黃艷芳

（丘北縣錦屏鎮(zhèn)應(yīng)急中心 云南丘北 663200）

如何有效實(shí)施森林防火，保護(hù)森林資源，是世界各國(guó)都重視的問(wèn)題，同時(shí)也是各地林業(yè)局治理工作的重中之重。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)待森林防火的態(tài)度都十分堅(jiān)定，不惜花費(fèi)大量資金投入到防火工程中，大量引進(jìn)科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，旨在能夠更加準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出森林火災(zāi)情況，為救火防火工作提供幫助。

表1 火災(zāi)等級(jí)定義

1 無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)概況

無(wú)人機(jī)一般指新型旋翼無(wú)人機(jī)，不需要飛行員來(lái)駕駛，操作人員只需在地面來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控即可，它的控制邏輯有兩個(gè)，一個(gè)是無(wú)線電設(shè)備發(fā)出的無(wú)線信號(hào)，還有一個(gè)是自身的自動(dòng)化軟件。由于無(wú)人機(jī)技術(shù)的高效性、便捷性，無(wú)以及體積小、成本低，在很多工程上得到了廣泛應(yīng)用，不僅在國(guó)外已經(jīng)有了相當(dāng)成熟的技術(shù)系統(tǒng)，得到了不斷的完善，這在國(guó)內(nèi)也已經(jīng)投入了大范圍的使用，取得了不少可觀的成績(jī)。相對(duì)于人工檢測(cè)，無(wú)人機(jī)在森林防火工作中的優(yōu)勢(shì)可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述：

1.1 檢測(cè)內(nèi)容更加豐富

無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)不僅可以通過(guò)該區(qū)域的溫度變化、自然條件等基本因素，按照一定的計(jì)算方式，分析出發(fā)生火災(zāi)的可能性，從而對(duì)火災(zāi)高危區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，并且，一旦發(fā)生了火災(zāi)，無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)采集到的影像信息，再結(jié)合火災(zāi)燃燒程度、火災(zāi)風(fēng)向和風(fēng)速，判斷出火災(zāi)的源頭所在，便可以使得消防人員的撲救工作更具有針對(duì)性。比如德國(guó)投入使用的Fire-Watch－System 森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)是一種應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)的森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，它可以在最短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地找到并地位森林火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)，這是當(dāng)時(shí)世界上最新的一項(xiàng)無(wú)人機(jī)技術(shù)，工作穩(wěn)定并且可靠，正?？梢詸z測(cè)到的范圍有10km，然而安裝這樣一套系統(tǒng)需要花費(fèi)7.5 萬(wàn)歐元。

1.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果更加直觀

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)使用中低空監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)集成空中攝影模塊，能夠完成火災(zāi)場(chǎng)景的應(yīng)急測(cè)繪，將火災(zāi)實(shí)時(shí)情況直觀的展現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制中心，為控制中心提供了更加豐富的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)一步擴(kuò)大了巡查工作的覆蓋面。

1.3 檢測(cè)范圍更加廣范

由于無(wú)人機(jī)具有遠(yuǎn)程控制的優(yōu)勢(shì)，操控人員可以在控制中心對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制，從而獲取百里之外的火災(zāi)實(shí)時(shí)圖像，作為一個(gè)飛行單位，它可以靈活地進(jìn)入人、車(chē)無(wú)法進(jìn)入的區(qū)域，檢測(cè)面積更加廣泛，同時(shí)，通過(guò)無(wú)人機(jī)的人工增雨功能，可在指定區(qū)域在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)投放一定的雨水，當(dāng)前，新型無(wú)人機(jī)可攜帶十枚增雨焰條，可以滿(mǎn)足100km2的人工降雨作業(yè)區(qū)域要求。

