探討森林防火過程中如何應用無人機的監(jiān)測功能

黃艷芳

（丘北縣錦屏鎮(zhèn)應急中心 云南丘北 663200）

如何有效實施森林防火，保護森林資源，是世界各國都重視的問題，同時也是各地林業(yè)局治理工作的重中之重。目前，國內外對待森林防火的態(tài)度都十分堅定，不惜花費大量資金投入到防火工程中，大量引進科學技術和先進設備，旨在能夠更加準確地監(jiān)測出森林火災情況，為救火防火工作提供幫助。

表1 火災等級定義

1 無人機檢測系統(tǒng)技術的優(yōu)勢概況

無人機一般指新型旋翼無人機，不需要飛行員來駕駛，操作人員只需在地面來進行遠程操控即可，它的控制邏輯有兩個，一個是無線電設備發(fā)出的無線信號，還有一個是自身的自動化軟件。由于無人機技術的高效性、便捷性，無以及體積小、成本低，在很多工程上得到了廣泛應用，不僅在國外已經有了相當成熟的技術系統(tǒng)，得到了不斷的完善，這在國內也已經投入了大范圍的使用，取得了不少可觀的成績。相對于人工檢測，無人機在森林防火工作中的優(yōu)勢可以從以下幾個方面進行論述：

1.1 檢測內容更加豐富

無人機檢測系統(tǒng)不僅可以通過該區(qū)域的溫度變化、自然條件等基本因素，按照一定的計算方式，分析出發(fā)生火災的可能性，從而對火災高危區(qū)進行重點監(jiān)控，并且，一旦發(fā)生了火災，無人機檢測系統(tǒng)可以根據采集到的影像信息，再結合火災燃燒程度、火災風向和風速，判斷出火災的源頭所在，便可以使得消防人員的撲救工作更具有針對性。比如德國投入使用的Fire-Watch－System 森林火災自動預警系統(tǒng)是一種應用數碼攝像技術的森林火災自動預警系統(tǒng)，它可以在最短的時間內準確地找到并地位森林火災發(fā)生的地點，這是當時世界上最新的一項無人機技術，工作穩(wěn)定并且可靠，正?？梢詸z測到的范圍有10km，然而安裝這樣一套系統(tǒng)需要花費7.5 萬歐元。

1.2 監(jiān)測結果更加直觀

當前，無人機使用中低空監(jiān)測系統(tǒng)，通過集成空中攝影模塊，能夠完成火災場景的應急測繪，將火災實時情況直觀的展現在遠程控制中心，為控制中心提供了更加豐富的數據信息，進一步擴大了巡查工作的覆蓋面。

1.3 檢測范圍更加廣范

由于無人機具有遠程控制的優(yōu)勢，操控人員可以在控制中心對無人機進行控制，從而獲取百里之外的火災實時圖像，作為一個飛行單位，它可以靈活地進入人、車無法進入的區(qū)域，檢測面積更加廣泛，同時，通過無人機的人工增雨功能，可在指定區(qū)域在規(guī)定的時間內投放一定的雨水，當前，新型無人機可攜帶十枚增雨焰條，可以滿足100km2的人工降雨作業(yè)區(qū)域要求。

1.4 檢測具有預見性

無人機檢測系統(tǒng)通過對溫度變化、大氣變化等數據的分析，預測火災情況。在加拿大，它們采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當檢測出林區(qū)局部溫度上升到一定數值時（一般在150℃～200℃）或者當地紅外線的波長達某個限定值（3.7μm）時，便給出火災預警，然后立即測定相關數據，并采取措施及時防火。

1.5 檢測工作的連續(xù)性

利用無人機系統(tǒng)可以做到對區(qū)域進行全天24h 不間斷的工作，檢測結果不論是在白天還是夜間都有同樣高的可靠性，美國利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約705km 的軌道上繞地球運轉，對地球上的高溫地區(qū)、干燥區(qū)域、濃煙地帶以及火災發(fā)生過的地方進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測數據進行匯總分析，通過駕駛森林火預警飛機進行24h 不間斷地監(jiān)控，并且成功監(jiān)測到了火災情況，在抑制火災過程中起到了至關重要的作用，雖然多次獲得了成功，但由于工程量巨大，同時耗費了巨額資金。

目前，無人機系統(tǒng)作為森林防火工作中的一種新型消防手段，運用無人機的檢測功能，不僅充分提高了我國林業(yè)消防部門的防火體系能力，同時還能極大程度的改善了火災現場的指揮效益。在無人機應用上，我國已投入了大量的人力和物力，其中屬云南丘北縣林業(yè)部門的最為典型，錦屏鎮(zhèn)等地為保護丘北森林生態(tài)安全，開展了無人機空中施藥防止蟲災的工作，并且對抑制松毛蟲滋生蔓延起到了良好效果。

