王芝義

(甘肅祁連山國家級自然保護區(qū)管理局 上房寺自然保護站，甘肅 武威 733000)

1 引言

我國地域遼闊，森林資源占有比重很大，在一定程度上對于維持良好生態(tài)結(jié)構(gòu)、保持完整的生態(tài)系統(tǒng)、構(gòu)建新型綠色社會有著重要的意義，是重要的生態(tài)維持區(qū)、水源涵養(yǎng)區(qū)、野生物種棲息區(qū)。但是伴隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人類的頻繁活動、季節(jié)性氣候條件的變化使得森林的防火成為了影響森林安全的主要因素，與此同時，一系列的不確定因素在一定程度上加劇了森林火災(zāi)的出現(xiàn)，共同條件下促使了森林火災(zāi)的發(fā)生。森林資源的重要性與經(jīng)濟社會的發(fā)展密切相關(guān)，是國家經(jīng)濟和社會基礎(chǔ)的命脈，森林資源的有效保護與保護設(shè)施設(shè)備的應(yīng)用至關(guān)重要[1]。無人機是近年研發(fā)并在農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境保護等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的一種新型農(nóng)業(yè)機械，對于實時掌握林區(qū)火災(zāi)點、發(fā)現(xiàn)防火盲區(qū)、對小區(qū)域失火點實施及時撲救具有重要的意義。為此，本文就應(yīng)用無人機條件下森林防火的優(yōu)勢進行分析，并結(jié)合應(yīng)用優(yōu)勢提出了林區(qū)無人機的使用規(guī)范[2]，為從根本上解決森林防火處置難度大、應(yīng)急響應(yīng)慢等問題，消除林區(qū)火災(zāi)易燃點排查盲區(qū)提供一定的參考。

2 應(yīng)用無人機森林防火的優(yōu)勢分析

2.1 實現(xiàn)林區(qū)失火點的全面監(jiān)控

采用無人機巡查，在無人機上配置數(shù)據(jù)硬盤刻錄機、廣角視頻采集器，配合無線數(shù)據(jù)傳輸，能全面及時發(fā)現(xiàn)林區(qū)的潛在失火點，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，實現(xiàn)林區(qū)防火的全面實時監(jiān)控。對于擅自進入林區(qū)的人、物均能實現(xiàn)隨時監(jiān)控，掌握林區(qū)的人員出入、動物遷徙情況，有效的防控林業(yè)火情[3]。

2.2 實施林區(qū)失火點的無人撲滅

林區(qū)失火的原因是多方面的，受多種因素的影響，好多林區(qū)失火是無法避免的，故要準備隨時實施林區(qū)小火點撲滅。應(yīng)用無人機隨機攜帶微型滅火設(shè)備，在林區(qū)巡邏時發(fā)現(xiàn)小火點，可隨時對發(fā)現(xiàn)的小范圍失火點進行撲救，實現(xiàn)防火于未燃。

2.3 掌握林區(qū)周邊氣象狀況

林區(qū)失火與林區(qū)內(nèi)植被干枯程度、區(qū)域降水、溫濕度、風力情況密切相關(guān)，應(yīng)用無人機可隨時掌握林區(qū)的天氣狀況，分析研判林區(qū)火災(zāi)發(fā)生潛在趨勢，預(yù)測林區(qū)火災(zāi)發(fā)生情況。同時無人機對林區(qū)氣象狀況、植被生長情況隨時掌握，為林區(qū)植被樹木的水源供給提供一定的依據(jù)。

2.4 及時發(fā)現(xiàn)林區(qū)管理隱患

部分林區(qū)與牧區(qū)、農(nóng)區(qū)接壤，林區(qū)管護不可避免的受到農(nóng)牧民生產(chǎn)生活的影響。應(yīng)用無人機可隨時發(fā)現(xiàn)林區(qū)監(jiān)管盲區(qū)，實現(xiàn)林區(qū)管理與防火的同步進行，防止林區(qū)與農(nóng)區(qū)接壤處農(nóng)戶生產(chǎn)生活對林區(qū)產(chǎn)生影響，發(fā)現(xiàn)林區(qū)管理隱患[3]。