1.4 檢測(cè)具有預(yù)見(jiàn)性

無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)溫度變化、大氣變化等數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)火災(zāi)情況。在加拿大，它們采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測(cè)林區(qū)溫度，當(dāng)檢測(cè)出林區(qū)局部溫度上升到一定數(shù)值時(shí)（一般在150℃～200℃）或者當(dāng)?shù)丶t外線的波長(zhǎng)達(dá)某個(gè)限定值（3.7μm）時(shí)，便給出火災(zāi)預(yù)警，然后立即測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)，并采取措施及時(shí)防火。

1.5 檢測(cè)工作的連續(xù)性

利用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)可以做到對(duì)區(qū)域進(jìn)行全天24h 不間斷的工作，檢測(cè)結(jié)果不論是在白天還是夜間都有同樣高的可靠性，美國(guó)利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約705km 的軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)地球上的高溫地區(qū)、干燥區(qū)域、濃煙地帶以及火災(zāi)發(fā)生過(guò)的地方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，通過(guò)駕駛森林火預(yù)警飛機(jī)進(jìn)行24h 不間斷地監(jiān)控，并且成功監(jiān)測(cè)到了火災(zāi)情況，在抑制火災(zāi)過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用，雖然多次獲得了成功，但由于工程量巨大，同時(shí)耗費(fèi)了巨額資金。

目前，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作為森林防火工作中的一種新型消防手段，運(yùn)用無(wú)人機(jī)的檢測(cè)功能，不僅充分提高了我國(guó)林業(yè)消防部門(mén)的防火體系能力，同時(shí)還能極大程度的改善了火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的指揮效益。在無(wú)人機(jī)應(yīng)用上，我國(guó)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(mén)的最為典型，錦屏鎮(zhèn)等地為保護(hù)丘北森林生態(tài)安全，開(kāi)展了無(wú)人機(jī)空中施藥防止蟲(chóng)災(zāi)的工作，并且對(duì)抑制松毛蟲(chóng)滋生蔓延起到了良好效果。

2 無(wú)人機(jī)檢測(cè)功能在森林防火中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 構(gòu)建信息化巡查機(jī)制

在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)中，定期巡查是主要功能之一，它通過(guò)各種通信技術(shù)，將在空中監(jiān)測(cè)到的有效信息傳遞到地面的操控臺(tái)，再由控制中心對(duì)比獲得的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)出該區(qū)域的火災(zāi)情況，整合信息，對(duì)數(shù)據(jù)異常的部分進(jìn)行重點(diǎn)巡查，做到有的放矢，進(jìn)一步加強(qiáng)森林防火的綜合性效果，從而構(gòu)建出信息化的巡查體系，幫助消防隊(duì)員進(jìn)行快速滅火。由于無(wú)人機(jī)技術(shù)的可操作性強(qiáng)，簡(jiǎn)單便捷，在實(shí)際工作中只需要安排兩名技術(shù)人員即可完成地面操控工作[1]。

2.2 構(gòu)建人機(jī)滅火機(jī)制

由于森林系統(tǒng)的復(fù)雜性，再加上不可控的自然條件，比如風(fēng)力、干燥的氣候等，以及森林里有太多的落葉，比起樹(shù)木本身更容易著火，同時(shí)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(wú)人機(jī)技術(shù)的引入，可以以最快的速度讓工作人員得知火情信息，及時(shí)組織相關(guān)人員對(duì)新生的火種進(jìn)行撲救，可以有效抑制火情的發(fā)展，對(duì)于火勢(shì)較小的地方，可以通過(guò)操控?zé)o人機(jī)進(jìn)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(cè)機(jī)制

通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)自身控制軟件的設(shè)計(jì)，配置相關(guān)參數(shù)，使其在某個(gè)特地的區(qū)域上空徘徊監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)掌握火情發(fā)展動(dòng)態(tài)，工作人員根據(jù)具體情況對(duì)撲救工作制定相應(yīng)的工作方案，一旦火勢(shì)由越來(lái)越大的趨勢(shì)，及時(shí)加派人手，并且及時(shí)部署隔離帶，防止火勢(shì)繼續(xù)擴(kuò)大，如果火勢(shì)有熄滅的趨勢(shì)，則可以適當(dāng)減少該區(qū)域的人力投入，節(jié)約成本。

