無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火方面的應(yīng)用及其發(fā)展

趙南

摘要：當(dāng)森林發(fā)生火災(zāi)時，其規(guī)模和范圍會在短時間內(nèi)出現(xiàn)快速的擴(kuò)散，國內(nèi)很多林區(qū)都因?yàn)闊o法在較短的時間內(nèi)及時地控制森林火災(zāi)而導(dǎo)致該林區(qū)內(nèi)受到了嚴(yán)重的損害，為了可以有效地降低森林火災(zāi)發(fā)生的概率，很多林區(qū)都引進(jìn)了先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)。筆者將以無人機(jī)技術(shù)為主體，對其技術(shù)現(xiàn)狀、工作原理、實(shí)際應(yīng)用、發(fā)展趨勢等相關(guān)內(nèi)容展開相應(yīng)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(guān)鍵詞：無人機(jī)系統(tǒng);森林防火;應(yīng)用及發(fā)展

引言

無人機(jī)技術(shù)是近幾年來國內(nèi)新興起的一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，該技術(shù)在很多領(lǐng)域中都有著廣泛地應(yīng)用，以森林防火為例，使用無人機(jī)技術(shù)不僅可以有效地降低森林火災(zāi)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(rèn)可，這也是筆者將要與大家進(jìn)行探討的主要內(nèi)容，希望以下筆者針對無人機(jī)技術(shù)所提出的一些意見和建議可以為森林防火等相關(guān)人員提供一些理論參考。

1技術(shù)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(jī)進(jìn)行森林防火的巡查，這是國內(nèi)首次采用無人機(jī)技術(shù)作為森林防火巡查的主要形式，該無人機(jī)中還配有專業(yè)的智能監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以實(shí)時地向林區(qū)內(nèi)的工作人員傳輸真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，同時還可以對林區(qū)內(nèi)任意位置進(jìn)行快速定位，有效地加強(qiáng)了該林區(qū)內(nèi)的森林防火強(qiáng)度。武漢某科技公司也曾將無人機(jī)技術(shù)與GPS技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、傳輸技術(shù)等多項(xiàng)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，共同創(chuàng)造出智能性較強(qiáng)的無人機(jī)來完成森林防火等相關(guān)工作，提高森林防火的安全系數(shù)，非常值得認(rèn)可和推廣[1]。在國外，2006年美國航天局曾將使用Altair無人機(jī)在某模擬的森林火災(zāi)上空進(jìn)行巡航，摒棄而通過紅外掃描儀器對整個森林火災(zāi)區(qū)域范圍進(jìn)行掃描和評估，找出其中主要的火災(zāi)點(diǎn)，并且將其相關(guān)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(zāi)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(dá)國家的無人機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到較為完善的階段，因此其應(yīng)用也非常廣泛，而國內(nèi)的無人機(jī)技術(shù)正處于發(fā)展的初期階段，雖然在實(shí)際應(yīng)用中也取得了很大的成效，但是仍然存在能見度低、聯(lián)絡(luò)不通暢、檢測體系不完善等不足之處，因此還需要相關(guān)人員進(jìn)一步完善。

2工作原理

無人機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行主要是由飛行系統(tǒng)、地面處理系統(tǒng)以及機(jī)載控制系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)合作來共同完成無人機(jī)的操作，其中飛行系統(tǒng)可以進(jìn)一步細(xì)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(jī)始終處于正常運(yùn)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(jī)等構(gòu)件所組成，其主要作用是通過傳輸器將無人機(jī)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行獲取，然后使用處理器和計算機(jī)系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，再將其傳輸至工作平臺中;機(jī)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(jī)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(zāi)的圖像等相關(guān)數(shù)據(jù)信息向地面上的工作平臺進(jìn)行傳輸。從宏觀的角度上來看，無人機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理為：飛行系統(tǒng)控制無人機(jī)的飛行路線，機(jī)載控制系統(tǒng)在無人機(jī)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(jìn)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(jī)系統(tǒng)在森林防火方面體現(xiàn)出了非常高的價值性。

3實(shí)際應(yīng)用

3.1日常巡視應(yīng)用

無人機(jī)系統(tǒng)在森林防火的實(shí)際應(yīng)用中常常會與人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷腉PS技術(shù)、RS技術(shù)、無線通訊技術(shù)、GIS技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合，通過這種方式來有效地將無人機(jī)在森林林區(qū)內(nèi)進(jìn)行準(zhǔn)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(shí)際情況，并且將所收集的數(shù)據(jù)信息通過通信技術(shù)傳輸至林區(qū)內(nèi)工作人員的控制設(shè)備中，而工作人員只需要將無人機(jī)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)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(zāi)的安全隱患進(jìn)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(jī)技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效地降低工作人員在森林火災(zāi)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(zāi)發(fā)生的概率，而且使用無人機(jī)技術(shù)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(yīng)用

工作人員可以對無人機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整來有效地實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)系統(tǒng)的控制，并且在一些溫度較高的特殊時期，令無人機(jī)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(jìn)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(yán)重的后果，當(dāng)林區(qū)內(nèi)的某一處出現(xiàn)火災(zāi)的情況時，無人機(jī)會準(zhǔn)確地將發(fā)生火災(zāi)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(jī)所發(fā)出的位置信息，在最短的時間內(nèi)對森林火情進(jìn)行控制，當(dāng)沒有發(fā)生森林火情時，無人機(jī)的循環(huán)監(jiān)測作業(yè)也可以作為一項(xiàng)預(yù)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(zāi)撲救應(yīng)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(zāi)時便會成為助長火勢的重要元素，再加上自然風(fēng)的作用，火勢一旦發(fā)生很容易朝著風(fēng)向區(qū)域進(jìn)行快速蔓延，擴(kuò)大火勢規(guī)模和范圍，因此工作人員在發(fā)生森林火災(zāi)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(jìn)行有效地控制，而無人機(jī)系統(tǒng)在進(jìn)行巡視的過程中，可以從宏觀的角度將整個火災(zāi)發(fā)生的初始位置以及蔓延的方向向工作人員進(jìn)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(shí)施火災(zāi)撲救作業(yè)，實(shí)現(xiàn)森林滅火的高效性。

4發(fā)展趨勢

無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：高效化，主要是指無人機(jī)所獲取的數(shù)據(jù)信息相對應(yīng)的采集功能應(yīng)當(dāng)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(jī)指揮系統(tǒng)對當(dāng)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(jī)系統(tǒng)的全面整合工作，強(qiáng)化無人機(jī)的工作效果。筆者相信在未來幾十年內(nèi)，相關(guān)部門會針對無人機(jī)技術(shù)投入大量的精力去研發(fā)，由于現(xiàn)階段無人機(jī)系統(tǒng)仍然存在升降不穩(wěn)定、抗風(fēng)性能偏低、續(xù)航時間較短、精度限制等問題，因此技術(shù)人員可以將這些技術(shù)缺陷作為切入點(diǎn)，對這些技術(shù)缺陷不斷地進(jìn)行優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高森林防火的安全性。除此之外，無人機(jī)系統(tǒng)還可以在我國的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域、科技領(lǐng)域中發(fā)揮出其特有的價值性，推動我國綜合國力的進(jìn)一步成長和發(fā)展。

5結(jié)束語

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

參考文獻(xiàn)

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

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