一年燒掉幾百億 森林防火難題何解？無(wú)人機(jī)或是良方

一年燒掉幾百億 森林防火難題何解？無(wú)人機(jī)或是良方

2018-09-27 15:54來(lái)源://

原標(biāo)題： 一年燒掉幾百億 森林防火難題何解？無(wú)人機(jī)或是良方

森林火災(zāi) 一年燒掉幾百億

森林火災(zāi)是世界八大自然災(zāi)害之一，具有“速度快，突發(fā)性強(qiáng)，破壞性大”的特點(diǎn)。全球每年平均發(fā)生森林火災(zāi)20多萬(wàn)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(qiáng)建設(shè)預(yù)防和響應(yīng)機(jī)制，地球上的森林可能會(huì)被林火吞噬殆盡。

一、我國(guó)森林火災(zāi)形勢(shì)嚴(yán)峻18年秋防責(zé)任重

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2017年《中華人民共和國(guó)2017年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2017年我國(guó)全年共發(fā)生森林火災(zāi)3223起，森林火災(zāi)受害森林面積2.5萬(wàn)公頃，森林火災(zāi)數(shù)量比2016年增長(zhǎng)了58.5%，受害森林面積是上一年的4倍。

自2008年起，我國(guó)森林火災(zāi)發(fā)生數(shù)量連續(xù)9年呈下降趨勢(shì)，但2017年災(zāi)情數(shù)量、受災(zāi)面積和損失陡然上升，2018年的森林防火工作受到各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的額外重視，森防部門責(zé)任巨大。

盡管各部門對(duì)森林火災(zāi)嚴(yán)加防范，林火仍然時(shí)有發(fā)生, 與此同時(shí)，世界各地也遭受著森林火災(zāi)的危害，都造成了巨大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失?？梢娭袊?guó)、乃至全球的森林防火形勢(shì)均十分緊張嚴(yán)峻。

2017年俄羅斯大火蔓延至我國(guó)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(guó)內(nèi)森林火災(zāi)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(chǎng)工人操作不當(dāng)引起的火災(zāi)占大多數(shù)。

森林火災(zāi)受氣候、氣象、地理環(huán)境等因素的影響，存在“難預(yù)防，難發(fā)現(xiàn)”的特點(diǎn)，一旦起火，火勢(shì)將在林區(qū)中迅速蔓延，造成難以估量的損失。

三、國(guó)內(nèi)防火工作現(xiàn)狀

在2018年9月11日公布的“國(guó)家林草局編制規(guī)定”中，明確了由森林公安局負(fù)責(zé)防火工作的要求， 我國(guó)自20世紀(jì)60年代初就確定了“預(yù)防為主、積極消滅”的八字方針，將預(yù)防林火放在保護(hù)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(gè)時(shí)間段林區(qū)普遍氣候較為干燥，風(fēng)大雨少，是最容易發(fā)生火災(zāi)的季節(jié)，因此防火期內(nèi)林區(qū)禁止一切許可外的野外用火，防火期內(nèi)違反相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)承擔(dān)刑事責(zé)任。

森林火災(zāi)動(dòng)輒需要上千人次參與救援

四、航空航天防火的應(yīng)用

航空防火，即將航空飛行器應(yīng)用于森林防護(hù)工作，分為載人飛機(jī)和無(wú)人駕駛飛行器兩種，我國(guó)已初步建立了國(guó)家森林火險(xiǎn)預(yù)警體系，全國(guó)形成以北方、南方兩個(gè)航空護(hù)林總站為核心，以各航空護(hù)林站為骨干，較為完備的森林航空消防體系，開展航空護(hù)林的?。▍^(qū)）已達(dá)到19個(gè)，租用飛機(jī)數(shù)量近300架次。

航空護(hù)林已在我國(guó)應(yīng)用了60余年

五、通信指揮保障：“耳聾眼瞎”老病根

通信指揮系統(tǒng)是森林防護(hù)的另一大重點(diǎn)工作所在，由于森林火災(zāi)“蔓延快、蔓延廣”的特點(diǎn)，防火和火情信息的快速通報(bào)和及時(shí)更新十分重要。目前我國(guó)已初步建成以超短波通信網(wǎng)為基礎(chǔ)，以衛(wèi)星通信和機(jī)動(dòng)通信為補(bǔ)充的通信系統(tǒng)，森林防火通訊覆蓋率達(dá)70%。

