無(wú)人機(jī)在森林草原防火中的應(yīng)用

張 煦

（國(guó)家林業(yè)和草原局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北京 100010）

1 無(wú)人機(jī)防火現(xiàn)狀分析

1.1 國(guó)際應(yīng)用現(xiàn)狀

目前在國(guó)際上對(duì)火災(zāi)應(yīng)用自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)平均化以及數(shù)字技術(shù)測(cè)定，根據(jù)拍攝得到照片可以對(duì)火災(zāi)進(jìn)行較快識(shí)別。但是最開(kāi)始識(shí)別火災(zāi)要求憑借的相關(guān)尖端技術(shù)和衛(wèi)星定位進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)飛行器進(jìn)行巡視以及情況通報(bào)做好24小時(shí)森林草原防火數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，也可以在后臺(tái)根據(jù)反饋獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的判別，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，也會(huì)給火情以及消防人員提供科學(xué)的處理方案。

1.2 國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

在森林草原重點(diǎn)火險(xiǎn)地區(qū)應(yīng)用最為廣泛的是衛(wèi)星遙感技術(shù)，目前在固定點(diǎn)位的視頻監(jiān)控和高分辨率的衛(wèi)星技術(shù)運(yùn)用已經(jīng)較為普遍，并且在效率和速度上有著顯著的效果。但在地形復(fù)雜，森林資源茂密，草原資源廣闊的地區(qū)，視頻監(jiān)控會(huì)有盲區(qū)死角，衛(wèi)星也不能只鎖定一個(gè)區(qū)域，無(wú)人機(jī)技術(shù)正好彌補(bǔ)了現(xiàn)狀存在的空缺，無(wú)人機(jī)可以執(zhí)行對(duì)地面的火情巡查工作，成為森林草原火情監(jiān)控十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，最大限度地減少森林草原火災(zāi)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)和森林草原資源的危害。

1.3 無(wú)人機(jī)在森林草原防火中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在跨越復(fù)雜地形的能力與俯視視角的優(yōu)勢(shì)，可以在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行巡查，并且對(duì)起降環(huán)境、飛行環(huán)境和地面保障等要求較低，現(xiàn)如今無(wú)人機(jī)技術(shù)相對(duì)成熟，在制造、使用和維護(hù)方面的技術(shù)門(mén)檻與成本相對(duì)較低；無(wú)人機(jī)可以在撲火過(guò)程中提供火情的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，為森林消防隊(duì)伍提供更加準(zhǔn)確的火情發(fā)展趨勢(shì)，據(jù)此制定更加有效的撲火計(jì)劃；無(wú)人機(jī)還可以通過(guò)智能化巡檢系統(tǒng)快速發(fā)現(xiàn)可疑人員及車(chē)輛，及時(shí)的制止可疑人員入內(nèi)，避免重點(diǎn)區(qū)域可能發(fā)生的人為因素火情；對(duì)已經(jīng)發(fā)生的火情通過(guò)煙霧識(shí)別及溫度模塊的判定可將現(xiàn)場(chǎng)情況快速回傳處理，大大減少火情巡護(hù)人力物力的投入，并能產(chǎn)生更可觀的回報(bào)效果。

2 無(wú)人機(jī)技術(shù)在森林草原防火工作中的具體應(yīng)用

2.1 開(kāi)展防火宣傳

無(wú)人機(jī)可懸掛多種設(shè)備可以做好遠(yuǎn)距離高空喊話，使用無(wú)人機(jī)來(lái)進(jìn)行高空喊話、高空巡查等具備創(chuàng)新性宣傳方式加強(qiáng)森林草原防火宣傳工作，讓群眾對(duì)森林草原防火加強(qiáng)關(guān)注，接受森林草原防火宣傳內(nèi)容。在無(wú)人機(jī)技術(shù)逐步成熟的背景下，可以做好防火指揮中心同宣傳場(chǎng)所進(jìn)行在線對(duì)話，在生活中出現(xiàn)野炊、秸稈焚燒、祭掃等違規(guī)用火行為做好勸導(dǎo)制止工作，有效提升防火效率。

2.2 加強(qiáng)日常巡護(hù)工作

森林防護(hù)過(guò)程中日常巡護(hù)是基礎(chǔ)性工作，在傳統(tǒng)人工地面巡護(hù)施工中有著工作量大、信息傳遞速度較慢、花費(fèi)時(shí)間差長(zhǎng)、特殊地區(qū)不能到達(dá)等問(wèn)題。使用無(wú)人機(jī)技術(shù)則具備著靈活、快捷以及效率高等諸多特征。應(yīng)用無(wú)人機(jī)開(kāi)展日常巡護(hù)能有效彌補(bǔ)人工地面巡護(hù)中的缺陷，有效提升巡護(hù)效率。無(wú)人機(jī)在進(jìn)行日常巡護(hù)中通常同無(wú)線通訊設(shè)備、定位技術(shù)、紅外攝像等技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)搭載高清設(shè)備，將實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)缴植菰阑鹬笓]中心，方便其直接觀測(cè)林區(qū)的實(shí)際情況，在短時(shí)間中對(duì)林區(qū)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，科學(xué)完成日常巡護(hù)管理工作。

