無人機系統(tǒng)在森林防火方面的應用及其發(fā)展

趙南

摘要：當森林發(fā)生火災時，其規(guī)模和范圍會在短時間內(nèi)出現(xiàn)快速的擴散，國內(nèi)很多林區(qū)都因為無法在較短的時間內(nèi)及時地控制森林火災而導致該林區(qū)內(nèi)受到了嚴重的損害，為了可以有效地降低森林火災發(fā)生的概率，很多林區(qū)都引進了先進的無人機技術。筆者將以無人機技術為主體，對其技術現(xiàn)狀、工作原理、實際應用、發(fā)展趨勢等相關內(nèi)容展開相應的討論，希望以下內(nèi)容可以為一些森林防火人員提供新的思考方向。

關鍵詞：無人機系統(tǒng);森林防火;應用及發(fā)展

引言

無人機技術是近幾年來國內(nèi)新興起的一種先進的科學技術，該技術在很多領域中都有著廣泛地應用，以森林防火為例，使用無人機技術不僅可以有效地降低森林火災發(fā)生的概率，同時還可以顯著提升森林防火巡視工作的效率和質(zhì)量，因此也受到了很多森林防火工作人員的認可，這也是筆者將要與大家進行探討的主要內(nèi)容，希望以下筆者針對無人機技術所提出的一些意見和建議可以為森林防火等相關人員提供一些理論參考。

1技術現(xiàn)狀

在國內(nèi)，2013年大興安嶺林區(qū)內(nèi)采用型號Z5的無人機進行森林防火的巡查，這是國內(nèi)首次采用無人機技術作為森林防火巡查的主要形式，該無人機中還配有專業(yè)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以實時地向林區(qū)內(nèi)的工作人員傳輸真實的數(shù)據(jù)信息，同時還可以對林區(qū)內(nèi)任意位置進行快速定位，有效地加強了該林區(qū)內(nèi)的森林防火強度。武漢某科技公司也曾將無人機技術與GPS技術、數(shù)據(jù)處理技術、傳輸技術等多項專業(yè)技術相結(jié)合，共同創(chuàng)造出智能性較強的無人機來完成森林防火等相關工作，提高森林防火的安全系數(shù)，非常值得認可和推廣[1]。在國外，2006年美國航天局曾將使用Altair無人機在某模擬的森林火災上空進行巡航，摒棄而通過紅外掃描儀器對整個森林火災區(qū)域范圍進行掃描和評估，找出其中主要的火災點，并且將其相關數(shù)據(jù)信息傳輸至林區(qū)的工作人員工作臺中，為工作人員的火災處理工作提供了非常重要的理論依據(jù)。從客觀的角度上來說，國外一些發(fā)達國家的無人機技術已經(jīng)發(fā)展到較為完善的階段，因此其應用也非常廣泛，而國內(nèi)的無人機技術正處于發(fā)展的初期階段，雖然在實際應用中也取得了很大的成效，但是仍然存在能見度低、聯(lián)絡不通暢、檢測體系不完善等不足之處，因此還需要相關人員進一步完善。

2工作原理

無人機系統(tǒng)的運行主要是由飛行系統(tǒng)、地面處理系統(tǒng)以及機載控制系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)合作來共同完成無人機的操作，其中飛行系統(tǒng)可以進一步細致地劃分為控制器、執(zhí)行器、通信器、集體、傳感器等構(gòu)件組成，該系統(tǒng)的主要作用是確保無人機始終處于正常運行的狀態(tài);地面處理系統(tǒng)則是處理器、傳輸器、發(fā)射器以及計算機等構(gòu)件所組成，其主要作用是通過傳輸器將無人機的數(shù)據(jù)信息進行獲取，然后使用處理器和計算機系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)信息進行處理，再將其傳輸至工作平臺中;機載控制系統(tǒng)主要由傳感器、控制器、CCD攝像頭、執(zhí)行器等結(jié)構(gòu)組合而成，由于無人機的規(guī)模較小，且承載力較弱，因此記載控制系統(tǒng)需要具備耗能低、規(guī)格小、質(zhì)量小的基本特征，其主要作用是收集森林火災的圖像等相關數(shù)據(jù)信息向地面上的工作平臺進行傳輸。從宏觀的角度上來看，無人機系統(tǒng)的基本工作原理為：飛行系統(tǒng)控制無人機的飛行路線，機載控制系統(tǒng)在無人機上將所獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸至地面處理系統(tǒng)中，該系統(tǒng)將所獲取的信息進行分析和歸納，再傳輸給工作平臺內(nèi)的工作人員。通過這3個系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)，無人機系統(tǒng)在森林防火方面體現(xiàn)出了非常高的價值性。

