無人機用于森林防火的解決方案范文

年4月19日無人機用于森林防火的解決方案文檔僅供參考無人機用于森林防火的項目計劃書中國森林資源較為貧乏，森林覆蓋率約為13%左右，人均森林占有面積僅為世界平均值的1/6，但森林大火每年都有發(fā)生，如何解決森林防火的問題，又成為林業(yè)工作的重中之重。當前，國外森林防火中應(yīng)用了較多的新技術(shù)和新設(shè)備,國內(nèi)在此方面的應(yīng)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(wèi)星進行資源普查、森林火場監(jiān)視,而使用無人機系統(tǒng)對森林火情監(jiān)測則還是初始階段。

無人機中低空監(jiān)測系統(tǒng)具有機動快速、使用成本低、維護操作簡單等技術(shù)特點，具有對地快速實時巡察監(jiān)測能力，是一種新型的中低空實時電視成像和紅外成像快速獲取系統(tǒng)。在對車、人無法到達地帶的資源環(huán)境監(jiān)測、森林火災(zāi)監(jiān)測及救援指揮等方面具有其獨特的優(yōu)勢。

林業(yè)是全國生態(tài)建設(shè)的主體，在保持經(jīng)濟和社會發(fā)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。中國擁有森林面積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(zāi)多發(fā)國家。國家林業(yè)局防火辦提供的資料表明，1950年-，中國平均每年發(fā)生森林火災(zāi)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(zāi)對森林資源和生態(tài)環(huán)境的破壞所造成的損失難以估量。

因此，如何將高科技手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測，對火情早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報、早撲救，變有災(zāi)為無災(zāi)、變大災(zāi)為小災(zāi)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。

1、國際常見森林防火技術(shù)

德國投入使用的Fire-WatchSystem森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)是一種應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)的森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)，它能夠及時識別與定位森林火災(zāi)，是當前全歐洲最新的技術(shù)。該系統(tǒng)經(jīng)過了多年的實地試驗。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(tǒng)以及7套第二代Fire-Watch裝置，此后該林區(qū)共發(fā)生了近120次森林火災(zāi)，沒有一次漏報。Fire-WatchSystem正常監(jiān)測半徑10公里，最遠可達40km，安裝該系統(tǒng)每套需7.5萬歐元。

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

加拿大采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當檢測出林區(qū)局部溫度上升到150℃~200℃，紅外線波長達3.7微米時，便是火災(zāi)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(qū)采用多架配備先進的直升飛機輪流監(jiān)測森林火災(zāi)，飛行費每小時需5000-6000歐元。

年10月，美國航空航天局（NASA）和美國林業(yè)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(zāi)點，并將數(shù)據(jù)發(fā)送給地面站，大約每隔30分鐘就向地面中繼傳輸火災(zāi)圖像，幾乎實時為消防人員提供了態(tài)勢感知能力。此次任務(wù)的完成也標志著美國聯(lián)邦航空局（FAA）首次批準民用無人機在國家空域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。

2、國內(nèi)林業(yè)防火解決方案

本公司"森林防火無人機預(yù)警系統(tǒng)"，以國內(nèi)價格提供國際品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的森林防火系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以森林火情監(jiān)測為主，將GPS技術(shù)、數(shù)字圖像傳輸技術(shù)等高新技術(shù)綜合應(yīng)用于森林資源管理中的高科技產(chǎn)品。

該無人機系統(tǒng)有如下特點：

1）自主知識產(chǎn)權(quán)，價格更便宜。

2）數(shù)字云臺結(jié)合GPS，火點精確定位；

3）點哪飛哪，具備傻瓜式操作；

4）清晰攝像頭，清晰成像，實時了解火險數(shù)據(jù)；

5）即時監(jiān)控，可執(zhí)行夜航任務(wù)；

6）無線數(shù)字傳輸，避免野外架線；

7）快速轉(zhuǎn)移，可大范圍在森林區(qū)域進行防火偵察；

特別是在森林火災(zāi)發(fā)生時火場上空能見度極低，即使是航護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著安全隱患。無人機能夠克服航護飛機的這一不足，，經(jīng)過搭載攝像設(shè)備和影像傳輸設(shè)備，可隨時執(zhí)行火警偵察和火場探測任務(wù)。地面人員經(jīng)過接收來自無人機的微波信號，隨時掌握火場動態(tài)信息。無人機能夠全天候地在空中對林區(qū)進行勘查，及時發(fā)現(xiàn)火情、報告火場位置、采取行動將火災(zāi)消滅在初期；無人機配備彩色CCD任務(wù)載荷，按預(yù)定航跡對林區(qū)進行空中巡查。并將空中巡查獲取的圖像數(shù)據(jù)實時傳回地面測控站，地面測控站將實時圖像經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳給防火值班部門。對于可疑點或區(qū)域，經(jīng)過遙控指令可改變無人機飛行航跡及飛行高度進行詳查，詳查圖像經(jīng)過無線鏈路實時傳回地面。對已出現(xiàn)火情的地區(qū)進行空中火情態(tài)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(zhàn)效率，防止救火人員的傷亡。

