無人機或是森林防火難題良方

????????警用裝備網訊：?森林火災是世界八大自然災害之一，具有“速度快，突發(fā)性強，破壞性大”的特點，救災處置較為困難，一旦發(fā)生火情，將迅速向四面八方蔓延，是森林安全的最大威脅。全球每年平均發(fā)生森林火災20多萬起，燒毀的森林面積約占全世界森林總面積的1‰以上，如不加強建設預防和響應機制，地球上的森林可能會被林火吞噬殆盡。

　　一、我國森林火災形勢嚴峻18年秋防責任重

　　據國家統計局發(fā)布的2017年《中華人民共和國2017年國民經濟和社會發(fā)展統計公報》，2017年我國全年共發(fā)生森林火災3223起，森林火災受害森林面積2.5萬公頃，森林火災數量比2016年增長了58.5%，受害森林面積是上一年的4倍。自2008年起，我國森林火災發(fā)生數量連續(xù)9年呈下降趨勢，但2017年災情數量、受災面積和損失陡然上升，2018年的森林防火工作受到各級領導的額外重視，森防部門責任巨大。

　　盡管各部門對森林火災嚴加防范，林火仍然時有發(fā)生：2018年5月20日，云南省大理市著名景區(qū)蒼山發(fā)生森林火災；6月2日，內蒙古自治區(qū)大興安嶺原始林區(qū)發(fā)生接連發(fā)生森林火災，出動上萬人次參與救火。

　　與此同時，世界各地也遭受著森林火災的危害，2018年7月，希臘、加拿大相繼發(fā)生森林火災，造成巨大人員傷亡和經濟損失。可見中國、乃至全球的森林防火形勢均十分緊張嚴峻。

　　一年燒掉幾百億 森林防火難題何解？無人機或是良方

　　2017年俄羅斯大火蔓延至我國大興安嶺

　　二、森林起火成因99%是人為

　　森林起火原因分為人為和自然因素，目前國內森林火災約99%由人為因素引起，其中由于開墾燒荒、野外吸煙、上墳燒紙、林場工人操作不當引起的火災占大多數。

　　森林火災受氣候、氣象、地理環(huán)境等因素的影響，存在“難預防，難發(fā)現”的特點，一旦起火，火勢將在林區(qū)中迅速蔓延，造成難以估量的損失。因此，森林防火必須做到全面、細致、及時，減少人為因素，盡早防控火情，最終目標是消滅人為因素引起的火災，及時發(fā)現和撲滅自然因素引起的火災。

　　三、國內防火工作現狀

　　在2018年9月11日公布的“國家林草局編制規(guī)定”中，明確了由森林公安局負責防火工作的要求，必要時，可以提請應急管理部，以國家應急指揮機構名義，部署相關防治工作，充分體現了森林防火的重要性和聯動性。

　　我國自20世紀60年代初就確定了“預防為主、積極消滅”的八字方針，將預防林火放在保護森林的重要位置。森林防火分為每年3月15日至6月15日的“春防”，和每年9月15日至11月15日的“秋防”，這兩個時間段林區(qū)普遍氣候較為干燥，風大雨少，是最容易發(fā)生火災的季節(jié)，因此防火期內林區(qū)禁止一切許可外的野外用火，防火期內違反相關規(guī)定，嚴重時可能會承擔刑事責任。

　　森林火災動輒需要上千人次參與救援

　　1987年大興安嶺“5·6特大森林火災”之后，我國持續(xù)加強防火建設，不斷探索先進技術在防火工作中的應用。全國建立了以防火了望臺、防火公路、防火隔離帶、防火物資儲備庫、森林消防車輛、撲火機具、電臺等設施和設備為主的防火硬件體系，重點區(qū)域實現全天候、立體化監(jiān)測，衛(wèi)星遙感、航空巡護、視頻監(jiān)控、高山了望、地面巡邏和雷電監(jiān)測等技術多效合一。

　　2016年12月，國務院批復實施《全國森林防火規(guī)劃（2016-2025年）》，將投資450.95億元，通過實施林火預警監(jiān)測系統、通信和信息指揮系統、森林消防隊伍能力、森林航空消防、林火阻隔系統、森林防火應急道路六大建設任務提質增效。其中，航空航天防火是日趨成熟、發(fā)展迅速的防火救火新手段。

