无人机系统在森林防火方面的应用及其发展

赵南

摘要：当森林发生火灾时，其规模和范围会在短时间内出现快速的扩散，国内很多林区都因为无法在较短的时间内及时地控制森林火灾而导致该林区内受到了严重的损害，为了可以有效地降低森林火灾发生的概率，很多林区都引进了先进的无人机技术。笔者将以无人机技术为主体，对其技术现状、工作原理、实际应用、发展趋势等相关内容展开相应的讨论，希望以下内容可以为一些森林防火人员提供新的思考方向。

关键词：无人机系统;森林防火;应用及发展

引言

无人机技术是近几年来国内新兴起的一种先进的科学技术，该技术在很多领域中都有着广泛地应用，以森林防火为例，使用无人机技术不仅可以有效地降低森林火灾发生的概率，同时还可以显著提升森林防火巡视工作的效率和质量，因此也受到了很多森林防火工作人员的认可，这也是笔者将要与大家进行探讨的主要内容，希望以下笔者针对无人机技术所提出的一些意见和建议可以为森林防火等相关人员提供一些理论参考。

1技术现状

在国内，2013年大兴安岭林区内采用型号Z5的无人机进行森林防火的巡查，这是国内首次采用无人机技术作为森林防火巡查的主要形式，该无人机中还配有专业的智能监控系统，不仅可以实时地向林区内的工作人员传输真实的数据信息，同时还可以对林区内任意位置进行快速定位，有效地加强了该林区内的森林防火强度。武汉某科技公司也曾将无人机技术与GPS技术、数据处理技术、传输技术等多项专业技术相结合，共同创造出智能性较强的无人机来完成森林防火等相关工作，提高森林防火的安全系数，非常值得认可和推广[1]。在国外，2006年美国航天局曾将使用Altair无人机在某模拟的森林火灾上空进行巡航，摒弃而通过红外扫描仪器对整个森林火灾区域范围进行扫描和评估，找出其中主要的火灾点，并且将其相关数据信息传输至林区的工作人员工作台中，为工作人员的火灾处理工作提供了非常重要的理论依据。从客观的角度上来说，国外一些发达国家的无人机技术已经发展到较为完善的阶段，因此其应用也非常广泛，而国内的无人机技术正处于发展的初期阶段，虽然在实际应用中也取得了很大的成效，但是仍然存在能见度低、联络不通畅、检测体系不完善等不足之处，因此还需要相关人员进一步完善。

2工作原理

无人机系统的运行主要是由飞行系统、地面处理系统以及机载控制系统相互协调合作来共同完成无人机的操作，其中飞行系统可以进一步细致地划分为控制器、执行器、通信器、集体、传感器等构件组成，该系统的主要作用是确保无人机始终处于正常运行的状态;地面处理系统则是处理器、传输器、发射器以及计算机等构件所组成，其主要作用是通过传输器将无人机的数据信息进行获取，然后使用处理器和计算机系统对这些数据信息进行处理，再将其传輸至工作平台中;机载控制系统主要由传感器、控制器、CCD摄像头、执行器等结构组合而成，由于无人机的规模较小，且承载力较弱，因此记载控制系统需要具备耗能低、规格小、质量小的基本特征，其主要作用是收集森林火灾的图像等相关数据信息向地面上的工作平台进行传输。从宏观的角度上来看，无人机系统的基本工作原理为：飞行系统控制无人机的飞行路线，机载控制系统在无人机上将所获取的数据信息传输至地面处理系统中，该系统将所获取的信息进行分析和归纳，再传输给工作平台内的工作人员。通过这3个系统的相互协调，无人机系统在森林防火方面体现出了非常高的价值性。

