森林火灾探测扑救中的无人机技术及其应用
2018-12-18李桂凤
李桂凤
摘 要：在有效管理和预防森林火灾等方面，无人机相比较于其他传统设备显示出非凡效果，因此其广泛应用于森林火灾监测、预防、救援和灾害评估等方面。
关键词：森林火灾;探测扑救;无人机技术;应用
中图分类号：S762 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180932173
引言
沾益区地处云南省东部，曲靖市中部。位于E10329～10414，N2531～2606之间。地势北高南低，东西高中部低，海拔在1637～2678m之间。沾益区林业用地15.67万hm2，占总面积的55.93%;非林业用地12.35万hm2，占总面积的44.07%。森林蓄积为389.5万m3，森林覆盖率为48.65%。每年的12月至次年的5月31日是森林防火期，3—4月是一年中火险等级最高的时期。
随着沾益森林面积、蓄积逐年增加，林内枯叶残枝增多加厚，在林区从事非林生产经营的单位增多，到林区、珠江源风景区及海峰湿地保护区游客流量的增多，加之防火期又是春耕及农事活动的高峰期，到林区及林缘人员频繁，带来不可预测的火灾险情随之增加，因此无人机技术在森林防火工作中的运用是十分必要的。
无人机是指通过自动驾驶仪进行控制的无人飞行器，其最早出现在美国，现在世界各国都已展开较为广泛的应用，而近年来，我国将无人机技术引入了森林灾害防治系统。
1 無人机在森林防火中的技术优势
对每年森林火灾的发生而言，如何解决预防森林火灾问题，已成为林业工作的重点。目前，越来越多的新技术和新设备正在实施应用于国内森林火灾防治，国家对于高端技术的市场需求随之增加，同时各项森林保护投资也正在逐步增加。卫星技术已基本应用于统计森林资源和监测森林火灾状况，无人机GIS技术意味着将无人驾驶技术和遥感技术有效地结合起来，将其应用于无人化森林防治，其主要技术内容为遥测和遥控技术，遥感定位技术，通信技术，遥感GPS应用。而同时无人机差分定位也应用的相对普遍，其可以快速调查我国森林火灾的现状，为防止森林火灾或森林病虫害提供相关信息和准确数据。无人机的红外可见光摄像机通过数字网络可实况观看火灾现况，并将其发送到防治基站。火灾扑救现场会面临着各种各样的困难，大型火灾现场，就风速、烟度、温度、防水等环境因素而言，操作环境更为复杂，就意味着无人飞机必须能在恶劣的环境中智能飞行，一要面对风阻的影响;抗高温和机体防爆能力的提升，然后是抗烟探测能力。无人飞行时要计算环境的最高飞行速度，范围可以达到3.7km左右，平均电池续航能力大45min以上，能够不间断监控火灾控制要求以及较小范围内的潜火检查，无人机的海拔飞行高度超过225m，能够应对大部分高空灾害，可满足日常灾情侦查需要。无人机图像的传输要清晰连续，因此各大地面控制中心对无线图像的传输和接收要求较高;而无线传输的干扰消除一直是通信领域研究的热点，这就要求无人机利用UAS技术，使其具有一定的防恶意使用能力，以防止图像传输中的中断。现无人机应消防部门的要求，普遍具备高水平的集成性和兼容性。
1.1 火灾勘测应用
森林基站数字地图可实时显示火灾点和热点，识别系统还可确定防火条是否准确到位，定位火点查看起火势。如果飞机经过火灾定点上空时，可以将灾情信息，诸如线蔓延速度，燃烧面积和传播趋势等直接传送到地面控制中心，其是监控森林火灾发生（尤其是在初期火灾和潜火）的可靠信息。特别是在大型森林火灾中，当能见度较低时，即使飞机能够到达火灾现场，观察员也无法跟踪火灾现场的实景，在这种情况下，无人机可消除飞行的不安全因素，其随时配备的视频拍摄装置和传输设备能够克服火灾探测任务和扑救任务中的不足，在收到来自地面的电磁波信号后，跟综掌握火灾的动态信息。
1.2 扑救计划制定
经济建设和环境生态保护的快速发展和需求增长为火灾救援任务的火灾增加了许多困难。近年来，由于消防战士无法接近或进入森林火灾现场。航空指数只能达到一定的高度，无法进行全局勘测，无人机却无高度的限制，可通过微波命令监视火灾整个区域，同时完成灭火救援区域的集合，以提供信息支撑和应急计划制定。例如消防队接到灾情时，通过地面指挥系统控制飞行器即时将火灾实时轮廓，燃烧面积和蔓延速度等数据实时发送到控制室，提供可靠的消防信息，使消防部门及时启动消防队伍，切实提高消防效能和防范火灾事故发生。
2 总结
科学技术的发展不仅为社会进步提供了动力，还在不断推进森林资源防治研究中无人机技术的实施。目前森林调查数据的要求逐步多样化，对数据的准确性，效率和质量的要求越来越严格。为此，在研究森林资源和不断改善现存问题等方面，必须明确无人机价值，以保证我国社会的不断发展。
参考文献
[1]马瑞升，杨斌，张利辉，等.微型无人机林火监测系统的设计与实现[J].浙江农林大学学报，2012（5）：783-789.
