加州野火災(zāi)害系統(tǒng)性消除方案（二）

本文介紹消防無(wú)人機(jī)類(lèi)型，并對(duì)消防無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍及特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

消防無(wú)人機(jī)類(lèi)型

小型消防旋翼無(wú)人機(jī)

根據(jù)旋翼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，小型消防旋翼無(wú)人機(jī)分為無(wú)人直升機(jī)和多旋翼無(wú)人機(jī)兩種，其中多旋翼無(wú)人機(jī)具有4個(gè)或數(shù)量更多的旋翼如6、8、16、32……個(gè)旋翼，采用無(wú)刷直流電機(jī)作為動(dòng)力裝置。

消防電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)大多數(shù)是小型無(wú)人機(jī)，任務(wù)載荷重量約為25～30kg，續(xù)航時(shí)間30min，航程20kg，使用半徑10kg，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便靈活、操控容易、攜帶方便、成本低廉等多重優(yōu)勢(shì)，消防使用過(guò)程中反應(yīng)迅速，滅火效率高，并且消防員只要經(jīng)過(guò)比較簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就能掌握其使用、操控方法。

眾所周知，消除加州野火災(zāi)害的最有效方法是，在萌芽狀態(tài)將它掐死，即早發(fā)現(xiàn)、早撲滅及防止死灰復(fù)燃，防止其“星火燎原”。小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)最適合在初發(fā)階段將野火撲滅，即最適合用來(lái)貫徹執(zhí)行“打早、打小、打了”的野火撲滅原則。

通常，野火災(zāi)害的發(fā)生有一個(gè)過(guò)程，即先有煙，后有火，再逐步發(fā)展，從圖1可見(jiàn)遠(yuǎn)處森林和草地上裊裊升起的一縷青煙。

在野火萌芽狀態(tài)進(jìn)行撲滅是最佳時(shí)機(jī)，消防員即刻操控?zé)o人機(jī)消防車(chē)上的4架小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)垂直起飛，直接飛到起火點(diǎn)上空，從空中對(duì)起火點(diǎn)進(jìn)行視頻拍攝，及時(shí)將起火點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)回傳到上級(jí)無(wú)人機(jī)消防中心站及無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心，并采用無(wú)人機(jī)集群戰(zhàn)術(shù)，多機(jī)同時(shí)對(duì)起火點(diǎn)進(jìn)行圍攻，噴射滅火干粉見(jiàn)圖2或發(fā)射滅火彈見(jiàn)圖3，爭(zhēng)分奪秒將野火消滅在初發(fā)階段，達(dá)到即時(shí)、有效撲滅野火的目的。

中型消防旋翼無(wú)人機(jī)

小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有多個(gè)旋翼，采用旋翼旋轉(zhuǎn)變速或槳葉變總距（無(wú)周期變距）的方式改變旋翼升力大小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是受電動(dòng)和小槳葉的限制，難以大幅度提高載重能力、續(xù)航時(shí)間和使用半徑。

中型消防旋翼無(wú)人機(jī)動(dòng)力裝置大多采用航空燃油發(fā)動(dòng)機(jī)如渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，以及單旋翼帶尾槳式，雙旋翼共軸式，復(fù)合式等無(wú)人直升機(jī)構(gòu)型，載重量為150～500kg，續(xù)航時(shí)間超過(guò)5h，航程超過(guò)300kg，實(shí)用升限超過(guò)6000m，使用半徑達(dá)到150km以上，具有全自主飛行、無(wú)人機(jī)集群飛行及無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同飛行能力，可采用一輛小型廂式貨車(chē)即無(wú)人機(jī)消防車(chē)運(yùn)輸。單旋翼帶尾槳式消防無(wú)人直升機(jī)見(jiàn)圖4，雙旋翼共軸式消防無(wú)人直升機(jī)如圖5所示，復(fù)合式消防無(wú)人直升機(jī)如圖6所示。

圖1 無(wú)人機(jī)消防站發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處可疑煙霧。

圖2 小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)起火點(diǎn)噴射滅火干粉。

在無(wú)人機(jī)集群撲滅野火的戰(zhàn)斗中，中型消防旋翼無(wú)人機(jī)除使用自身攜帶的滅火干粉直接參與撲滅野火外，還承擔(dān)空中指揮的任務(wù)，包括從空中將火場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)傳送到地面森林消防指揮部如無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心和無(wú)人機(jī)消防中心站，并接受地面森林消防指揮部的指揮調(diào)度。與此同時(shí)，在森林航空消防一級(jí)和二級(jí)任務(wù)響應(yīng)中負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)指揮無(wú)人機(jī)集群滅火，在森林航空消防三級(jí)任務(wù)響應(yīng)中負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)提供火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)視頻給消防有人機(jī)，輔助指揮消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同滅火。

