陳科 曾琦斐 唐瓊

摘要：我國(guó)化工工藝手性催化劑在眾多的領(lǐng)域中都會(huì)涉及到，并且發(fā)展極為迅速，主要的利用范圍遍布在化工類(lèi)企業(yè)?；すに囀中源呋嚓P(guān)的手性配體以及催化劑的種類(lèi)繁多，化工工藝手性催化反應(yīng)工程以高催化效率、高選擇為基礎(chǔ)，投入工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中。文章對(duì)化工工藝手性催化劑技術(shù)進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：化工工藝；手性催化劑；催化技術(shù)；手性配體；工業(yè)生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ073 文章編號(hào)：1009-2374（2016）15-0019-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.009

1 概述

森林火災(zāi)是世界性的自然災(zāi)害之一，每年在世界各地都有發(fā)生，造成重大的森林資源損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、隨機(jī)性、危害性大等特點(diǎn)，因此一旦發(fā)生森林火災(zāi)就必須采取快速補(bǔ)救措施。能否及時(shí)決策、能否及時(shí)補(bǔ)救的很大取決因素就是森林火情能否被及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)，因此我們利用無(wú)人航模飛機(jī)能在低空快速巡航的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)該森林火情監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。森立防火系統(tǒng)主要由地面站和無(wú)人巡航飛機(jī)組成。由于森林區(qū)監(jiān)控點(diǎn)分散，山區(qū)自然條件影響，森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的方案制定，設(shè)備選型需要更加嚴(yán)格。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)還具有向上級(jí)林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。

2 中國(guó)森林防火技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)目前主要監(jiān)控、預(yù)防森林火災(zāi)的方法就是人工地面巡護(hù)和瞭望臺(tái)監(jiān)測(cè)，但這些方法存在嚴(yán)重的缺陷：

地面巡護(hù)的方法主要就是向當(dāng)?shù)厝罕娦麄魃址阑鸬闹匾?，?duì)外來(lái)車(chē)輛與人員，野外生產(chǎn)和生活用火進(jìn)行監(jiān)督，防止人為火災(zāi)的發(fā)生。地面巡護(hù)法存在如下缺點(diǎn)：（1）可以巡護(hù)的范圍小、視野不開(kāi)闊；（2）常會(huì)因?yàn)榈匦蔚貏?shì)復(fù)雜、森林茂密導(dǎo)致著火位置的確定性存在較大誤差；（3）在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)交通不便、人煙稀少，很難進(jìn)行地面巡護(hù)。

瞭望臺(tái)監(jiān)測(cè)是通過(guò)在林區(qū)高處建設(shè)人工瞭望塔，在防火期，通過(guò)人工完成森林火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)，確定森林火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)，向上級(jí)報(bào)告火情。瞭望臺(tái)監(jiān)測(cè)法存在如下缺點(diǎn)：（1）在地形地勢(shì)復(fù)雜的地方不能設(shè)瞭望臺(tái)；（2）效果受地形地勢(shì)的限制，覆蓋面小，有死角和空白，觀察不到；（3）在雷電天氣時(shí)瞭望員無(wú)法上塔觀察；（4）瞭望要依靠瞭望員的視力和經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀測(cè)，準(zhǔn)確率低，誤差大；（5）森林情況復(fù)雜，瞭望員的人身安全難以得到保證；（6）在非防火期由于無(wú)人值守，森林處于無(wú)監(jiān)控狀態(tài)；（7）需要人力24小時(shí)不間斷輪值，人力成本非常高。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)從本地區(qū)的實(shí)際情況出發(fā)，以森林防火監(jiān)控指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置的合理性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性為原則。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范性

本系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木C合性系統(tǒng)，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行各方面的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，并遵從各項(xiàng)技術(shù)規(guī)定，做好系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)與施工。各配套設(shè)備的性能和技術(shù)要求穩(wěn)定可靠，所有的器材應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。

3.3 易用性原則

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)能充分考慮林業(yè)系統(tǒng)的行業(yè)特點(diǎn)和管理人員的操作習(xí)慣，運(yùn)行過(guò)程簡(jiǎn)單易行，人工操作易學(xué)易用，監(jiān)控管理快捷高效，應(yīng)急指揮科學(xué)可行，災(zāi)后評(píng)估快速準(zhǔn)確，能做到開(kāi)機(jī)即可工作、通電即可運(yùn)行的程度。

