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怎(zěn)样应用(yòng)无人机(jī)为森(sēn)林消防服务

 

    无人机系统具(jù)有机动快速、使用成本低、维护(hù)操作简单的(de)技术特(tè)点。利用固定翼无人机续航时间长(zhǎng)、使用成本(běn)低(dī)的优(yōu)势,对某(mǒu)一林区进行巡(xún)护或卫星(xīng)热点侦察,能大大提高防扑火能力;利用旋翼无(wú)人机飞(fēi)行方(fāng)式灵活(huó)、飞行气(qì)象条件要求不高的优势进(jìn)行火场侦察,和有人机进行配(pèi)合进行火场扑救,能大大提高地(dì)面指挥部的指挥效率和有人机吊(diào)桶洒水的效益。

    一、无人机在森林消防应用上的优势

   (一)弥补有人机数量(liàng)少(shǎo)、机种单一的(de)问题

    受我国通用航(háng)空发展技术的影响,我(wǒ)国通用航空飞机数量较少,用(yòng)在(zài)森林防火的飞机少之又少,并且受国家统(tǒng)一调配。往往一架(jià)直(zhí)升(shēng)机要承担林区巡护、火(huǒ)场侦察、兵力运送、领导(dǎo)巡视、防火(huǒ)宣传、吊桶灭火等多(duō)种任务。火灾(zāi)的前期发现和火灾扑救不(bú)能同(tóng)时兼顾。如果能利用无人机技术对(duì)林(lín)区进行巡护监测,使有人机更多地应用 在火(huǒ)场扑救(jiù)上,这样森林(lín)航空消防的优势会将更全面的发挥。

    (二)弥补有人机扑火综(zōng)合效益问题

由于受有人机数(shù)量(liàng)和油量得影响(xiǎng),有人机真正在(zài)火场上空作业时间较短,火场前线指挥部很(hěn)少能获得(dé)有人机空中洒水(shuǐ)实时图(tú)像,影响了火场前(qián)线指挥部对火场的(de)判断、吊桶灭(miè)火时的实施指(zhǐ)挥、地空配合等扑(pū)火效益(yì)。利用无人机参与火场(chǎng)扑救(jiù),可以将火场实时图(tú)像传到火场前线指挥部,指挥部(bù)可以根据火场情况现(xiàn)场指挥(huī)飞机扑(pū)火,并且可以指挥(huī)地面扑火力量(liàng)配合空中扑救,使森林航空消防空中优势得到(dào)充分发(fā)挥。

    (三)弥(mí)补森(sēn)林航空消防航期(qī)较短的问题

    我(wǒ)国各省航期(qī)一般在11月份到来年的3月中旬,而火灾高发(fā)期从3月初(chū)开始到4月底结束,往往(wǎng)在森林火灾高发期,直升机(jī)已经被调走,严重制约着森林航空消防优势的充分发(fā)挥。特别是近几(jǐ)年,夏季森林防(fáng)火工作也受到各级政府的重视,因此,利用(yòng)无人机在重点林区或(huò)风景区进行巡护(hù)和监(jiān)测,可以弥(mí)补航期(qī)较短(duǎn)的问题,并且也可以在夏季(jì)继续(xù)开展森林航空消防(fáng)。

    三、固定翼(yì)和旋翼无人机(jī)在森(sēn)林航空消防中的具体应(yīng)用    

    森林消防对无人(rén)机的需(xū)求主要集中在(zài)林区巡(xún)护(卫星热点侦察)和(hé)火场侦察上。林区巡护或热点侦察主要要求飞机有(yǒu)较长时间的(de)续(xù)航(háng)能力,和较快的巡航速度,在这方面固定翼无人机有较(jiào)大(dà)的优势。火(huǒ)场侦察主要是对火场进行灵活、方便的(de)监测,在这方面直升机比较(jiào)有优(yōu)势。