中小型消防旋翼無(wú)人機(jī)消防車(chē)

中小型消防旋翼無(wú)人機(jī)體積小、重量輕，運(yùn)輸攜帶方便，通常采用無(wú)人機(jī)消防車(chē)運(yùn)輸。無(wú)人機(jī)消防車(chē)安裝有星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收天線，并在其周?chē)臻g構(gòu)成一個(gè)移動(dòng)式星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，供大、中、小型星鏈網(wǎng)聯(lián)消防無(wú)人機(jī)使用。

圖3 小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)對(duì)起火點(diǎn)發(fā)射滅火彈精準(zhǔn)滅火。

圖4 單旋翼帶尾槳式消防無(wú)人直升機(jī)。

圖5 雙旋翼共軸式消防無(wú)人直升機(jī)。

圖6 復(fù)合式消防無(wú)人直升機(jī)。

圖7 A 型無(wú)人機(jī)消防車(chē)外觀圖。

中小型旋翼無(wú)人機(jī)消防車(chē)有多種型號(hào)，根據(jù)消防車(chē)尺寸大小和載重量的不同，分為A、B、C三種型號(hào)，其中可裝載1架無(wú)人機(jī)的無(wú)人機(jī)消防車(chē)稱(chēng)為A型，裝載2架的稱(chēng)為B型，裝載4架的稱(chēng)為C型。

（1）A型無(wú)人機(jī)消防車(chē)

A型無(wú)人機(jī)消防車(chē)外形尺寸7000mm×2000mm×2700mm，駕乘人數(shù)5人，最大行駛速度95km/h；車(chē)上安裝有星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收天線，配備車(chē)載電平外接充電裝置，3kWUPS電源管理系統(tǒng)，3kW柴油發(fā)電機(jī)；全車(chē)自動(dòng)操控?zé)o人機(jī)機(jī)艙及自動(dòng)滑出式無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，支持1架任務(wù)載荷重量為150kg的中型消防無(wú)人機(jī)運(yùn)輸、起飛和降落；隨車(chē)攜帶備份的航空燃油，負(fù)責(zé)為消防無(wú)人機(jī)補(bǔ)充油料，1套智能充電系統(tǒng)，以及4枚物資救援彈和4罐滅火劑例如水劑/粉劑等消防物質(zhì)。A型無(wú)人機(jī)消防車(chē)外觀如圖7所示，A型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)如圖8所示。

（2）B型無(wú)人機(jī)消防車(chē)

B型無(wú)人機(jī)消防車(chē)外形尺寸9000mm×2500mm×3800mm，駕乘人數(shù)6人，最大行駛速度100km/h；車(chē)上安裝有星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收天線，配備車(chē)載電平外接充電裝置，10kWUPS電源管理系統(tǒng)，20kg取力式發(fā)電機(jī)；全車(chē)自動(dòng)操控卷簾門(mén)及自動(dòng)滑出無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，支持2架任務(wù)載荷重量為30kg的小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)運(yùn)輸、起飛和降落；隨車(chē)攜帶1套智能充電系統(tǒng)，4枚物資救援彈，4罐滅火劑例如水劑/粉劑等消防物質(zhì)，B型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)如圖9所示。

（3）C型無(wú)人機(jī)消防車(chē)

C型無(wú)人機(jī)消防車(chē)外形尺寸10500mm×2500mm×3800mm，駕乘人數(shù)6人，最大行駛速度100km/h；車(chē)上安裝有星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收天線，配備車(chē)載電平外接充電裝置，20kWUPS電源管理系統(tǒng)，支持30min備用電池供電，20kg取力式發(fā)電機(jī)；全車(chē)自動(dòng)操控卷簾門(mén)及自動(dòng)滑出無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)，支持4架小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)的運(yùn)輸、起飛和降落，每架無(wú)人機(jī)任務(wù)載荷重量30kg；隨車(chē)攜帶1套智能充電系統(tǒng)，4枚物資救援彈，4罐滅火劑例如水劑/粉劑等消防物質(zhì)，C型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)如圖10所示。