2.3 火情偵查工作

在出現(xiàn)森林火災(zāi)后，由于植被被大量燃燒會(huì)出現(xiàn)濃煙的情況，造成了火場(chǎng)的能見(jiàn)度比較低、并且在風(fēng)向、地形、植被等因素的綜合影響下，造成火場(chǎng)情況十分復(fù)雜。救援人員準(zhǔn)備不夠的情況下進(jìn)入到火場(chǎng)，容易出現(xiàn)人員傷亡的情況，應(yīng)用無(wú)人機(jī)搭載高清攝像設(shè)備進(jìn)行偵查，可以將火災(zāi)出現(xiàn)的區(qū)域、位置等具體信息及時(shí)傳輸?shù)缴植菰阑鹬笓]中心，工作人員可以對(duì)滅火方案做出科學(xué)分析和制定，進(jìn)而提升滅火工作的效率，保證滅火隊(duì)伍人員的安全。在撲滅明火后，火場(chǎng)還會(huì)存在多種余火，為了避免余火復(fù)燃，那么就可以使用無(wú)人機(jī)來(lái)搭載紅外溫度測(cè)試儀偵查火場(chǎng)情況，將火場(chǎng)周?chē)牡乇頊囟确植记闆r傳輸?shù)街笓]中心中，也會(huì)給指揮部第一時(shí)間調(diào)整清理方案的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)將火災(zāi)范圍內(nèi)復(fù)燃的可能性及時(shí)清除。

2.4 防火監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

我國(guó)森林草原防火在目前的工作中面臨著諸多問(wèn)題。因?yàn)槲覈?guó)的地域特征、氣候變化等諸多因素，導(dǎo)致森林火災(zāi)出現(xiàn)頻率不斷增加，特別是森林火災(zāi)同其他火災(zāi)相比較來(lái)說(shuō)，具有著迅猛的特點(diǎn)，在進(jìn)行滅火救援的難度系數(shù)比較高，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p失。長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)森林草原防火工作，我國(guó)投入了一定的人力以及物力資源，但是也沒(méi)有達(dá)到較好的實(shí)施效果，在森林火災(zāi)預(yù)防中應(yīng)用日常巡檢以及監(jiān)控是最為重要的技術(shù)，僅僅依靠目前人力資源力量，比較難確保火災(zāi)的安全撲滅。應(yīng)用森林草原防火監(jiān)測(cè)可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)開(kāi)展巡查工作，即便一些比較小的火苗以及復(fù)雜的環(huán)境，可以第一時(shí)間進(jìn)行探測(cè)以及追蹤工作。無(wú)人機(jī)可以以紅外熱成像云臺(tái)，能避免受到光線、煙霧等因素的影響，對(duì)森林進(jìn)行24小時(shí)的巡查監(jiān)控，第一時(shí)間對(duì)著火點(diǎn)進(jìn)行探測(cè)，可以在智能識(shí)別系統(tǒng)的輔助下，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火情做好動(dòng)態(tài)圖像的識(shí)別以及拍攝。目前此過(guò)程可以在固定地點(diǎn)做好全方位拍攝，幫助全面掌控現(xiàn)場(chǎng)火情情況，如此就可以比較詳盡記錄以及反饋到指揮中心中，通過(guò)方便指揮中心進(jìn)行精準(zhǔn)的判斷分析。如此可以通過(guò)智能化追蹤系統(tǒng)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)追蹤目標(biāo)尺度做擴(kuò)大以及縮小等，因此具備著目標(biāo)鎖定的功能，那么就會(huì)對(duì)重點(diǎn)影像加強(qiáng)處理和采集，推進(jìn)加強(qiáng)智能化管理，可以應(yīng)用遙感技術(shù)來(lái)對(duì)火災(zāi)區(qū)的圖像來(lái)處理，促使消防人員全面掌握火情情況。

2.5 火災(zāi)后的調(diào)查以及評(píng)估

在森林火災(zāi)出現(xiàn)后對(duì)其進(jìn)行調(diào)查評(píng)估工作，對(duì)森林草原防火有著十分重要的意義，無(wú)人機(jī)具備著較為高效的偵查能力、精準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸能力。將攝影、圖像識(shí)別以及測(cè)量等相關(guān)功能設(shè)備進(jìn)行應(yīng)用，使用關(guān)鍵技術(shù)來(lái)處理后期數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)判斷森林火災(zāi)出現(xiàn)后的位置、植被類(lèi)型、面積以及地形等因素，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)受災(zāi)程度進(jìn)行精準(zhǔn)反映，得到比較精準(zhǔn)評(píng)估結(jié)果，確保其具備靈活、安全以及時(shí)效性等諸多優(yōu)勢(shì)。

2.6 提升無(wú)人機(jī)智能巡航能力

未來(lái)將實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)智能巡航的能力，無(wú)人機(jī)在天氣狀況允許的條件下，通過(guò)先進(jìn)的機(jī)器視覺(jué)與輔助算法實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)自動(dòng)執(zhí)飛，按照預(yù)先規(guī)劃好的固定路線自動(dòng)飛行，進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域的日常巡檢作業(yè)和信息采集，并能夠在復(fù)雜環(huán)境下完成厘米級(jí)自主返回、降落、補(bǔ)充電量等動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全自動(dòng)化的靶向巡邏和空中視角的視頻監(jiān)控。