4 系統(tǒng)主要構(gòu)成

4.1 APM飛行控制系統(tǒng)

主要功能：使航模能夠自主飛行，對(duì)森林進(jìn)行無(wú)人巡航。

4.2 地面站

主要功能：設(shè)置航點(diǎn)航線，控制航模的飛行航線對(duì)整個(gè)森林進(jìn)行巡航，獲取航模在地圖上的飛行位置以及飛行的高度，由此得到火情的具體位置，對(duì)于可疑點(diǎn)或區(qū)域通過(guò)遙控指令可改變航模飛機(jī)飛行航跡及飛行高度進(jìn)行詳查，詳查圖像通過(guò)無(wú)線鏈路實(shí)時(shí)傳回地面。

4.3 航模飛機(jī)

主要功能：搭載APM飛控系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)、數(shù)字傳輸系統(tǒng)、攝像機(jī)并通過(guò)地面站的遙控按照預(yù)定航線對(duì)森林進(jìn)行巡航。

4.4 數(shù)字傳輸系統(tǒng)

主要功能：將地面站和航模無(wú)線聯(lián)接并將航模所在位置的GPS坐標(biāo)、飛行高度以及有關(guān)火情的位置信息傳輸?shù)降孛嬲?，監(jiān)測(cè)人員以此來(lái)判斷火情的位置，為及時(shí)撲滅火勢(shì)提供保證。

4.5 圖像傳輸系統(tǒng)

主要功能：將獲取的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回地面。通過(guò)圖像傳輸系統(tǒng)第一時(shí)間將林火的地理坐標(biāo)（經(jīng)、緯度）、林火面積、林火邊界、林火蔓延趨勢(shì)等林火態(tài)勢(shì)情報(bào)傳輸給地面消防部門(mén)，使消防部隊(duì)迅速調(diào)配人員進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域滅火工作，及時(shí)通知消防人員撤離危險(xiǎn)地區(qū)，并根據(jù)火場(chǎng)圖像資料為消防人員提供撤離路徑。航模飛機(jī)獲取的空中觀察林火圖像通過(guò)圖像傳輸系統(tǒng)向地面發(fā)送，一線消防部隊(duì)指揮員可通過(guò)林火態(tài)勢(shì)情報(bào)調(diào)動(dòng)消防人員，可有效分配消防力量，提高滅火效力。對(duì)已消滅的明火依舊可能復(fù)燃，可再次進(jìn)行航模巡航，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控直到林火徹底撲滅。

4.6 攝像機(jī)

主要功能：對(duì)森林進(jìn)行攝像并通過(guò)圖像傳輸系統(tǒng)將所拍攝的畫(huà)面?zhèn)鬏數(shù)降孛嬲?，監(jiān)視人員通過(guò)觀察畫(huà)面來(lái)判斷有沒(méi)有火情。

4.7 GPS

主要功能：APM飛行控制系統(tǒng)通過(guò)獲取GPS坐標(biāo)來(lái)控制航模的飛行航線并通過(guò)數(shù)字傳輸系統(tǒng)將航模的坐標(biāo)傳輸給地面站，監(jiān)視人員以此來(lái)確定火情位置。

5 系統(tǒng)工作原理

地面站為航模搭載的APM自主飛行系統(tǒng)提供航點(diǎn)、航線，讓航模能夠按預(yù)定的航線進(jìn)行對(duì)森林的巡航，同時(shí)航模也通過(guò)搭載的GPS、數(shù)字傳輸系統(tǒng)將航模的GPS坐標(biāo)傳輸?shù)降孛嬲?，并通過(guò)攝像機(jī)和圖像傳輸系統(tǒng)將航模巡航所拍攝的森林狀況畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲荆O(jiān)視人員通過(guò)觀察畫(huà)面來(lái)判斷是否有火情的發(fā)生，如果有則記下此時(shí)航模的GPS坐標(biāo)并與地圖匹配，從而確定森林火情的具體位置，盡快組織人員進(jìn)行撲救。