平時(shí)如果沒(méi)有消防滅火任務(wù)或在運(yùn)輸路途中，消防無(wú)人機(jī)起降平臺(tái)縮進(jìn)消防車(chē)中，消防車(chē)起到保護(hù)無(wú)人機(jī)的作用。當(dāng)需要出動(dòng)消防無(wú)人機(jī)時(shí)，起降平臺(tái)會(huì)搭載消防無(wú)人機(jī)向消防車(chē)兩邊伸展開(kāi)，從而讓消防無(wú)人機(jī)有足夠大的空間進(jìn)行垂直起飛或降落見(jiàn)圖10。

圖8 A 型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)圖。

圖9 B型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)圖。

大型消防旋翼無(wú)人機(jī)

一般情況下，多架中、小型消防旋翼無(wú)人機(jī)采用集群戰(zhàn)術(shù)，完全可以在初發(fā)階段將野火消滅。但是為預(yù)防萬(wàn)一，位于南加州和北加州的兩個(gè)無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心各自還配備有兩架大型消防旋翼無(wú)人機(jī)，以彌補(bǔ)中小型旋翼無(wú)人機(jī)承載重量小的缺點(diǎn)。

大型消防旋翼無(wú)人機(jī)具備沿森林或草地大面積區(qū)域設(shè)定航線巡查的能力，可實(shí)現(xiàn)區(qū)域固定航線巡查、監(jiān)視與撲滅較大規(guī)模野火等功能，一次飛行攜帶的水或滅火劑可以撲滅較大火場(chǎng)或較長(zhǎng)火線。

大型消防旋翼無(wú)人機(jī)是預(yù)防和撲滅野火的重要手段之一，在保護(hù)森林資源、維護(hù)生態(tài)平衡中發(fā)揮著重要作用。除承擔(dān)直接撲滅野火的消防任務(wù)外，大型消防旋翼無(wú)人機(jī)還可以完成空中巡邏、監(jiān)視、空中指揮、灑水或?yàn)⒒瘜W(xué)滅火劑滅火、機(jī)降索降滅火、吊桶水滅火、傘降滅火、人工降雨、空中點(diǎn)燒防火隔離帶、空中宣傳防火、火場(chǎng)急救、運(yùn)送消防物資以及火場(chǎng)服務(wù)等消防任務(wù)。

大型消防旋翼無(wú)人機(jī)的典型代表SARA無(wú)人直升機(jī)，由西科斯基公司S-76商用直升機(jī)改裝而成。該機(jī)具有飛行速度快，航程遠(yuǎn)和高可靠性的特點(diǎn)。旋翼系統(tǒng)包括4片槳葉的旋翼和4片復(fù)合材料槳葉的尾漿，動(dòng)力裝置為兩臺(tái)650軸馬力的“艾利遜”250-C303渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)，空機(jī)重量2540kg，最大起飛重量4670kg，其中吊桶裝水約2t，最大巡航速度269km/h，航程748kg，如圖12所示。

圖10 C型無(wú)人機(jī)消防車(chē)結(jié)構(gòu)圖。

圖11 小型多旋翼無(wú)人機(jī)從消防車(chē)上垂直起飛或降落。

圖12 SARA 無(wú)人直升機(jī)。

消防無(wú)人機(jī)應(yīng)用范圍

在消除加州野火災(zāi)害應(yīng)用中，以消防無(wú)人機(jī)為核心構(gòu)建的消防網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)見(jiàn)圖13具有快速反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，除用于直接撲滅野火外，還可以自動(dòng)規(guī)劃森林或草地的巡防航線，結(jié)合星鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字圖像傳輸?shù)雀咝录夹g(shù)，綜合應(yīng)用于大空間火情探測(cè)、火場(chǎng)偵察、火情分析、火源確定、火勢(shì)蔓延趨勢(shì)預(yù)測(cè)、救援方案制定，以及森林或草地資源管理。

消防無(wú)人機(jī)在火情探測(cè)、火場(chǎng)偵察和調(diào)度指揮中將發(fā)揮重要作用，特別是在汽車(chē)、人員無(wú)法到達(dá)的地帶開(kāi)展資源環(huán)境監(jiān)測(cè)、野火監(jiān)測(cè)及救援指揮等方面，消防無(wú)人機(jī)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮其他手段不可替代的重要作用，具體表現(xiàn)在以下幾方面。