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

六、無(wú)人機(jī)防火體系應(yīng)用前景

(一)、無(wú)人機(jī)森林防火原理及流程

無(wú)人機(jī)，即無(wú)人駕駛飛行器，可以代替人力，從空中對(duì)森林進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)起火點(diǎn)；通過裝載不同的任務(wù)設(shè)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(wú)人機(jī)自主飛行 脫離人工作業(yè)

目前國(guó)內(nèi)眾多的解決方案中，華瑞通提供的無(wú)人機(jī)云平臺(tái)針對(duì)森林防火大范圍、強(qiáng)實(shí)時(shí)、高可用、早預(yù)判等需求，提供包括飛行采集、數(shù)據(jù)分析、險(xiǎn)情分發(fā)、指揮聯(lián)動(dòng)為一體的森林防火解決方案。

通過這套系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)能夠代替地面和航空護(hù)林員，自主飛行既定線路，或在地控人員的遠(yuǎn)程操作下，變換不同角度和路線監(jiān)控森林。區(qū)別于傳統(tǒng)的無(wú)人機(jī)通信，森林防火方案采用中國(guó)聯(lián)通優(yōu)化的專用網(wǎng)絡(luò)，減少了通信鏈路建設(shè)投入，避免以往技術(shù)手段“人追飛機(jī)跑，十里就失聯(lián)”的通信窘境，保障拍攝的影像和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回指揮調(diào)度系統(tǒng)，再經(jīng)過系統(tǒng)智能處理分析，自動(dòng)預(yù)警可疑險(xiǎn)情位置；如果遇突發(fā)情況，險(xiǎn)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(diào)動(dòng)響應(yīng)力量，采取緊急行動(dòng)。

無(wú)人機(jī)森林防火運(yùn)作體系

(二)、無(wú)人機(jī)森林防火效果評(píng)估

1、優(yōu)勢(shì)

1.1無(wú)間斷監(jiān)控，安全高效

天宇經(jīng)緯在云南航拍火情的實(shí)時(shí)畫面

無(wú)人機(jī)在森林防護(hù)領(lǐng)域已應(yīng)用了近10年，一直以來(lái)受制于通信鏈路的距離限制，無(wú)法做到人機(jī)真正分離；架設(shè)基站供給通信的成本過于高昂，難以實(shí)現(xiàn)。

通過提供的無(wú)人機(jī)云服務(wù)，基于對(duì)現(xiàn)有運(yùn)營(yíng)商通信基站的優(yōu)化，為無(wú)人機(jī)提供測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，做到了實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)時(shí)控制。僅單架次就可以日常巡視數(shù)千平方公里森林，一旦有森林火災(zāi)發(fā)生，指揮站可以通過無(wú)人機(jī)，實(shí)時(shí)觀察到火場(chǎng)情況，聯(lián)動(dòng)周圍場(chǎng)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(xué)數(shù)字化預(yù)警系統(tǒng)

紅外成像系統(tǒng)顯示高溫可疑火點(diǎn)

無(wú)人機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和主動(dòng)回報(bào)系統(tǒng)，能夠通過分析地形，天氣，森林分布疏密程度等情報(bào)，智能化自動(dòng)預(yù)警森林火災(zāi)，準(zhǔn)確定位火災(zāi)范圍坐標(biāo)，并通過數(shù)據(jù)成像和熱成像等技術(shù)，分析火源、火勢(shì)等現(xiàn)場(chǎng)信息，為指導(dǎo)消防指揮部有效滅火提供數(shù)據(jù)支持。

1.3成本低，耗時(shí)短

無(wú)人機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展 長(zhǎng)航時(shí)飛機(jī)逐漸增多

無(wú)人機(jī)采用新型復(fù)合材料，經(jīng)久耐用，能適應(yīng)多種作業(yè)條件，機(jī)體使用壽命長(zhǎng)。用無(wú)人機(jī)進(jìn)行森林防火，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)撲救，所耗成本低。天宇經(jīng)緯無(wú)人機(jī)平臺(tái)最大速度可達(dá)到180km/h，續(xù)航5-10小時(shí)以上，對(duì)比普通森林防火措施，可以在單位時(shí)間內(nèi)，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(dá)火場(chǎng)。