6 系統(tǒng)功能分析

6.1 林火智能識(shí)別

當(dāng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)捕捉到林火時(shí)，系統(tǒng)具有的火情識(shí)別功能，可及時(shí)告警并聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像，提醒值班人員察看顯示畫(huà)面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點(diǎn)位置。

6.2 火點(diǎn)定位

航模飛機(jī)在森林上空航巡，在航模上的攝像頭對(duì)森林進(jìn)行監(jiān)視并實(shí)時(shí)通過(guò)圖像傳輸系統(tǒng)將監(jiān)視到的畫(huà)面?zhèn)魉偷降孛嬲荆O(jiān)視人員通過(guò)觀察畫(huà)面來(lái)判斷是否有火情的發(fā)生，如果有則記下此時(shí)航模的GPS坐標(biāo)并與地圖匹配，從而確定森林火情的具體位置，盡快組織人員進(jìn)行撲救。

6.3 撲火預(yù)案

消防指揮員可以通過(guò)圖像傳輸系統(tǒng)傳送來(lái)的林場(chǎng)畫(huà)面來(lái)決定消防部隊(duì)人員分組和選擇進(jìn)入林火的最短路線方案。

6.4 災(zāi)后評(píng)估

林火發(fā)生后，系統(tǒng)能對(duì)受災(zāi)面積災(zāi)害損失做出相對(duì)準(zhǔn)確的評(píng)估，甚至能對(duì)災(zāi)后重建提供輔助決策的數(shù)據(jù)。

7 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

此監(jiān)控系統(tǒng)提供的航模飛機(jī)，機(jī)載的攝像機(jī)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)，經(jīng)圖像傳輸系統(tǒng)和數(shù)字傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲荆瑢⒒瘘c(diǎn)顯示在地面站的數(shù)字地圖上，經(jīng)過(guò)識(shí)別系統(tǒng)確定是否有火點(diǎn)，并進(jìn)行精確的火點(diǎn)定位。森林火情監(jiān)測(cè)航模飛機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）達(dá)到與有人飛機(jī)監(jiān)測(cè)相同的功能；（2）低成本的使用和維護(hù)；（3）不挑氣象條件和起降場(chǎng)地；（4）設(shè)備簡(jiǎn)單易操作；（5）快速轉(zhuǎn)移，可大范圍在森林區(qū)域進(jìn)行防火偵察。

8 系統(tǒng)創(chuàng)新之處

本系統(tǒng)是在普通航模飛機(jī)上加載了APM飛行控制系統(tǒng)并對(duì)APM飛控中的程序進(jìn)行修改來(lái)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能要求。在此基礎(chǔ)上，我們將攝像頭、GPS、數(shù)字傳輸系統(tǒng)、圖像傳輸系統(tǒng)等加載到了系統(tǒng)上并不斷優(yōu)化，這使得原本這些子系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)的功能實(shí)現(xiàn)了，多次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明本系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林火情的監(jiān)控與預(yù)警。

9 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)雖然能基本實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火情的監(jiān)視和預(yù)警，但仍存在諸多不足之處，例如數(shù)字傳輸系統(tǒng)的不穩(wěn)定、圖像傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)漠?huà)面不清晰等，這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

[1] 易浩若，紀(jì)平，覃先林.全國(guó)森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研

究與運(yùn)行[J].林業(yè)科學(xué)，2004，（3）.

[2] 金純，羅鳳.基于ZigBee的傳、感器網(wǎng)絡(luò)在森林防火

系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2006，（6）.

[3] 朱輝.工控機(jī)行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].電子技

術(shù)應(yīng)用，2009，（5）.

[4] 劉士光，沈春寶，包長(zhǎng)春，等.無(wú)線通信在溫室測(cè)控

系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，

（12）.

[5] 李建蘭，邵建龍，張志宏，等.基于STC12C系列單

片機(jī)的DS18B20編程[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2009，

（1）.

[6] 馬金祥，何一鳴.基于nRF905模塊的AT89S單片機(jī)無(wú)

線收發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2009，（2）.

[7] 譚浩強(qiáng)，薛淑斌，袁玫.Visual Basic程序設(shè)計(jì)[M].北

京：清華大學(xué)出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介：趙珠顏（1993-），男，云南曲靖人，解放軍信息工程大學(xué)學(xué)生，研究方向：系統(tǒng)科學(xué)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）