2.4 實(shí)時(shí)有效地采集數(shù)據(jù)

從目前來(lái)看，數(shù)據(jù)是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的重心，換句話說(shuō)，采集的數(shù)據(jù)是否有效直接影響到無(wú)人機(jī)傳輸?shù)浇K端控制臺(tái)的信息是否可靠。在未來(lái)發(fā)展中，必須要重點(diǎn)關(guān)注無(wú)人機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的效率，據(jù)相關(guān)分析，通過(guò)升級(jí)終端設(shè)備，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的分析，可以有效處理數(shù)據(jù)[2]，為森林防火工作提供可靠數(shù)據(jù)支持，為森林防火工作的順利開(kāi)展提供保障。

2.5 精確細(xì)化地協(xié)調(diào)分工

根據(jù)目前的應(yīng)用情況，無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，許多問(wèn)題都在無(wú)數(shù)次的實(shí)踐中得到了解決，對(duì)于無(wú)人機(jī)而言，主要任務(wù)就在于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采集數(shù)據(jù)并且提供各種圖像信息，及時(shí)將火情動(dòng)態(tài)、火勢(shì)大小、火災(zāi)源頭等信息記錄存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還需要關(guān)注當(dāng)?shù)厣值奶攸c(diǎn)，包括地勢(shì)、面積甚至是植被情況等，以及實(shí)時(shí)的風(fēng)向、氣溫等外在自然條件，因?yàn)檫@些信息都會(huì)對(duì)火情的判斷以及防止起到不可替代的作用；而對(duì)于操作人員，需要綜合考慮無(wú)人機(jī)采集到的所有信息情況，不僅要確保無(wú)人機(jī)可以高效持續(xù)性運(yùn)行工作，還要及時(shí)做出預(yù)判和制定應(yīng)對(duì)措施；對(duì)于消防人員及時(shí)根據(jù)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(diǎn)

①在無(wú)人機(jī)進(jìn)行工作期間，飛防工作必須嚴(yán)格按照程序和要求執(zhí)行，不論是用于防火，還是防災(zāi)，都能有顯著的效果；②在無(wú)人機(jī)工作過(guò)程中，操作人員對(duì)高鐵沿線。還有高壓線旁邊，都必須要提前監(jiān)測(cè)以后，在根據(jù)實(shí)際情況，采取相應(yīng)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(rèn)識(shí)到該項(xiàng)工作，才能在災(zāi)情來(lái)臨時(shí)得到廣大群眾的理解和支持，有利于防火工作的進(jìn)行。

3 目前無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的一些不足

盡管無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)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(wú)人機(jī)自身材料強(qiáng)度、軟件設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常情況，無(wú)人機(jī)將很難自我修復(fù)，特別是在火情嚴(yán)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(shù)，無(wú)人機(jī)通常的工作環(huán)境都十分惡劣，由于強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)雨等的影響，必然會(huì)干擾無(wú)人機(jī)的飛行；③收集到的圖像信息不夠精準(zhǔn)，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(wú)人機(jī)技術(shù)在很多方面還有待提高；④無(wú)人機(jī)的技術(shù)雖然可靠，但大多需要借助高空衛(wèi)星，并且工程量復(fù)雜巨大，需要的投資太大，有的多達(dá)幾十萬(wàn)美元，投入成本過(guò)高，這些難以滿(mǎn)足我國(guó)大部分地區(qū)森林資源檢測(cè)的實(shí)際需要。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了避免森林火災(zāi)造成的巨大損害，不僅要熟知森林火災(zāi)的客觀規(guī)律，更重要的是需要有先進(jìn)的防治手段。無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用就展現(xiàn)出了其巨大的價(jià)值，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要充分了解無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，才能做到有效地利用，從而為森林的防火工作提供幫助。