2 無人機檢測功能在森林防火中的應用要點

2.1 構建信息化巡查機制

在無人機系統(tǒng)中，定期巡查是主要功能之一，它通過各種通信技術，將在空中監(jiān)測到的有效信息傳遞到地面的操控臺，再由控制中心對比獲得的實時圖像數據，進行分析并預測出該區(qū)域的火災情況，整合信息，對數據異常的部分進行重點巡查，做到有的放矢，進一步加強森林防火的綜合性效果，從而構建出信息化的巡查體系，幫助消防隊員進行快速滅火。由于無人機技術的可操作性強，簡單便捷，在實際工作中只需要安排兩名技術人員即可完成地面操控工作[1]。

2.2 構建人機滅火機制

由于森林系統(tǒng)的復雜性，再加上不可控的自然條件，比如風力、干燥的氣候等，以及森林里有太多的落葉，比起樹木本身更容易著火，同時蔓延速度極快，種種原因造成了森林滅火工作的高難度性，無人機技術的引入，可以以最快的速度讓工作人員得知火情信息，及時組織相關人員對新生的火種進行撲救，可以有效抑制火情的發(fā)展，對于火勢較小的地方，可以通過操控無人機進行人工降雨的方式，而救援人員則可以將更多的精力放在抑制火情蔓延的工作上。

2.3 建立自主循環(huán)檢測機制

通過對無人機自身控制軟件的設計，配置相關參數，使其在某個特地的區(qū)域上空徘徊監(jiān)測，從而及時掌握火情發(fā)展動態(tài)，工作人員根據具體情況對撲救工作制定相應的工作方案，一旦火勢由越來越大的趨勢，及時加派人手，并且及時部署隔離帶，防止火勢繼續(xù)擴大，如果火勢有熄滅的趨勢，則可以適當減少該區(qū)域的人力投入，節(jié)約成本。

2.4 實時有效地采集數據

從目前來看，數據是無人機系統(tǒng)監(jiān)測的重心，換句話說，采集的數據是否有效直接影響到無人機傳輸到終端控制臺的信息是否可靠。在未來發(fā)展中，必須要重點關注無人機系統(tǒng)數據采集的效率，據相關分析，通過升級終端設備，對數據進行全方位的分析，可以有效處理數據[2]，為森林防火工作提供可靠數據支持，為森林防火工作的順利開展提供保障。

2.5 精確細化地協(xié)調分工

根據目前的應用情況，無人機系統(tǒng)的應用越來越廣泛，許多問題都在無數次的實踐中得到了解決，對于無人機而言，主要任務就在于實時監(jiān)測，采集數據并且提供各種圖像信息，及時將火情動態(tài)、火勢大小、火災源頭等信息記錄存儲下來，同時還需要關注當地森林的特點，包括地勢、面積甚至是植被情況等，以及實時的風向、氣溫等外在自然條件，因為這些信息都會對火情的判斷以及防止起到不可替代的作用；而對于操作人員，需要綜合考慮無人機采集到的所有信息情況，不僅要確保無人機可以高效持續(xù)性運行工作，還要及時做出預判和制定應對措施；對于消防人員及時根據獲取的火情信息，以最快的速度做出判斷并安排撲救工作，保證森林防火更加高效。

2.6 在防治期間要做到以下幾點

①在無人機進行工作期間，飛防工作必須嚴格按照程序和要求執(zhí)行，不論是用于防火，還是防災，都能有顯著的效果；②在無人機工作過程中，操作人員對高鐵沿線。還有高壓線旁邊，都必須要提前監(jiān)測以后，在根據實際情況，采取相應措施；③在森林周邊的居民區(qū)，平常要加大宣傳力度，讓群眾都認識到該項工作，才能在災情來臨時得到廣大群眾的理解和支持，有利于防火工作的進行。

3 目前無人機監(jiān)測技術存在的一些不足

盡管無人機監(jiān)測技術已經在許多工作中取得了巨大成就，但還有一些不足存在：①如果由于無人機自身材料強度、軟件設計等環(huán)節(jié)出現了異常情況，無人機將很難自我修復，特別是在火情嚴重的惡劣環(huán)境下，容易發(fā)生墜落；②缺乏可靠的升降技術，無人機通常的工作環(huán)境都十分惡劣，由于強風強雨等的影響，必然會干擾無人機的飛行；③收集到的圖像信息不夠精準，或是位置有誤，或是圖像模糊，為提升其整體性能，充分發(fā)揮其在森林防火方面的作用，無人機技術在很多方面還有待提高；④無人機的技術雖然可靠，但大多需要借助高空衛(wèi)星，并且工程量復雜巨大，需要的投資太大，有的多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國大部分地區(qū)森林資源檢測的實際需要。

4 結語

綜上所述，為了避免森林火災造成的巨大損害，不僅要熟知森林火災的客觀規(guī)律，更重要的是需要有先進的防治手段。無人機監(jiān)測系統(tǒng)的應用就展現出了其巨大的價值，在實際應用的過程中，需要充分了解無人機監(jiān)測系統(tǒng)的功能特點，才能做到有效地利用，從而為森林的防火工作提供幫助。