黑龙江省航空林火探测及空中扑救指挥系统设计

郭昭滨，段洪伟，柴 军

（1.黑龙江省林业厅森林防火预警监测信息中心，黑龙江 哈尔滨 150036；2.哈尔滨航空护林站，黑龙江 哈尔滨 150027；3.中国飞龙通用航空有限公司，黑龙江 哈尔滨 150060）

1 航空林火探测及空中扑救指挥系统概述

传统的航空探测林火及指挥扑救林火的工作方式是航空护林站的观察员人工观测火情，手动标绘火场态势，然后通知地方防火办或前线指挥部组织扑救林火。环节较多、操作复杂，耗时较长。如何实现智能探测林火和空中指挥扑火相结合，提高森林火灾的发现和扑救效率，更好地做到“打早、打小、打了”是系统设计的目标。要打破传统工作方式，由航站观察员和火场指挥员联合建立空中指挥所，利用航空器作为空中平台，集火情自动报警、火场探测监测、扑救辅助决策、火场信息传输、空中指挥扑救、系统保障管控为一体。发现火情后，在空中完成火情信息采集、处理分析及指挥扑救林火工作，实时将火场综合信息进行发布，从而实现各级防火部门共享火场信息的目标。

空中扑救指挥系统主要包括6部分：航空器选型及人员配备、智能林火探测设备、辅助决策设备、空中指挥扑救、火场信息管控发布平台、地面接收系统保障。下面逐一予以介绍，并相应提出设计方案。

2 航空飞行器选型及人员配备

选用客舱宽敞，飞行稳定、续航较长，经济性以及安全性较好，具备全天候飞行能力的小型固定翼双发飞行器。设预警监测席位、扑救指挥席位，各相应席位配备飞行观察员和火场指挥员。火场指挥员应具备空中观察业务能力，必要时可由观察员担任。

3 智能林火探测设备

随着我国军民融合发展战略的深入实施，军、民两用产品不断涌现。可选用符合军用标准的视野宽阔的远红外和高清视频探测吊舱设备，并要符合以下要求：操作简单的控制主机；两轴四框结构、高精度陀螺惯性测量单元（IMU）定位，目标距离5 km时定位误差≤30 m；手动、自动搜索林火并自动报警，火点定位及火点锁定跟踪；高清摄像机≥10倍光学变焦，电视探测距离3 m×3 m的目标为12 km，提供视频影像分辨率≥1 920×1 080 PPI，红外探火3 m×3 m的目标为10 km，提供伪彩影像分辨率≥640×480 PPI；操作界面应显示飞行高度和海拔，飞行和摄像头方向，飞机的经纬度，飞机与火点的相对方位、距离，火点的经纬度，红外、高清影像可切换同屏显示，镜头变焦倍数、火警提示信息等；为扑火指挥仪提供火点经纬度和带三点以上坐标的火场图像；记录设备满足记录红处视频时长≥20 h；记录高清视频（1 080 P）时长≥30 h。

4 辅助决策设备

为快速制定扑火指挥决策提供了科学的依据，以地理信息系统（GIS）为平台，光电吊舱控制主机连接，可自动显示火点位置，自动叠加火场图像。相应提供森林防火专业标绘功能；各类矢量和栅格地图数据、森林防火专题数据、森林资源林相数据。电磁硬显示屏，提供专业数字电磁笔，可手指多点触摸操作；多媒体视频、音频播放；可按要求定制各类火场态势图和数据，输出的专业态势文件格式与各个航空护林站及各级防火办软件系统无缝兼容；北斗定位跟踪功能，全面掌握地面扑火队伍分布情况。

5 空中指挥扑救

指挥员根据林火探测系统和辅助决策系统科学的进行判断，快速的制定扑火方案。配备超短波电台，卫星电话等通信设备，与火场前指及地面扑火队伍进行通信，确保火场前指及空中指挥员的扑火指令能第一时间快速下达到地面扑火队伍。

6 火场信息传输

空中与地面的火场视频、语音、数据信息传输方式主要有3种，一是卫星（动中通）传输，二是超短波（340 Hz）传输，三是微波（1.4 Hz）传输。这3种传输方式的特点是卫星通信不受传输距离限制，但租赁线路费用昂贵；超短波和微波通信成本低，但受传输距离限制，可根据资金情况选择。机载发射方式为广播式；超短波和微波传输距离在非视距环境下≥80 km；传输1 080 P高清图像，载荷数据速率≥4 Mbps；火场视频图像单向传输、双向语音和数据传输；地面接收分自动接收和手动接收，接收后连接到前指大屏幕上显示并通过宽带专网或互联网将火场信息推送到管控系统数据中心。

7 火场信息管控发布平台

建立火场信息管控发布平台，供各级森林防火部门查询和观看。火场综合信息数据库，数据存储量≥10 TB，对火场信息数据进行管理；发布平台采用B/S架构，具备视频实况播放、查寻（按时间、火场名称、设备编号或航线号）、回放等功能以及火场图片、态势图查询功能；视频影像编辑功能。

8 地面接收系统保障

配备越野性能高系统保障车，各环节进行集成、衔接，装载高清接收天线、控制机、视频矩阵、连接转换器、无线路由器、视频线、网线、发电机、显示器等设备，保障地面接收系统的正常运行。

该系统将极大提高森林防火的空中预警、指挥扑救能力，更好的发挥航空护林空中优势，提高飞行效率，降低火灾损失。尤其提高在低能见度条件下的火情发现率，做到有火早发现、早扑救，实现“打早、打小、打了”的森林防火目标。在火场扑救过程中，为指挥部提供及时准确的火场信息和辅助依据，制定科学的扑救决策，提高扑救效率。这既能减小森林火灾对森林资源、生态环境造成的损失，又在一定程度上降低森林火灾的扑救费用。另外，设计的系统不仅能提高对森林火灾预防预警和指挥扑救能力，同时根据需要也可承担森林资源调查，林政案件取证等任务，在一定程度上促进林区社会和谐稳定健康发展。