3實際應用

3.1日常巡視應用

無人機系統(tǒng)在森林防火的實際應用中常常會與人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷腉PS技術、RS技術、無線通訊技術、GIS技術等先進的技術相結(jié)合，通過這種方式來有效地將無人機在森林林區(qū)內(nèi)進行準確的定位，并且在最短的時間內(nèi)獲取和收集林區(qū)內(nèi)的實際情況，并且將所收集的數(shù)據(jù)信息通過通信技術傳輸至林區(qū)內(nèi)工作人員的控制設備中，而工作人員只需要將無人機所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進行科學的整理和分析，并且通過這種方式來將森林中潛在的一些可能引發(fā)森林火災的安全隱患進行及時的清除，提高林區(qū)的安全性。與傳統(tǒng)的人工定期巡查相比，無人機技術的應用不僅可以有效地降低工作人員在森林火災巡查工作中的工作量，同時還可以有效地提高巡查效果，在最大程度上降低森林火災發(fā)生的概率，而且使用無人機技術的操作方式非常簡單，通常每一特定林區(qū)內(nèi)僅需要安排2名工作人員便可以完成該林區(qū)內(nèi)的所有森林防火巡查工作，巡查效率和質(zhì)量都得到了顯著的提高。

3.2循環(huán)監(jiān)測應用

工作人員可以對無人機的相關參數(shù)進行適當?shù)卣{(diào)整來有效地實現(xiàn)對無人機系統(tǒng)的控制，并且在一些溫度較高的特殊時期，令無人機無間斷地循環(huán)監(jiān)測，有利于在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)火情，并且及時地對其進行處理，避免因部分區(qū)域范圍內(nèi)的火情而引發(fā)更加嚴重的后果，當林區(qū)內(nèi)的某一處出現(xiàn)火災的情況時，無人機會準確地將發(fā)生火災的具體位置發(fā)送給工作人員，并且持續(xù)發(fā)出警報，工作人員可以根據(jù)無人機所發(fā)出的位置信息，在最短的時間內(nèi)對森林火情進行控制，當沒有發(fā)生森林火情時，無人機的循環(huán)監(jiān)測作業(yè)也可以作為一項預防措施，提高該區(qū)域內(nèi)森林防火的整體質(zhì)量水平[2]。

3.3火災撲救應用

從客觀的角度上來說，森林區(qū)域內(nèi)常常會堆積大量的落葉，而這些落葉在發(fā)生火災時便會成為助長火勢的重要元素，再加上自然風的作用，火勢一旦發(fā)生很容易朝著風向區(qū)域進行快速蔓延，擴大火勢規(guī)模和范圍，因此工作人員在發(fā)生森林火災時，若不能及時地掌握森林火勢的蔓延方向和發(fā)展情況，則很難在較短的時間內(nèi)對其進行有效地控制，而無人機系統(tǒng)在進行巡視的過程中，可以從宏觀的角度將整個火災發(fā)生的初始位置以及蔓延的方向向工作人員進行呈現(xiàn)，而工作人員可以以此為理論依據(jù)更加有針對性地實施火災撲救作業(yè)，實現(xiàn)森林滅火的高效性。

4發(fā)展趨勢

無人機技術的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾點：高效化，主要是指無人機所獲取的數(shù)據(jù)信息相對應的采集功能應當越來越高效化，從而顯著提升森林防火的巡查的效率和質(zhì)量;精確化，主要是指無人機指揮系統(tǒng)對當前情況的快速分析和判斷，盡可能地減少無用數(shù)據(jù)信息的傳輸，提高數(shù)據(jù)資源的利用率;統(tǒng)一化，主要是指監(jiān)督功能和管理功能的一體化，在最大限度上做好無人機系統(tǒng)的全面整合工作，強化無人機的工作效果。筆者相信在未來幾十年內(nèi)，相關部門會針對無人機技術投入大量的精力去研發(fā)，由于現(xiàn)階段無人機系統(tǒng)仍然存在升降不穩(wěn)定、抗風性能偏低、續(xù)航時間較短、精度限制等問題，因此技術人員可以將這些技術缺陷作為切入點，對這些技術缺陷不斷地進行優(yōu)化，從而進一步提高森林防火的安全性。除此之外，無人機系統(tǒng)還可以在我國的農(nóng)業(yè)領域、軍事領域、科技領域中發(fā)揮出其特有的價值性，推動我國綜合國力的進一步成長和發(fā)展。

5結(jié)束語

總而言之，無人機技術是國內(nèi)森林防火領域在未來一段時間內(nèi)的重要發(fā)展趨勢，該技術在森林防火工作中的日常巡視、循環(huán)監(jiān)測、火災撲救等環(huán)節(jié)中都發(fā)揮出了非常關鍵性的作用，雖然該技術就目前而言仍然存在一些技術缺陷問題，但是筆者相信在技術人員的改進下，無人機技術一定會在較短的時間內(nèi)取得巨大的技術突破，在森林防火工作中體現(xiàn)出更高的價值。

參考文獻

[1]郭昭濱.無人機航空護林在森林防火工作中的應用——以黑龍江省慶安國有林場管理局為例[J].防護林科技，2017（12）：165-166.

[2] 齊賀.關于無人機在森林防火監(jiān)測方面的應用[J].農(nóng)民致富之友，2018（17）：175-179.