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森林防火中无人机的应用之研究郑成龙

发表时间：2020/6/17 来源：《基层建设》2020年第4期作者：郑成龙

[导读] 摘要：无人机在森林灭火有很大应用优势，行动迅速、成本低廉且操作简单、全天候监控、火势监控、辅助救援等等。

        黑龙江省穆棱林业局 157513
        摘要：无人机在森林灭火有很大应用优势，行动迅速、成本低廉且操作简单、全天候监控、火势监控、辅助救援等等。针对当前我国森林消防工作中无人机的应用情况，本文试分析森林消防中无人机应用中存在的问题以及相应策略，希望推动森林消防工作良性发展。
        关键词：无人机；森林防火；应用方法
        引言
        20世纪90年代，无人机技术得到了迅速发展，近年来随着无人机系统相关的平台、链路、遥感、数据应用等技术逐渐成熟，无人机设备在森林消防实践中崭露头角，通过空中巡逻侦察、火场态势实时回传等途径，为指挥员提供全面、实时、准确的火场信息，为正确决策和兵力部署提供科学可靠的数据支持⋯⋯无人机目前在我国森林消防工作中的应用还有不足，发现其中存在的问题并有效解决是提高无人机应用水平的关键。
        1.无人机在我国森林防火灭火中存在的主要问题
        1.1标准规范不健全
        一是国家尚未建立权威的无人机研发和制造标准，无人机缺乏规范设计和生产。目前国内无人机生产企业都是依据各自的标准进行生产，数据格式和通信体制各异，系统化、模块化、可替换化水平低；二是林业部门和森林部队尚未形成专门应对森林火灾的无人机战技术指标体系，无人机研发定制缺乏依据。森林火灾环境复杂，对无人机的抗热性、适航性、低可探测性等性能提出了极高的要求，当前适合防火灭火任务的无人机种类有限，远不能满足任务需求。
        1.2应用体系不完善
        一是载荷单一，难以为体系化运用提供支撑。目前受载重能力、通信能力的限制，无人机携带的任务载荷有限，难以实现载荷多样、功能融合；二是机型单一，难以满足多样化任务需求。当前在防火灭火中以微小型无人机运用为主，中型无人机数量很少，在飞行高度、飞行速度、飞行距离等方面难以满足实战要求；三是运行机制不健全，难以为体系化运用提供配套齐全的制度保障。无人机大量运用涉及应急申请出动、空域申报协调和组织指挥、风险评估、资格认证等诸多因素，在任务管理和协同配合等方面，还面临着许多困难。
        1.3技术水平比较薄弱
        一是机械性能差。升降技术粗糙、抗风性能差、续航时间短、载荷能力有限等缺陷严重制约其运用推广；二是智能化水平低。现有无人机产品过多强调人工操控，对实时环境感知技术和飞行姿态自动控制算法研究不深，自身处理故障能力不强，可靠性差；三是数据处理能力弱。无人机在获取大量影像数据后的主要工作就是数据分析和处理，数据处理系统的影像快速拼接、空三加密、三维场景重建等功能还需进一步加强。
        2.森林防火中无人机的应用实例
        2.1巡护监测
        森林防火工作中，无人机可以帮助开展自动防火巡护工作，减轻人力劳动，以及地形和自然条件对巡护人员开展工作的影响，巡护工作不再有死角和区域漏洞，全方位监护。无人机的航拍功能可以给森林消防巡护工作者提供巡护影响与数据，可以清晰、全面的展示森林内部情况，为地面巡查和指挥人员提供资料支持，对其工作策略制定有引导作用。
        2.2火灾预警
        火灾预警旨在提升救援工作速度，灾情发生时，无人机可以帮助精准定位火灾地点，利用GPS传输功能，为指挥人员决策制定和明令下达提供信息支持，救援队伍可以获得精准方位指导，提升救援工作实际效果，助力快速灭火，为实现打早、打小、打了的扑火目标，奠定有力基础。除此之外，利用建设的防火瞭望塔，构建完善的高山巡护以及监测网络，实现了火情时间和地点等信息的精准报告，为及早发现、及时扑灭火灾，提供了有力依据[1]。