無人機配備彩色CCD任務(wù)載荷或紅外探測任務(wù)載荷可在距地面800到米飛行高度對地面火場進行實時觀察，將獲取的圖像數(shù)據(jù)實時傳回地面。為地面消防部門第一時間提供火場地理坐標（經(jīng)、緯度）、火場面積、火場邊界、火場蔓延趨勢等火場態(tài)勢情報，使消防部隊迅速調(diào)配人員進行重點區(qū)域滅火工作，及時通知消防人員撤離危險地區(qū)，并根據(jù)火場圖像資料為消防人員提供撤離路徑。

該套系統(tǒng)也可為一線消防隊伍配備地面便攜式圖像接收設(shè)備。無人機獲取的空中觀察火場圖像在機上經(jīng)過廣播方式向地面發(fā)送，一線消防部隊可在火場的任何區(qū)域?qū)崟r接收到態(tài)勢圖像和數(shù)據(jù)，進一步提高消防部隊的消防效率。對已消滅明火的區(qū)域進行空中勘查，及時發(fā)現(xiàn)存在的暗火，有效地防止火災(zāi)復(fù)燃。依靠空中火情觀察人員的肉眼無法觀察到火場暗火的情況。在過火面積較大時，采用地面人員查找暗火方式，要使用大量人員且不利于人員安全。無人機配備紅外探測任務(wù)設(shè)備，在過火地區(qū)空中對地面進行紅外探測，紅外探測設(shè)備可穿透煙霧敏感到地表的溫度情況，采用制冷紅外探測任務(wù)設(shè)備可增加紅外探測距離、提高敏感溫度精度。空中無人機使用紅外探測任務(wù)載荷可獲取火場區(qū)域完整的地面溫度分布狀態(tài)圖像，火場紅外探測圖像實時傳回地面?？墒瓜乐笓]及時了解滅火效果，及時調(diào)配消防人員對隱患點或區(qū)域進行重點防范消滅暗火。經(jīng)過安裝彩色CCD任務(wù)載荷的無人機對過火地區(qū)的空中觀測，可獲取森林火災(zāi)損毀評估的實時圖像，并可對重點區(qū)域獲取更為詳細的圖像數(shù)據(jù)。

能夠看出，無人機的應(yīng)用重點解決在地面巡護無法顧及的偏遠地區(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)信息的準確把握和及時了解，也能夠解決飛機巡護無法夜航、煙霧造成能見度降低無法飛行等問題。作為現(xiàn)有林業(yè)監(jiān)測手段的有力補充，無人機顯示出其它手段無法比擬的優(yōu)越性，在林業(yè)火災(zāi)的監(jiān)測、預(yù)防、撲救、災(zāi)后評估等方面必將得到廣泛的應(yīng)用。

同時，無人機系統(tǒng)也可用于人工增雨，其以使用簡便，機動性好，便于投放，又沒有人員安全的風險等特點而見長，因此特別適合森林防火作業(yè)中的人工增雨。無人機共攜帶10枚增雨焰條，經(jīng)過掛架掛載在機腹與起落架中間。飛行中點燃某枚焰條由地面遙控進行控制，并經(jīng)過遙測信息顯示焰條是否已點的狀態(tài)。每次可同時根椐情況同時點燃多根發(fā)煙管。根據(jù)有人機人工降雨作業(yè)投放碘化銀數(shù)量與作業(yè)區(qū)域的關(guān)系，10枚增雨焰條的碘化銀含量即可滿足100平方公里的人工降雨作業(yè)區(qū)域要求。當前中國的火情望、監(jiān)測體系不健全，火場通信聯(lián)絡(luò)不暢，防火道網(wǎng)密度過低，森林航空消防覆蓋面不廣，機源緊缺，缺乏夜航和低能見度條件的飛行能力，遠不能滿足實際工作需要。而無人機具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測，成本低、機動靈活等特點，對氣象的要求低，且沒有機場、飛行員及飛機保養(yǎng)等費用的支出，使用維護成本遠遠低于有人機。無人機作為當前林火監(jiān)測手段的有力補充，能夠在森林防火和森林消防等方面得到長足的發(fā)展。當前無人機在林業(yè)中的應(yīng)用尚處于初始階段，沒有形成規(guī)模，隨著無人機在林業(yè)不同領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，將為中國林業(yè)特別是森林防火工作，促進林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展作出積極的貢獻。