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文檔簡介
無人機(jī)用于森林防火的項(xiàng)目計(jì)劃書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(hù)的投入逐漸加大,先后運(yùn)用衛(wèi)星進(jìn)行資源普查、森林火場監(jiān)視,而使用無人機(jī)系統(tǒng)對森林火情監(jiān)測則還是初始階段。
無人機(jī)中低空監(jiān)測系統(tǒng)具有機(jī)動快速、使用成本低、維護(hù)操作簡單等技術(shù)特點(diǎn),具有對地快速實(shí)時(shí)巡察監(jiān)測能力,是一種新型的中低空實(shí)時(shí)電視成像和紅外成像快速獲取系統(tǒng)。在對車、人無法到達(dá)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(dú)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(jì)和社會發(fā)展中有著不可或缺的作用,在生物的進(jìn)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(fèi)了大量人力、物力和財(cái)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(bào)、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(xiàng)迫在眉睫、亟待解決的重大課題。
1、國際常用森林防火技術(shù)
德國投入使用的Fire-WatchSystem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(shí)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(shí)地試驗(yàn)。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(bào)。Fire-WatchSystem正常監(jiān)測半徑10公里,最遠(yuǎn)可達(dá)40km,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(yùn)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(jī)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測,雖獲得了成功,但耗費(fèi)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(dá)3.7微米時(shí),便是火災(zāi)前兆,立即測定具體溫度,采取措施及時(shí)防火。同時(shí),加拿大林區(qū)采用多架配備先進(jìn)的直升飛機(jī)輪流監(jiān)測森林火災(zāi),飛行費(fèi)每小時(shí)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(jī)在森林大火上空進(jìn)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(diǎn),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(shí)時(shí)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(biāo)志著美國聯(lián)邦航空局(FAA)首次批準(zhǔn)民用無人機(jī)在國家空域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)。
及時(shí)調(diào)配消防人員對隱患點(diǎn)或區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)防范消滅暗火。通過安裝彩色CCD任務(wù)載荷的無人機(jī)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(shí)時(shí)圖像,并可對重點(diǎn)區(qū)域獲取更為詳細(xì)的圖像數(shù)據(jù)。
可以看出,無人機(jī)的應(yīng)用重點(diǎn)解決在地面巡護(hù)無法顧及的偏遠(yuǎn)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(zhǔn)確把握和及時(shí)了解,也可以解決飛機(jī)巡護(hù)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(bǔ)充,無人機(jī)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(shí),無人機(jī)系統(tǒng)也可用于人工增雨,其以使用簡便,機(jī)動性好,便于投放,又沒有人員安全的風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)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(jī)共攜帶10枚增雨焰條,通過掛架掛載在機(jī)腹與起落架中間。飛行中點(diǎn)燃某枚焰條由地面遙控進(jìn)行控制,并通過遙測信息顯示焰條是否已點(diǎn)的狀態(tài)。每次可同時(shí)根椐情況同時(shí)點(diǎn)燃多根發(fā)煙管。根據(jù)有人機(jī)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(jī)源緊缺,缺乏夜航和低能見度條件的飛行能力,遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際工作需要。而無人機(jī)具有續(xù)航時(shí)間長、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測,成本低、機(jī)動靈活等特點(diǎn),對氣象的要求低,且沒有機(jī)場、飛行員及飛機(jī)保養(yǎng)等費(fèi)用的支出,使用維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有人機(jī)。無人機(jī)作為當(dāng)前林火監(jiān)測手段的有力補(bǔ)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(jī)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(jī)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(jìn)林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出積極的貢獻(xiàn)。
北京超翼技術(shù)研究所有限公司的“無人機(jī)森林防火預(yù)警系統(tǒng)”避免了原始人工了望觀察火情的局限,實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化,
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