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        2.3火灾扑救
        火灾扑救方面无人机也发挥着很大作用，实践工作中以搭载灭火弹作为主要手段方法，定点投放实现高速度救援，针对性扑灭小范围火源，提升救援速率。无人机搭载灭火弹进行空中扑救之后，火灾扑救的精准度得到大幅提高，对消防人员的生命安全也有保障作用，也能够降低火灾救援成本。当然无人机在灭火救援方面的优势没有完全显露出来，相信随着科学技术发展，未来无人机在火灾扑救中的应用优势会更加显著。
        3.提高森林部队无人机防火灭火能力的对策
        无人机系统在我国森林消防工作中的应用起步较晚，因此技术水平上以及实践经验上和发达国家比较起来处于劣势。结合我国森林防火工作需求，当前需要强化设备建设，其中无人机实战方法研究尤为重要，如何深化森林消防工作中无人机应用研究还需要我们进一步展开分析[2]。
        3.1建立具有森林部队特色的标准体系
        一要注重需求牵引。应聚焦森林部队防火灭火的职能任务，针对不同任务类型、任务区域和任务特点，进行全面细致的需求分析，重点在续航时间、飞行高度、低可探测性、耐热性等指标上把关论证，做到需求明确、指标清晰、评估科学；二要强化顶层设计。重点从基础标准、遥感飞行平台标准、数传链路标准、地面站标准、遥感任务载荷标准、综合保障标准、遥感数据处理系统标准、安全运行管理系统标准、空域协调管理系统标准、遥感无人机人员培训标准l0个方面进行统筹规划，逐步形成军民通用并具有森林部队特色的无人机标准体系。
        3.2建立先进适用、系统集成的装备体系
        一要丰富机型，按编配齐。在无人机力量体系编成中，应根据任务性质和区域不同，结合任务现场地势地形、环境影响、气候条件等因素，从选型和配备上构建“低、中、高空与近、中、远程科学搭配，固定翼、多旋翼与油动、电动合理编成”的无人机装备体系；二要聚焦实战，体系运用[3]。应根据实战要求，基于通用化飞行平台，建立光电／红外、多光谱、雷达、通信中继、地形测绘、磁力探测等任务设备的多样任务载荷体系，以适应多条件下的探测任务需求，并不断在常态化实战运用中检验性能、评估数据、反馈需求、提高效能[4]。
        3.3建立军地一体、综合配套的保障体系
        一要在保障方式上有突破。应打破军队、地方条块式的单一保障模式，建立起横向联动、系统整合的资源开发利用机制，根据“平时共建、战时共保、资源共享、互促共赢”的原则，实现无人机装备器材一体化联勤保障；二要在人才队伍培养上有创新。飞控人才是发挥无人机装备效能的关键因素，要逐渐摆脱单独依靠厂家培训指导的培养模式，走院校正规化培训的路子。可重点依托警种学院无人机实验室和训练基地对操控手、数据处理、日常维护等相关人员进行系统培训，并综合运用送出去学、请进来教、接装时训、岗位上练、比武中激等多种方式提高技能水平，逐步形成适应任务、专业过硬、形成梯次的飞控师人才队伍[5]。
        结束语
        综上，无人机在森林防火工作中的应用确实起到了显著作用，在火灾预警和灭火工作中为消防人员提供了便捷，在森林消防事业发展过程中有突出贡献。基于目前无人机在森林防火中应用的不足，本文尝试分析有效的解决对策，仅供相关行业工作者参考。
        参考文献
        [1]齐贺,张全进.关于无人机在森林防火监测方面的应用[J].农民致富之友,2018,10(07):170-171,174-175.
        [2]黄云鹏,戚晓芳,陈绍煌.无人机搭载灭火弹在森林防火中的应用研究[J].林业勘察设计,2018,38(02):168-169,171-174.
        [3]刘世农,罗雳,彭松.无人机数据生产系统技术在贵州森林防火中的应用探究[J].贵州林业科技,2018,46(10):1157-1158,1161-1164.
        [4]郭占军,赵磊.如何做好国有林场的森林防火工作[J].北京农业,2013,34(33):107-108,112-113．
        [5]谢春茂,张慧全.无人机系统产业发展及市场研究[J].信息科技,2013,21(11):104-105,107-109．