　　四、航空航天防火的應用

　　航空防火，即將航空飛行器應用于森林防護工作，分為載人飛機和無人駕駛飛行器兩種，我國已初步建立了國家森林火險預警體系，全國形成以北方、南方兩個航空護林總站為核心，以各航空護林站為骨干，較為完備的森林航空消防體系，開展航空護林的?。▍^(qū)）已達到19個，租用飛機數量近300架次。

　　航空護林已在我國應用了60余年

　　然而，我國航空護林工作大部分停留在航空救火，主要使用載人飛機，采取從空中播撒滅火劑、灑水等方式滅火，或協助人員到達和撤離火場。在預防森林火災上的應用較少，主要集中為不定期的載人直升機飛行巡視，缺少系統的航空防火方案和專業(yè)人員，飛行事故時有發(fā)生。

　　縱觀國際航空護林的發(fā)展方向，更集中在無人機在航空護林中的應用，通過使用無人機加強對森林的日常巡查，及時發(fā)現險情，維護防火設施；大幅減少人員在巡護和滅火過程中的實地參與，保障護林人員的安全，降低了綜合成本。

　　在航天方面，我國在北京、昆明、烏魯木齊、哈爾濱等重點區(qū)域已建立了衛(wèi)星林火監(jiān)測地面站，運用衛(wèi)星遙感數據監(jiān)測森林情況，但衛(wèi)星部署機動性差、投入高，目前難以覆蓋全國林區(qū)。

　　五、通信指揮保障：“耳聾眼瞎”老病根

　　通信指揮系統是森林防護的另一大重點工作所在，由于森林火災“蔓延快、蔓延廣”的特點，防火和火情信息的快速通報和及時更新十分重要。目前我國已初步建成以超短波通信網為基礎，以衛(wèi)星通信和機動通信為補充的通信系統，森林防火通訊覆蓋率達70%。

　　全國建立了國家到各省的基礎網絡、指揮調度系統和業(yè)務管理系統，基本實現了信息快速上傳下達和火情“早報告”，但仍主要依靠人工進行層層傳達工作，智能性和即時性不足。

　　結合目前森林防火和通信需求，建立無人機森林防火巡查及通信體系，是最適合我國森林防火事業(yè)的發(fā)展方向。

　　六、無人機防火體系應用前景

　　(一)、無人機森林防火原理及流程

　　無人機，即無人駕駛飛行器，可以代替人力，從空中對森林進行監(jiān)控，實時發(fā)現起火點；通過裝載不同的任務設備，如攝影攝像、紅外熱成像、多光譜等裝置，可以獲取不同維度的森林信息。

　　無人機自主飛行 脫離人工作業(yè)

　　目前國內眾多的解決方案中，“天宇經緯”提供的無人機云平臺針對森林防火大范圍、強實時、高可用、早預判等需求，提供包括飛行采集、數據分析、險情分發(fā)、指揮聯動為一體的森林防火解決方案。

　　通過這套系統，無人機能夠代替地面和航空護林員，自主飛行既定線路，或在地控人員的遠程操作下，變換不同角度和路線監(jiān)控森林。區(qū)別于傳統的無人機通信，“天宇經緯”森林防火方案采用中國聯通優(yōu)化的專用網絡，減少了通信鏈路建設投入，避免以往技術手段“人追飛機跑，十里就失聯”的通信窘境，保障拍攝的影像和數據實時傳回指揮調度系統，再經過系統智能處理分析，自動預警可疑險情位置；如果遇突發(fā)情況，險情信息將被直接分發(fā)給林區(qū)中的工作站、巡邏車和巡防人員，迅速調動響應力量，采取緊急行動。

　　(二)、無人機森林防火效果評估

　　1、優(yōu)勢

　　1.1無間斷監(jiān)控，安全高效

　　無人機在森林防護領域已應用了近10年，一直以來受制于通信鏈路的距離限制，無法做到人機真正分離；架設基站供給通信的成本過于高昂，難以實現。

　　通過“天宇經緯”提供的無人機云服務，基于對現有運營商通信基站的優(yōu)化，為無人機提供測控網絡，做到了實時傳輸，實時控制。僅單架次就可以日常巡視數千平方公里森林，一旦有森林火災發(fā)生，指揮站可以通過無人機，實時觀察到火場情況，聯動周圍場站滅火，減少人力參與，避免遺漏，安全高效。

　　1.2智能安防，科學數字化預警系統

　　無人機通過網絡測控系統、地理信息系統、定位系統和主動回報系統，能夠通過分析地形，天氣，森林分布疏密程度等情報，智能化自動預警森林火災，準確定位火災范圍坐標，并通過數據成像和熱成像等技術，分析火源、火勢等現場信息，為指導消防指揮部有效滅火提供數據支持。