3实际应用

3.1日常巡视应用

无人机系统在森林防火的实际应用中常常会与人们日常生活中常见的GPS技术、RS技术、无线通讯技术、GIS技术等先进的技术相结合，通过这种方式来有效地将无人机在森林林区内进行准确的定位，并且在最短的时间内获取和收集林区内的实际情况，并且将所收集的数据信息通过通信技术传输至林区内工作人员的控制设备中，而工作人员只需要将无人机所传输的数据信息进行科学的整理和分析，并且通过这种方式来将森林中潜在的一些可能引发森林火灾的安全隐患进行及时的清除，提高林区的安全性。与传统的人工定期巡查相比，无人机技术的应用不仅可以有效地降低工作人员在森林火灾巡查工作中的工作量，同时还可以有效地提高巡查效果，在最大程度上降低森林火灾发生的概率，而且使用无人机技术的操作方式非常简单，通常每一特定林区内仅需要安排2名工作人员便可以完成该林区内的所有森林防火巡查工作，巡查效率和质量都得到了显著的提高。

3.2循环监测应用

工作人员可以对无人机的相关参数进行适当地调整来有效地实现对无人机系统的控制，并且在一些温度较高的特殊时期，令无人机无间断地循环监测，有利于在第一时间内发现火情，并且及时地对其进行处理，避免因部分区域范围内的火情而引发更加严重的后果，当林区内的某一处出现火灾的情况时，无人机会准确地将发生火灾的具体位置发送给工作人员，并且持续发出警报，工作人员可以根据无人机所发出的位置信息，在最短的时间内对森林火情进行控制，当没有发生森林火情时，无人机的循环监测作业也可以作为一项预防措施，提高该区域内森林防火的整体质量水平[2]。

3.3火灾扑救应用

从客观的角度上来说，森林区域内常常会堆积大量的落叶，而这些落叶在发生火灾时便会成为助长火势的重要元素，再加上自然风的作用，火势一旦发生很容易朝着风向区域进行快速蔓延，扩大火势规模和范围，因此工作人员在发生森林火灾时，若不能及时地掌握森林火势的蔓延方向和发展情况，则很难在较短的时间内对其进行有效地控制，而无人机系统在进行巡视的过程中，可以从宏观的角度将整个火灾发生的初始位置以及蔓延的方向向工作人员进行呈现，而工作人员可以以此为理论依据更加有针对性地实施火灾扑救作业，实现森林灭火的高效性。

4发展趋势

无人机技术的发展趋势主要体现在以下几点：高效化，主要是指无人机所获取的数据信息相对应的采集功能应当越来越高效化，从而显著提升森林防火的巡查的效率和质量;精确化，主要是指无人机指挥系统对当前情况的快速分析和判断，尽可能地减少无用数据信息的传输，提高数据资源的利用率;统一化，主要是指监督功能和管理功能的一体化，在最大限度上做好无人机系统的全面整合工作，强化无人机的工作效果。笔者相信在未来几十年内，相关部门会针对无人机技术投入大量的精力去研发，由于现阶段无人机系统仍然存在升降不稳定、抗风性能偏低、续航时间较短、精度限制等问题，因此技术人员可以将这些技术缺陷作为切入点，对这些技术缺陷不断地进行优化，从而进一步提高森林防火的安全性。除此之外，无人机系统还可以在我国的农业领域、军事领域、科技领域中发挥出其特有的价值性，推动我国综合国力的进一步成长和发展。

5结束语

总而言之，无人机技术是国内森林防火领域在未来一段时间内的重要发展趋势，该技术在森林防火工作中的日常巡视、循环监测、火灾扑救等环节中都发挥出了非常关键性的作用，虽然该技术就目前而言仍然存在一些技术缺陷问题，但是笔者相信在技术人员的改进下，无人机技术一定会在较短的时间内取得巨大的技术突破，在森林防火工作中体现出更高的价值。

参考文献

[1]郭昭滨.无人机航空护林在森林防火工作中的应用——以黑龙江省庆安国有林场管理局为例[J].防护林科技，2017（12）：165-166.

[2] 齐贺.关于无人机在森林防火监测方面的应用[J].农民致富之友，2018（17）：175-179.