3 應(yīng)用無人機森林防火的操作規(guī)范

無人機是一種新型的飛行機械，其主要有動力供應(yīng)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、設(shè)備控制系統(tǒng)和飛行附屬管理系統(tǒng)組成，多應(yīng)用于農(nóng)田噴藥、高空攝像、航拍取證等高空作業(yè)，實現(xiàn)了高空危險區(qū)域的無人操作，減輕了人員操作隱患，提高了工作效率。但是對無人機在森林防火上的應(yīng)用操作，還需加強以下操作規(guī)范。

3.1 突出能源供應(yīng)系統(tǒng)的保障

能源供應(yīng)系統(tǒng)是無人機的主要動力來源，其飛行、控制、連接和信號傳輸全靠無人機能源系統(tǒng)供應(yīng)[4]。無人機的能源供應(yīng)主要為便攜式蓄電池供電，在實際使用過程中要考慮溫度、濕度等氣象狀況對蓄電池的影響，隨時掌握蓄電池性能，啟動運行前要考慮來回往返的動力供應(yīng)狀況，同時，保持無人機有效的潤滑條件、合理的機翼設(shè)計、適宜的機身自重，防止無人機在森林防火和火點火情巡查中能源供應(yīng)不足。

3.2 強化視頻采集傳輸系統(tǒng)的設(shè)計

應(yīng)用無人機進行森林防火，視頻光感采集傳輸系統(tǒng)的設(shè)計是基礎(chǔ)，須要配置廣角鏡頭、溫度感應(yīng)器、濕度感應(yīng)器、風力傳感器等氣象、視頻采集硬件。應(yīng)用數(shù)據(jù)處理傳輸系統(tǒng)，用無線流量卡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，實現(xiàn)林區(qū)氣象狀況實時掌控和防火潛在隱患點的隨時定位。在啟動無人機進行林區(qū)防火巡查時能實時掌握林區(qū)狀況，并及時反饋到防火處置平臺，能使林區(qū)火情、火點及時的消除在萌芽狀態(tài)。

3.3 區(qū)別配制巡查與防火的不同配制

由于無人機搭載的動力系統(tǒng)為蓄電池，能源供應(yīng)有限，在考慮無人機的自身負荷帶動，區(qū)別進行巡查與防火的設(shè)備配置。在正常應(yīng)用條件下，建議分別使用無人機搭載巡查設(shè)施與防火設(shè)施，分別組成無人巡查機和無人防火機。兩種無人機相互聯(lián)動、隨時配合，協(xié)同進行森林防火。

3.4 依據(jù)地域條件不同合理配置巡查與防火無人機

林區(qū)地域廣闊且部分林區(qū)受地勢、環(huán)境條件的影響，巡查機數(shù)量配置不足，嚴重影響使用效果。為此，要在掌握林區(qū)周邊地域狀況的基礎(chǔ)上，在無人機巡航系統(tǒng)中導入運動軌跡，開展林區(qū)防火巡查。利用巡查機巡查過程中發(fā)現(xiàn)的潛在失火點或防火盲區(qū)，及時通過無線數(shù)據(jù)傳輸將GPS坐標信息，反饋到中央調(diào)度平臺，對于潛在失火點由滅火機立即趕赴失火點開展撲救，對于防火盲區(qū)及時趕赴盲區(qū)開展處置。

3.5 完善后臺處置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

后臺處置平臺是無人機應(yīng)用無人機防火的心臟，也是合理進行森林防火的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為此要在合理配置無人機硬件的基礎(chǔ)上，完善后臺控制平臺建設(shè)，聯(lián)合GIS、GPS地球物理系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)用無人機進行森林防火的合理有效控制調(diào)度。突出相互設(shè)施設(shè)備的關(guān)聯(lián)性和系統(tǒng)的配備性，在應(yīng)用無人機的同時，強化人的管理，必要環(huán)節(jié)、必要區(qū)域要人機到場，開展森林防火。

3.6 積極開展防火演練，務(wù)求取得實效

應(yīng)用無人機進行森林防火是森林防火領(lǐng)域的一種新探索、新嘗試，其目的是通過無人機的應(yīng)用減輕林區(qū)管護人員的勞動壓力，提供巡查處置效果。但是，鑒于林區(qū)工作人員文化素質(zhì)偏低、相關(guān)知識涉及面較窄的狀況，應(yīng)積極開展應(yīng)用無人機森林防火的應(yīng)急演練，提高林區(qū)工作人員的操作水平和實際處置能力。