空中指揮

在消防無(wú)人機(jī)集群滅火過(guò)程中，必須指定一架消防無(wú)人機(jī)作為空中指揮機(jī)，機(jī)上裝載星鏈網(wǎng)絡(luò)終端構(gòu)成寬帶互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信息收集、調(diào)度和指揮。在空中參照火場(chǎng)附近明顯地標(biāo)判讀火場(chǎng)位置，全面?zhèn)刹旎饒?chǎng)情況，掌握火場(chǎng)動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，判斷火場(chǎng)風(fēng)向和風(fēng)速以及航拍道路、水源、居民區(qū)等，將現(xiàn)場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)發(fā)送給地面無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心和無(wú)人機(jī)消防中心站，接收和執(zhí)行上級(jí)下達(dá)的命令，檢查驗(yàn)收火場(chǎng)和組織撤離火場(chǎng)等。

快速滅火

由于在林區(qū)所有森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端即檢測(cè)點(diǎn)均設(shè)有無(wú)人機(jī)消防站，一旦森林和草地出現(xiàn)任何微小野火火苗，離起火點(diǎn)最近的距離即10～20km以?xún)?nèi)，小型消防旋翼無(wú)人機(jī)即刻垂直起飛，迅速飛往起火點(diǎn)，發(fā)射滅火彈撲滅火苗，在萌芽階段將森林火災(zāi)消滅。

直接滅火

消防無(wú)人機(jī)通過(guò)發(fā)射滅火彈或噴射滅火劑或水滅火，外掛吊桶、吊囊滅火，以及實(shí)施無(wú)人機(jī)集群滅火戰(zhàn)術(shù)，及時(shí)撲滅山高坡陡、交通不便的邊遠(yuǎn)林區(qū)、重點(diǎn)林區(qū)、原始林區(qū)發(fā)生的森林火災(zāi)。

空中巡查

消防無(wú)人機(jī)空中巡查能及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)、傳遞和報(bào)告森林實(shí)時(shí)火情，彌補(bǔ)地面監(jiān)視不到火情區(qū)域的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早滅火。消防無(wú)人機(jī)巡查效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)得人工巡查，同時(shí)運(yùn)營(yíng)成本也極其低。

消防無(wú)人機(jī)空中巡查流程是，提前規(guī)劃巡查航線，無(wú)人機(jī)一鍵起飛后，按照預(yù)設(shè)航線依次巡查見(jiàn)圖14，消防員只需查看回傳的實(shí)時(shí)影像；到達(dá)指定點(diǎn)后，消防無(wú)人機(jī)進(jìn)行全景拍攝、環(huán)繞等飛行；如無(wú)人機(jī)發(fā)現(xiàn)火情異常情況，可隨時(shí)停止沿航線飛行，并將消防無(wú)人機(jī)部署在異常區(qū)域附件開(kāi)展火情偵察；App上能夠設(shè)置異常溫度閾值，當(dāng)紅外云臺(tái)檢測(cè)到異常溫度后馬上向地面無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心和無(wú)人機(jī)消防中心站報(bào)告，并且在App上向消防員提示出現(xiàn)異常情況。

圖14 消防無(wú)人機(jī)空中巡查預(yù)設(shè)航線示意圖。

圖15 消防無(wú)人機(jī)通過(guò)紅外熱成像圖找火源。

火場(chǎng)偵察監(jiān)視

消防無(wú)人機(jī)通過(guò)對(duì)火場(chǎng)空中偵察監(jiān)測(cè)，利用星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心快速提供準(zhǔn)確、直觀的火場(chǎng)信息，包括火場(chǎng)經(jīng)緯度地理坐標(biāo)、火場(chǎng)輪廓、面積、蔓延速度等數(shù)據(jù)，更加科學(xué)合理地指揮滅火，提高滅火效率。

（1）快速定位火點(diǎn)

利用消防無(wú)人機(jī)機(jī)載光電/紅外任務(wù)設(shè)備監(jiān)視森林火災(zāi)，將林區(qū)起火點(diǎn)、高熱點(diǎn)顯示在地面控制站數(shù)字地圖上，經(jīng)過(guò)識(shí)別系統(tǒng)確定是否有真實(shí)火點(diǎn)，并進(jìn)行精確定位，為無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心提供火場(chǎng)經(jīng)緯度地理坐標(biāo)。

