生森林火災22566次,年均受害森林面積近97.75萬公頃。為撲救林火耗費了大量人力、物力和財力,森林火災對森林資源和生態環境的破壞所造成的損失難以估量。

    目前,國外森林防火中應用了較多的新技術和新設備,國內在此方面的應用需求也日益增加,對森林保護的投入逐漸加大,先后運用衛星進行資源普查、森林火場監視,而使用無人機系統對森林火情監測則還是初始階段。

    因此,如何將高科技手段應用到森林資源監測,對火情早發現、早預報、早撲救,變有災為無災、變大災為小災已成為森林防火工作的一項迫在眉睫、亟待解決的重大課題。

    國際上的森林防火技術

    德國投入使用的Fire-WatchSystem森林火災自動預警系統是一種應用數碼攝像技術的森林火災自動預警系統,它能夠及時識別與定位森林火災,是當前全歐洲最新的技術。該系統經過了多年的實地試驗。2002年在勃蘭登堡州、梅克倫堡-切波莫瑞州與薩克森州安裝了24套這種攝像系統以及7套第二代Fire-Watch裝置,此后該林區共發生了近120次森林火災,沒有一次漏報。Fire-WatchSystem正常監測半徑10公里,最遠可達40km,安裝該系統每套需7.5萬歐元。

    美國利用“大地”衛星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉,探測地面上的高溫地區、濃煙地帶以及火災遺址。美國使用駕駛林火預警飛機進行24小時監測,雖獲得了成功,但耗費了巨額資金。

    加拿大采用從衛星上發射電磁射線檢測林區溫度,當檢測出林區局部溫度上升到150℃~200℃,紅外線波長達3.7微米時,便是火災前兆,立即測定具體溫度,采取措施及時防火。同時,加拿大林區采用多架配備先進的直升飛機輪流監測森林火災,飛行費每小時需5000-6000歐元。

    2006年10月,美國航空航天局(NASA)和美國林業局在加州使用“牽牛星(Altair)”無人機在森林大火上空進行了兩次飛行。使用NASA艾姆斯研究中心提供的紅外掃描器查明了主要火災點,并將數據發送給地面站,大約每隔30分鐘就向地面中繼傳輸火災圖像,幾乎實時為消防人員提供了態勢感知能力。此次任務的完成也標志著美國聯邦航空局(FAA)首次批準民用無人機在國家空域內執行任務。

    國外的技術有的雖然可靠,但需要借助高空衛星,且施工太復雜;有的技術方案基礎實施投資太大,多達幾十萬美元,投入成本過高,這些難以滿足我國森林資源監測的實際需要。

    國內林業防火解決方案

    解決方案,以國內價格提供國際品質的優質、穩定的森林防火無人機系統。該系統是以森林火情監測為主,將無人機技術、GPS技術、高清數字圖像傳輸技術等高新技術綜合應用于森林資源管理中的高科技產品。

    該無人機系統有如下特點:

    1、巡查覆蓋面積大、精度高和超視距

    無人機單次起降覆蓋范圍為20-80平方公里,巡查航線偏移小于5米,高度偏移小于10米。超視距觀測可達到15-60KM。

    2、快速反應,應急機動性強

    反應快速:無人機從展開到執行飛行任務,所需時間僅為5分鐘;

    機動性強:既可按照固定航線執行巡查任務,也可以在空中臨時變更飛行航線。

    3、能夠高清晰度實時回傳巡查圖像

    無人機可攜帶720P-1080P高清晰攝像設備,通過模擬及數字圖像傳輸設備,向地面回傳高清晰圖像,并實時記錄、錄制高清視頻資料。

    4、險情現場回饋,輔助搶險救災指揮決策

    可以進行高精度火場定點盤旋,實時將火情傳回控制中心,通過高精度熱成像反饋,穿透煙霧發現高溫火點,對指揮撲滅并阻止蔓延有著極其重要的意義。

    5、人機分離安全性高

    飛行安全度高相比有人駕駛飛機而言,無人機飛行對人員是安全的,就算出現極端天氣造成飛行事故,飛行對地面所造成的二次災害幾乎可降低到零。

    6、飛機造價低,維護方便

    無人飛機造價相對有人駕駛飛機而言,其生產成本僅為5-15%,飛行成本僅為1-5%,由于零部件使用規范化,標準化,其維護也非常簡單,定期更換即可滿足安全飛行要求。特別是在森林火災發生時火場上空能見度極低,即使是有人飛機能達到火場上空,觀察員也無法詳細觀察到地面火場情況,而在這種情況下飛行又存在安全隱患。無人機能夠克服有人飛機的這一不足,通過搭載攝像設備和影像傳輸設備,可隨時執行火警偵察和火場探測任務,地面人員通過接收來自無人機的微波信號,隨時掌握火場動態信息。

    無人機還可配備彩色CCD任務載荷,按預定航跡對林區進行空中巡查,并將空中巡查獲取的圖像數據實時傳回地面測控站,地面測控站將實時圖像通過網絡傳給防火值班部門。無人機可以全天候地在空中對林區進行勘查,及時發現火情、報告火場位置、采取行動將火災消滅在初期;對于可疑點或區域,通過遙控指令可改變無人機飛行航跡及飛行高度進行詳查,詳查圖像通過無線鏈路實時傳回地面。對已出現火情的地區進行空中火情態勢觀察,使滅火指揮部門迅速有效地組織、布署滅火隊伍,提高滅火作戰效率,防止救火人員的傷亡。

    無人機森林防火應用方向

    森林資源調查、荒漠化監測,森林病蟲害檢測及防治、森林火災監測和動態管理,人工增雨。

    無人機在對車、人無法到達地帶的林業資源調查、生態環境、森林防火、森林病蟲害防護等方面有其獨特的優勢,其機動快速、單位時間內觀察面積大,使用維護成本低,維護操作簡單等技術特點,具有對地快速實時巡察監測能力,是林業系統綜合解決方案的高科技利器。

    目前無人機在林業中的應用尚處于初始階段,沒有形成規模,隨著無人機在林業不同領域應用的不斷深入,將為我國林業特別是森林防火工作,促進林業經濟發展作出積極的貢獻。


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