1.4適用范圍廣，不懼條件惡劣

森林火場(chǎng)濃煙高熱 載人直升機(jī)很難靠近

森林巡防條件比較惡劣，現(xiàn)有基層護(hù)林工作存在“人員年齡大、工作環(huán)境苦”的現(xiàn)實(shí)，一旦發(fā)生險(xiǎn)情，人力難以在第一時(shí)間到達(dá)。無(wú)人機(jī)可以穿過滾滾濃煙，到達(dá)起火現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)論陰雨、濃霧、晴陰、白天、夜晚均可以得到清晰的監(jiān)測(cè)成像結(jié)果。

1.5現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施完備

寶雞航空護(hù)林站機(jī)場(chǎng)

我國(guó)主要林區(qū)護(hù)林站現(xiàn)已建有森林機(jī)場(chǎng)，有相關(guān)人員編制，基礎(chǔ)設(shè)施較為完善，可直接作為無(wú)人機(jī)起降和維護(hù)場(chǎng)地，節(jié)約土地資源及建設(shè)成本。

1.6清晰成像，數(shù)據(jù)收集準(zhǔn)確

無(wú)人機(jī)對(duì)林地邊界面積測(cè)量

無(wú)人機(jī)通過搭載不同任務(wù)載荷來(lái)滿足不同監(jiān)測(cè)需求：通過高清晰度，高分辨率的相機(jī)、紅外線成像儀等，收集到準(zhǔn)確有針對(duì)性的數(shù)據(jù)，經(jīng)過系統(tǒng)演算和模擬，形成高清的圖像信息和準(zhǔn)確的火險(xiǎn)數(shù)據(jù)，建立森林資源實(shí)景模型庫(kù)，精確定位火點(diǎn)坐標(biāo)，快速抵達(dá)救火現(xiàn)場(chǎng)。還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)模型對(duì)比分析，分析林木長(zhǎng)勢(shì)和動(dòng)物分布情況等。

1.7操作簡(jiǎn)便，程序化處理

無(wú)人機(jī)云平臺(tái)傳輸聯(lián)動(dòng)機(jī)制

智能化操作，覆蓋巡檢、護(hù)林、救災(zāi)全流程。被監(jiān)控區(qū)域、固定控制站、移動(dòng)控制站，三點(diǎn)信息實(shí)時(shí)傳輸，防火救火流程程序化。日常巡檢信息系統(tǒng)自動(dòng)記錄存儲(chǔ)，遇險(xiǎn)直接分發(fā)通報(bào)，方便部署各部門緊急救災(zāi)。

1.8專用低空測(cè)控網(wǎng)，避免野外架線

山林中現(xiàn)有較多基站設(shè)施

無(wú)人機(jī)飛行普遍受限于測(cè)控半徑，無(wú)法遠(yuǎn)途飛行；數(shù)據(jù)傳輸、處理，耗時(shí)低效；實(shí)時(shí)直播、快速成圖，難以實(shí)現(xiàn)，制約應(yīng)用價(jià)值。

利用覆蓋全國(guó)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，選擇山區(qū)林區(qū)地勢(shì)較高、通視良好的通信基站，優(yōu)化為無(wú)人機(jī)專用低空測(cè)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(hào)更好，數(shù)據(jù)傳輸快速準(zhǔn)確。緊急情況下，無(wú)人機(jī)也可以成為空中中繼站，應(yīng)急通信可以得到保障。

此外，無(wú)人機(jī)在森林養(yǎng)護(hù)和病蟲害防治等項(xiàng)目上也有廣闊的應(yīng)用前景：通過搭載多光譜相機(jī)、傾斜攝影相機(jī)等設(shè)備，能夠獲取林木長(zhǎng)勢(shì)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(wú)人機(jī)防火發(fā)展與挑戰(zhàn)

2.1續(xù)航時(shí)長(zhǎng)

無(wú)人機(jī)代替人工作業(yè)的優(yōu)越性之一在于續(xù)航時(shí)長(zhǎng)，先進(jìn)的技術(shù)和能源在不斷刷新民用無(wú)人機(jī)續(xù)航里程和時(shí)間。

2.2飛行安全

使用無(wú)人機(jī)的基礎(chǔ)是飛行安全，保障無(wú)人機(jī)自身飛行安全，加強(qiáng)無(wú)人機(jī)空中秩序系統(tǒng)的完善，是無(wú)人機(jī)領(lǐng)域不變的發(fā)展方向。

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