森林天氣狀況復(fù)雜，大霧或火焰產(chǎn)生的煙霧往往會(huì)掩蓋初始火情，造成火情加快蔓延而成災(zāi)。在空中對(duì)火場(chǎng)進(jìn)行偵察監(jiān)視時(shí)，消防無(wú)人機(jī)搭載800×600高分辨率紅外熱成像設(shè)備，其數(shù)字測(cè)溫范圍可達(dá)-20～150℃，能穿透火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的濃煙找到火源，并實(shí)時(shí)傳輸至無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心，利用紅外熱成像圖反應(yīng)溫度異常情況，迅速定位著火點(diǎn)，判斷火災(zāi)蔓延趨勢(shì)，為快速滅火和科學(xué)調(diào)派消防無(wú)人機(jī)和消防有人機(jī)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)和判斷依據(jù)。

（2）快速確定火情

消防無(wú)人機(jī)搭載4K高清可見(jiàn)光云臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)白平衡，自動(dòng)增益，自動(dòng)色彩校正等，支持遠(yuǎn)程遙控拍照、防抖、防摔，獲得高清晰、多角度視頻信息。當(dāng)消防無(wú)人機(jī)在火場(chǎng)上空飛行時(shí)，還可將火場(chǎng)輪廓、面積、火情蔓延速度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回到地面。無(wú)人機(jī)消防管理指揮中心根據(jù)無(wú)人機(jī)傳回的數(shù)據(jù)，通過(guò)人工智能（AI）數(shù)據(jù)分析，可計(jì)算火場(chǎng)面積見(jiàn)圖16。為救火指揮提供可靠信息，從而迅速有效地組織、調(diào)度布置滅火隊(duì)伍，提高滅火效率，防止消防救火人員不必要的傷亡。

（3）為消防人員提供最佳撤離路徑

各項(xiàng)信息的有效傳達(dá)不僅使森林消防部門(mén)能迅速調(diào)配消防人員在重點(diǎn)區(qū)域滅火，還能及時(shí)通知消防人員撤離危險(xiǎn)地區(qū)，并根據(jù)火場(chǎng)影像資料為消防人員提供最佳撤離路徑，以及提供空中照明、通信中繼等服務(wù)。

運(yùn)送救援物質(zhì)

為森林火災(zāi)救援現(xiàn)場(chǎng)提供物資和食品，充分保障救火現(xiàn)場(chǎng)的后勤補(bǔ)給。

空中喊話

消防無(wú)人機(jī)上搭載空中喊話器，可傳達(dá)消防指揮部的指令，特別是當(dāng)森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)混亂場(chǎng)面和嘈雜聲音時(shí)，消防無(wú)人機(jī)通過(guò)空中喊話，能更好地將消防指揮意圖傳達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)救火人員和被困群眾。

燈光照明

消防無(wú)人機(jī)安裝照明燈，可在夜間或光線不足情況下，為消防人員及撤離疏散的被困群眾提供空中照明。

防火宣傳

通過(guò)空投森林防火宣傳單和空中廣播宣傳，把森林防火信息及時(shí)送到各林區(qū)。

建立星鏈通信網(wǎng)絡(luò)

森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)地處偏僻地區(qū)，或基礎(chǔ)設(shè)施受損造成通信中斷的情況時(shí)有發(fā)生。因此，森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)建立臨時(shí)5G蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或星鏈通信網(wǎng)絡(luò)顯得尤為重要。當(dāng)火災(zāi)地區(qū)出現(xiàn)信號(hào)中斷時(shí)，利用消防無(wú)人機(jī)搭載5G或星鏈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)接收設(shè)備，飛行升空到一定高度約100m左右，起到5G通信基站作用或形成星鏈通信網(wǎng)絡(luò)，即可快速恢復(fù)該地區(qū)的通信。在有條件的情況下，可以采用移動(dòng)式車(chē)載應(yīng)急通信系統(tǒng)，利用系留無(wú)人機(jī)建立穩(wěn)定的通信基站，迅速恢復(fù)森林火災(zāi)發(fā)生地區(qū)的無(wú)線通信功能。