    固定(dìng)翼(yì)型无人机(jī)机动灵活、外场展开迅(xùn)速,操作使用简便,自成体系(xì)执行巡护、监(jiān)测、定位等(děng)任务,其中的长航(háng)时无人机,具有超长续航能(néng)力,可对指定区域实施不间断覆盖(gài)巡护或卫(wèi)星热(rè)点(diǎn)侦察。旋(xuán)翼型无人机(无人直升机)可以垂直(zhí)起降、空中悬停、原地转弯、侧飞、倒飞,其性(xìng)能可靠、结构紧凑(còu)、便于携(xié)带、使用(yòng)成本低、维护便利,操作人员经(jīng)过(guò)培训即可以灵活操控直升机(jī)飞行。

    (一)固定翼无人机在林(lín)区(qū)巡(xún)护或卫(wèi)星热点(diǎn)侦察上的应用

    固定翼无人机可以在目前有人(rén)机数量较少的情(qíng)况下(xià),参与林区巡护或(huò)热点侦察。它可以按照预设的(de)航线飞行(háng),同时使用任(rèn)务(wù)载荷对林区作大面积的扫描、录像(xiàng)、拍照,可以将重点(diǎn)区域(yù)的图(tú)像信息传回地面,由地(dì)面(miàn)传(chuán)回指挥部(bù)。受目前我国无人机技术(shù)影响,市场上的无人机控制半(bàn)径最大在150Km内,虽然无人机理论上可以按照有人机一样飞大航线,但超出(chū)控(kòng)制半径范围,飞机完(wán)全是自主飞(fēi)行,完全不可控,不可(kě)控(kòng)因素太多。因此,在控制(zhì)半径以内,派出固定翼无人机(jī)对某一(yī)区域进行长(zhǎng)时间的(de)巡查或热点(diǎn)侦(zhēn)察是其(qí)优势。加上无人机在飞行时成本低,特别是在某一(yī)地区出现高(gāo)森林火险等级时,派出无人机对此地区(qū)进行连(lián)续的、不间断的(de)巡查,对(duì)火情进行(háng)早发现、早预报,变(biàn)有灾为(wéi)无灾、变大灾为小灾,更是有人机不可比拟(nǐ)的。

    (二)旋翼(yì)无人机在火场侦(zhēn)察方(fāng)面上的应用

    森林消防(fáng)有(yǒu)人机,在对火场进行侦察或扑(pū)救时,飞机空中作业有效时间短,优势不能充(chōng)分发挥。而(ér)利用旋翼无(wú)人机(直(zhí)升机)在有人机扑(pū)救火场时(shí),承担火(huǒ)场侦察 任务(wù),不仅能增加有人机直接扑火时(shí)间,使(shǐ)有(yǒu)人机(jī)空中扑火(huǒ)能力得以充分(fèn)发挥。而(ér)且(qiě)还可以把火场适时图像传至(zhì)指挥部,使(shǐ)指挥(huī)部全方位了解火(huǒ)场蔓延(yán)和扑救情况, 从而及时调配兵(bīng)力和指挥飞机进行扑救,真正(zhèng)实现地空配合。火灾扑灭后(hòu),在留守扑(pū)火队员(yuán)清理火场,防(fáng)止(zhǐ)复燃的情况(kuàng)下,无(wú)人机可以搭载(zǎi)红外探(tàn)测(cè)任务载荷,对(duì)火烧迹(jì)地进行红(hóng)外探测,获取(qǔ)火场内完(wán)整的地面温度分布(bù)状态图像,从而(ér)及(jí)时发现存在暗火,使指(zhǐ)挥部能及时调配(pèi)扑火队(duì)员清(qīng)理暗火,保证(zhèng)扑火队员(yuán)的生命(mìng)安全(quán),有效防止火灾复燃。

    四(sì)、森林消(xiāo)防无人机(jī)实际配置

    一(yī)般无(wú)人机系统实现基本的应用任务、日常(cháng)维护及维修(xiū),标准机组(zǔ)至少需要(yào)设置3个岗位,分别是飞行指挥员、飞行操作员、地勤人员。如(rú)果(guǒ)野外起降条件较复杂(zá),特别是固定翼无人机还(hái)应在专门的车辆上安装弹(dàn)射装置,以(yǐ)便安全、快速起飞(fēi)。无人机(jī)操作人(rén)员还应接受专(zhuān)门飞行操作培训,包括基(jī)本的飞行原(yuán)理、系(xì)统通晓、操作(zuò)员维修(xiū)、模(mó)拟操作等。