　　1.3成本低，耗時短

　　無人機采用新型復合材料，經久耐用，能適應多種作業(yè)條件，機體使用壽命長。用無人機進行森林防火，可以及時發(fā)現，及時撲救，所耗成本低。天宇經緯無人機平臺最大速度可達到180KM/H，續(xù)航5-10小時以上，對比普通森林防火措施，可以在單位時間內，巡查更大面積的森林，更頻繁、更高效地巡視森林，更快速地到達火場。

　　1.4適用范圍廣，不懼條件惡劣

　　森林巡防條件比較惡劣，現有基層護林工作存在“人員年齡大、工作環(huán)境苦”的現實，一旦發(fā)生險情，人力難以在第一時間到達。無人機可以穿過滾滾濃煙，到達起火現場，無論陰雨、濃霧、晴陰、白天、夜晚均可以得到清晰的監(jiān)測成像結果。

　　1.5現有機場基礎設施完備

　　我國主要林區(qū)護林站現已建有森林機場，有相關人員編制，基礎設施較為完善，可直接作為無人機起降和維護場地，節(jié)約土地資源及建設成本。

　　1.6清晰成像，數據收集準確

　　無人機通過搭載不同任務載荷來滿足不同監(jiān)測需求：通過高清晰度，高分辨率的相機、紅外線成像儀等，收集到準確有針對性的數據，經過系統演算和模擬，形成高清的圖像信息和準確的火險數據，建立森林資源實景模型庫，精確定位火點坐標，快速抵達救火現場。還可以進行數據模型對比分析，分析林木長勢和動物分布情況等。

　　1.7操作簡便，程序化處理

　　智能化操作，覆蓋巡檢、護林、救災全流程。被監(jiān)控區(qū)域、固定控制站、移動控制站，三點信息實時傳輸，防火救火流程程序化。日常巡檢信息系統自動記錄存儲，遇險直接分發(fā)通報，方便部署各部門緊急救災。

　　1.8專用低空測控網，避免野外架線

　　無人機飛行普遍受限于測控半徑，無法遠途飛行；數據傳輸、處理，耗時低效；實時直播、快速成圖，難以實現，制約應用價值。

　　“天宇經緯”利用覆蓋全國的移動通信網絡基礎設施，選擇山區(qū)林區(qū)地勢較高、通視良好的通信基站，優(yōu)化為無人機專用低空測控站，減少了野外架線投入和環(huán)境破壞，受地形和天氣干擾小，信號更好，數據傳輸快速準確。緊急情況下，無人機也可以成為空中中繼站，應急通信可以得到保障。

　　此外，無人機在森林養(yǎng)護和病蟲害防治等項目上也有廣闊的應用前景：通過搭載多光譜相機、傾斜攝影相機等設備，能夠獲取林木長勢信息和建立3D森林模型，便于林業(yè)部門更高效地管理森林資源。

　　2、無人機防火發(fā)展與挑戰(zhàn)

　　2.1續(xù)航時長

　　無人機代替人工作業(yè)的優(yōu)越性之一在于續(xù)航時長，先進的技術和能源在不斷刷新民用無人機續(xù)航里程和時間。天宇經緯（北京）科技有限公司，是國內領先的無人機行業(yè)應用解決方案提供商，已在云南、陜西、廣東、新疆、甘肅、河北、山東等地多次實現常態(tài)化、全自主超視距飛行，單架次航行5~10小時，極大地增強了行業(yè)實際應用的工作效率和應用價值。

　　2.2飛行安全

　　使用無人機的基礎是飛行安全，保障無人機自身飛行安全，加強無人機空中秩序系統的完善，是無人機領域不變的發(fā)展方向?！疤煊罱浘暋币呀浽谠颇细咴降兀瑢崿F70+架次安全零事故飛行，累計航程超過20000公里，能夠有效的保障飛行操控和安全航行秩序的穩(wěn)定。

　　森林防火無人機時代已來

　　未來是人工智能時代，無人機作為人類智慧在天空中的延伸，與森林防火領域有很高的行業(yè)契合度，和多層次的應用空間。“天宇經緯”所提供的無人機森林防火解決方案，不僅可以保護森防設施、預防森林火災的發(fā)生，及時發(fā)現起火點，避免火勢蔓延；還可以有效協助處理森林火情、防治病蟲害，協助林業(yè)部門更加智能化、科學化、體系化地保護森林資源。

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