人工增雨

消防無(wú)人機(jī)具有使用簡(jiǎn)便、機(jī)動(dòng)性好、便于投放、沒(méi)有人員安全風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)。因此無(wú)人機(jī)特別適合森林消防作業(yè)中的人工增雨。例如，消防無(wú)人機(jī)攜帶10枚增雨焰條，通過(guò)掛架掛載在機(jī)腹與起落架中間。由地面控制站工作人員點(diǎn)燃增雨焰條，并通過(guò)遙測(cè)信息顯示焰條是否點(diǎn)燃。每次可根椐具體情況同時(shí)點(diǎn)燃多根發(fā)煙管。根據(jù)無(wú)人機(jī)人工降雨作業(yè)投放碘化銀焰條數(shù)量與作業(yè)區(qū)域面積的關(guān)系，10枚增雨焰條的碘化銀含量即可滿(mǎn)足100km2的人工降雨區(qū)域要求。

森林火災(zāi)損失評(píng)估

森林火災(zāi)損失評(píng)估作為森林火災(zāi)管理的重要組成部分，能有效反映當(dāng)前森林火災(zāi)防治的現(xiàn)狀及管理中存在的問(wèn)題，同時(shí)也可為森林防火標(biāo)準(zhǔn)制定和修訂、防火資源的科學(xué)配置奠定基礎(chǔ)。發(fā)生森林火災(zāi)后，利用消防無(wú)人機(jī)可及時(shí)對(duì)起火原因、火災(zāi)損失、撲滅效果，以及該次森林火災(zāi)對(duì)于人類(lèi)社會(huì)與周邊環(huán)境造成的影響進(jìn)行調(diào)查、鑒定、統(tǒng)計(jì)、建檔和上報(bào)有關(guān)部門(mén)。

圖16 根據(jù)消防無(wú)人機(jī)回傳數(shù)據(jù)，計(jì)算出火場(chǎng)面積。

圖17 利用消防無(wú)人機(jī)獲取的影像數(shù)據(jù)，計(jì)算受災(zāi)面積。

消防無(wú)人機(jī)的特點(diǎn)

消防無(wú)人機(jī)搭載不同任務(wù)載荷，可在復(fù)雜、危險(xiǎn)的森林火災(zāi)環(huán)境下，代替消防人員的部分工作。歸結(jié)起來(lái)，消防無(wú)人機(jī)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾方面。

火情發(fā)現(xiàn)早、行動(dòng)快、滅在小

在林區(qū)建立森林消防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并給系統(tǒng)中每個(gè)森林消防檢測(cè)點(diǎn)配置小型消防無(wú)人機(jī)，能盡早發(fā)現(xiàn)火情起火點(diǎn)，即時(shí)啟動(dòng)消防無(wú)人機(jī)飛到起火地點(diǎn)發(fā)射滅火彈、噴射滅火劑或水，迅速撲滅剛剛?cè)计鸬幕鹈?，?shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”的目的。

在林火火情小的萌芽狀態(tài)，由一架小型消防無(wú)人機(jī)指揮，多架小型消防無(wú)人機(jī)集群，圍攻還處于冒煙狀態(tài)的火苗，實(shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”的目標(biāo)，使得林火成災(zāi)之前及時(shí)撲滅；

圖18 消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同撲滅森林火災(zāi)，其中(a)為地面消防人員；(b)是小型消防旋翼無(wú)人機(jī)；(c)是中型消防旋翼無(wú)人機(jī)；(d)為大型消防固定翼有人機(jī)。

指揮協(xié)調(diào)能力強(qiáng)

當(dāng)林火火情呈擴(kuò)散趨勢(shì)狀態(tài)時(shí)，由一架消防無(wú)人機(jī)指揮，使用多架消防無(wú)人機(jī)集群滅火；在火情擴(kuò)散到失控狀態(tài)時(shí)，出動(dòng)大型消防固定翼有人機(jī)和多架消防旋翼無(wú)人機(jī)參與滅火，實(shí)施消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同滅火見(jiàn)圖18，能起到1+1大于2 的滅火效果。

滅火效率高

采用消防無(wú)人機(jī)集群滅火技術(shù)及消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同滅火技術(shù)，能夠充分發(fā)揮大兵團(tuán)作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，集中優(yōu)勢(shì)兵力，進(jìn)行大規(guī)模滅火作業(yè)，滅火效率極高。

機(jī)動(dòng)性強(qiáng)

消防無(wú)人機(jī)具有飛行機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，不受地形限制等優(yōu)勢(shì)。能夠從空中快速飛到地面車(chē)輛和消防人員無(wú)法抵達(dá)的森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)火災(zāi)監(jiān)視、救援指揮及直接參與撲滅火災(zāi)。

任務(wù)能力強(qiáng)

