無人機中低空監(jiān)測系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用分析
in 行業(yè)新聞 by zhoushuang
我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。目前,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。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(zāi)多發(fā)國家。國家林業(yè)局防火辦提供的資料表明,1950年-2007年,我國平均每年發(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、國際通常森林防火技術(shù)德國投入使用的Fire-Watch System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(dāng)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。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(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-Watch System正常監(jiān)測半徑10公里,最遠可達40 km,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(dāng)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。2006 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)。國外的技術(shù)有的雖然可靠,但需要借助高空衛(wèi)星,且施工太復(fù)雜;有的技術(shù)方案基礎(chǔ)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(jiān)測的實際需要。2、國內(nèi)林業(yè)防火解決方案該系統(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,一鍵式回收;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,通過搭載攝像設(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)。地面人員通過接收來自無人機的微波信號,隨時掌握火場動態(tài)信息。無人機可以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通過網(wǎng)絡(luò)傳給防火值班部門。對于可疑點或區(qū)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(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2000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通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??罩袩o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。可使消防指揮及時了解滅火效果,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。通過安裝彩色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)??梢钥闯觯瑹o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,也可以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(fēng)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,通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,并通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(dāng)前我國的火情望、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(dāng)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。目前無人機在林業(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,將為我國林業(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。企業(yè)簡介吉林龍航無人機科技服務(wù)有限公司,成立于2016年2月23日,公司是一家以無人機研發(fā)生產(chǎn)、民用無人機駕駛員培訓(xùn)、無人機行業(yè)應(yīng)用服務(wù)、青少年航空科普教育為主營業(yè)務(wù)的《國家級高新技術(shù)企業(yè)》,是吉林省無人機行業(yè)的開創(chuàng)者與領(lǐng)導(dǎo)者,是長春市第一家AOPA授權(quán)無人機培訓(xùn)機構(gòu),現(xiàn)吉林省唯一無人機全機型培訓(xùn)機構(gòu),吉林省1+X無人機駕駛職業(yè)技能等級證書唯一認可企業(yè),吉林省第一批《產(chǎn)教融合型企業(yè)建設(shè)培育試點企業(yè)》,擁有10萬平米專用飛行空域,1500平米無人機實訓(xùn)教室,超過100架各類型無人機,可滿足各行業(yè)的無人機實訓(xùn)需求。公司現(xiàn)有專職無人機技術(shù)人員30余人,擁有2項實用新型專利,20余項軟件著作權(quán)證書,自主研發(fā)無人機理論模擬考試系統(tǒng)累計訪問量超過300萬人次,全國同類網(wǎng)站排名第一。2017年,代表吉林省參加全國體育行業(yè)無人駕駛航空器行業(yè)應(yīng)用大賽,榮獲無人機運輸賽二等獎,代表吉林省參加全國青少年無人機大賽,榮獲無人機接力賽一等獎,團體賽二等獎,兩枚個人賽金牌,兩枚個人賽銅牌。2018年,被聘選為全國航空模型公開賽、全國青少年無人機大賽選拔賽委員單位及裁判長。2019年,被長春市深化民兵調(diào)整改革領(lǐng)導(dǎo)小組評選為《深化民兵調(diào)整改革工作先進單位》、被吉林省社會信用體系建設(shè)促進會評選為《信用示范單位》、總教練賀亮先生被民航局選聘為吉林省唯一《民用無人機駕駛員實踐考試委任代表》。2020年,通過《GB/T19001-2016/ISO9001:2015標準》質(zhì)量管理體系認證。吉林龍航無人機科技服務(wù)有限公司自成立以來,始終秉持“專注務(wù)實、拼搏進取、誠信共贏”的經(jīng)營理念,一直致力于為各行業(yè)培養(yǎng)優(yōu)秀的無人機技術(shù)人才及提供優(yōu)質(zhì)的無人機解決方案,現(xiàn)累計培訓(xùn)人數(shù)超過2000人,涉及行業(yè)涵蓋航拍、巡檢、測繪、植保、救援等領(lǐng)域,合作單位包括:吉林省公安廳、吉林省消防救援總隊、吉林省交通廳、吉林省水利科學(xué)研究院、國網(wǎng)吉林省電力有限公司等100余家。合作院校包括:吉林科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院、吉林省東北亞教育集團有限責(zé)任公司、吉林水利電力職業(yè)學(xué)院、吉林省勞動技術(shù)學(xué)校、遼源職業(yè)技術(shù)學(xué)院等20余所。未來已來、合作共贏,我們愿:“與您攜手,共創(chuàng)未來”。聯(lián)系我們 咨詢電話:13843156575