    云(yún)南昆明劲鹰无人机的森林防火无(wú)人机解决(jué)方案将无人机技(jì)术、GPS技术、高清数字图像传输技术等高新(xīn)技术综合应用(yòng)于森林(lín)资源(yuán)管理,以国内价(jià)格提供国际品质的优质、稳(wěn)定的(de)森林防火无(wú)人机(jī)系统。自主设计的劲(jìn)鹰1型汽油航测航拍无人(rén)机(jī)、劲鹰(yīng)2型垂直起飞(fēi)固定翼无人机、劲(jìn)鹰3型可(kě)垂直(zhí)起飞悬停固定(dìng)翼无人机(jī)、劲(jìn)鹰(yīng)650航拍专用(yòng)飞行器、劲(jìn)鹰1000型八轴航拍航测无人(rén)机、劲鹰(yīng)1600大型(xíng)载重旋(xuán)翼飞(fēi)行平台、劲鹰X8120和劲(jìn)鹰(yīng)S1型汽油航(háng)测(cè)航拍水上(shàng)无(wú)人机等多种型号的无人(rén)机(jī),避免了原始人工了望观察火(huǒ)情的局限(xiàn),实现了林(lín)区管(guǎn)理(lǐ)数(shù)字化、科学(xué)化,大大减少了林业部门的(de)费用支出和管理(lǐ)成(chéng)本,提高(gāo)了林区(qū)企(qǐ)业的效应。在(zài)监控森林(lín)火情的同时,还可(kě)以对森林资源、生态(tài)环境、森林病虫害及野生动物等进行有效监控。

    其无人(rén)机系统有(yǒu)如下优点:

    1、飞机造价低,维护(hù)方便,自主(zhǔ)知识产(chǎn)权,价格更便(biàn)宜;

    2、点哪飞哪(nǎ),具备傻瓜式操作,一键式回收(shōu);

    3、清晰摄像头,清晰成像,实时(shí)了解火险数据;

    4、无线数字传输,避免野外架线;

    5、可(kě)以组合成(chéng)空(kōng)中飞行监控系统(tǒng),可大范围、多区域在森林(lín)区域进行防火侦察;

    6、数字云台结合GPS,火点精(jīng)确定位(wèi),险(xiǎn)情现场回(huí)馈(kuì),辅助抢险救灾(zāi)指挥决(jué)策;  

    7、人(rén)机分离,安全性高(gāo)。

    五、无人机空中管制情况

    无(wú)人机小巧,也是一(yī)种飞(fēi)行器,在空中(zhōng)飞行也需要报空管部门审批。但是(shì)无人机更多的是在某一(yī)区(qū)域(yù)低(dī)空活动,因此需向空管部门申请区域(yù)飞行。特别(bié)是火(huǒ)灾(zāi)扑救时,由于(yú)无人机和有人机都在(zài)同一空域进(jìn)行低空作业,为保(bǎo)证安全应成立(lì)专门(mén)的指挥小组,对无人机、有人机进行统一指挥。劲鹰无人(rén)机是空军航管政策(cè)宣传人及手续办理人,只要不影响民航(háng)、军事(shì)保(bǎo)密及飞出(chū)国界,航飞均可获得审批和(hé)支持。

    图示:劲鹰X8120,大起飞重量80KG,空机自重11KG,任(rèn)务载荷5-40KG,留空时间30-60分钟,测试起吊10公斤的灭火器,不费吹灰之力。

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    参考文献:

    [1]李(lǐ)春锦,文泾,《无人机系统的运行管理》;

    [2]都(dōu)基焱,《无人(rén)机电视侦察目标定(dìng)位原(yuán)理》;

    [3]郭(guō)少东,《浅(qiǎn)议无人机在森林航空消(xiāo)防中(zhōng)的应用(yòng)》。

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