消防無(wú)人機(jī)低空監(jiān)視系統(tǒng)包括低空實(shí)時(shí)視頻影像和紅外熱成像快速獲取系統(tǒng)，具有對(duì)地進(jìn)行快速實(shí)時(shí)巡查監(jiān)視能力，可在森林火場(chǎng)上空靈活穿行進(jìn)行火災(zāi)火情監(jiān)視，尋找高溫火點(diǎn)、監(jiān)視火災(zāi)蔓延方向、勘測(cè)火場(chǎng)附近危險(xiǎn)物、搜索被困人員，為消防救援提供決策關(guān)鍵信息，以及直接參與滅火。

適應(yīng)性好

由于消防無(wú)人機(jī)上無(wú)人，惡劣環(huán)境下的適應(yīng)性極強(qiáng)，在森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的陡峭地形、火焰高溫、濃煙導(dǎo)致的低能見(jiàn)度、有毒氣體蔓延等惡劣環(huán)境下，依然能高效率完成消防滅火任務(wù)。

視野廣闊

消防無(wú)人機(jī)空中監(jiān)視可以提供準(zhǔn)確及時(shí)的火場(chǎng)信息，有助于提高滅火效率。當(dāng)消防無(wú)人機(jī)飛抵森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)上空后，從空中向下俯瞰，視野廣闊、清晰，可掌握森林火災(zāi)發(fā)生和蔓延全局，迅速定位著火點(diǎn)，局部重點(diǎn)檢測(cè)，并以最快的速度向地面指揮部報(bào)告，以決策現(xiàn)場(chǎng)救援戰(zhàn)略布局。

經(jīng)濟(jì)性好

消防無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、重量輕，其生產(chǎn)、使用、培訓(xùn)、維護(hù)、維修成本都比有人駕駛消防飛機(jī)低得多。

全天時(shí)工作

消防無(wú)人機(jī)可根據(jù)任務(wù)要求，攜帶多種任務(wù)載荷設(shè)備，應(yīng)對(duì)各種災(zāi)情，不分晝夜，全天時(shí)工作，為森林消防救援工作提供全面支持。

安全性?xún)?yōu)異

消防無(wú)人機(jī)運(yùn)行實(shí)行人機(jī)分離，安全性最大化，可代替一線消防人員近距離偵察火情；在處置危險(xiǎn)火情時(shí)，消防人員可遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)撲滅火災(zāi)，從而避免或極大減少火災(zāi)對(duì)消防人員的傷害，最大限度保障消防人員的生命安全。

抗風(fēng)性好

由于加州野火爆發(fā)時(shí)，往往會(huì)遇到大風(fēng)天氣，對(duì)消防無(wú)人機(jī)的抗風(fēng)性能要求較高。為此，消防無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)和制造工程師采取了一系列有效的技術(shù)措施，以提高其抗風(fēng)性能。現(xiàn)在小型消防多旋翼無(wú)人機(jī)都已經(jīng)能抗18m/s的風(fēng)速，即抗8級(jí)大風(fēng)，基本能滿(mǎn)足抗風(fēng)的一般要求。目前正在進(jìn)行新的抗風(fēng)性能設(shè)計(jì)研究，目標(biāo)是達(dá)到抗25 m/s風(fēng)速，即抗10級(jí)狂風(fēng)。

集群性好

無(wú)人機(jī)集群由一定數(shù)量的相同類(lèi)型或不同類(lèi)型無(wú)人機(jī)組成，集群無(wú)人機(jī)之間通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)等方式進(jìn)行態(tài)勢(shì)共享與信息交互，協(xié)同完成任務(wù)分配、航跡規(guī)劃等飛行任務(wù)。多架消防無(wú)人機(jī)圍攻森林著火區(qū)域，發(fā)射滅火彈、噴射滅火劑或水，滅火過(guò)程一氣呵成，中間沒(méi)有作業(yè)間歇時(shí)間，不給火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)留下任何死灰復(fù)燃的喘息機(jī)會(huì)，因而撲滅森林火災(zāi)效果十分明顯，效率極高。

消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同滅火成效好

應(yīng)用消防無(wú)人機(jī)/有人機(jī)協(xié)同滅火技術(shù)，可充分發(fā)揮超大型有人駕駛消防飛機(jī)載重大、滅火成效好，以及消防無(wú)人機(jī)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、響應(yīng)迅速、操控方便等優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手可大幅加快滅火進(jìn)程。

（未完待續(xù)）