摘要：直升機(jī)機(jī)載信息處理系統(tǒng)功能十分強(qiáng)大，其在實(shí)際森林航空消防中的作用還未被完全發(fā)揮。本文通過介紹某型直升機(jī)機(jī)載信息處理系統(tǒng)的功能，探索其在森林航空消防中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：森林消防；直升機(jī)；航空機(jī)載信息處理系統(tǒng)

引言

隨著直升機(jī)在森林航空消防中的大量應(yīng)用，直升機(jī)的重要作用越來越凸顯。當(dāng)前直升機(jī)主要應(yīng)用于載人巡護(hù)、運(yùn)送給養(yǎng)、機(jī)降滅火、吊桶滅火等。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，直升機(jī)機(jī)載設(shè)備越發(fā)先進(jìn)，如何發(fā)揮機(jī)載設(shè)備最大效用已成為業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)注的問題。本文就某型直升機(jī)機(jī)載信息處理系統(tǒng)的功能及應(yīng)用進(jìn)行探索和研究，以期給森林航空消防任務(wù)的完成提供助力。

一、信息處理系統(tǒng)原理及功能介紹

信息處理系統(tǒng)主要通過一臺(tái)以信息處理機(jī)為核心的信號(hào)采集處理平臺(tái)完成對(duì)視頻及總線信號(hào)的采集、處理、疊加、存儲(chǔ)等，從而實(shí)現(xiàn)紅外成像、氣象預(yù)警、數(shù)字地圖顯示及目標(biāo)定位、信息傳輸、視頻傳輸?shù)榷喾N功能。

（一）紅外成像

如圖1所示，它由可見光攝像儀和紅外熱像儀組成，能夠保證直升機(jī)在晝夜條件和復(fù)雜氣象條件下探測搜索信號(hào)目標(biāo)，同時(shí)具備一定的夜間輔助導(dǎo)航功能。紅外成像裝置能夠提供足夠大的搜索和跟蹤場，實(shí)現(xiàn)水平方位360°連續(xù)、俯仰-120°—+120°。在能見度大于10km條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)人（1.7m×0.5m）的探測距離為5km，對(duì)車輛（2.3m×2.3m）的探測距離為6km。

（二）氣象預(yù)警

如圖2所示，通過交聯(lián)機(jī)氣象雷達(dá)，進(jìn)入氣象雷達(dá)視頻畫面，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)氣象預(yù)測及警告，從而為直升機(jī)安全飛行提供保證。

（三）地圖導(dǎo)航

如圖3所示，通過交聯(lián)機(jī)組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)位置定位。由于組合導(dǎo)航系統(tǒng)具備多普勒導(dǎo)航、GPS、GLNSS、北斗導(dǎo)航功能，因此具有導(dǎo)航通信穩(wěn)定、定位準(zhǔn)確等多種優(yōu)勢。在數(shù)字地圖窗口可以顯示出由紅外成像儀捕捉到的目標(biāo)位置的經(jīng)緯度；在紅外成像窗口中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)時(shí)進(jìn)行位置標(biāo)注，可以對(duì)標(biāo)注的多個(gè)位置進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。

（四）信號(hào)傳輸

將信息處理系統(tǒng)紅外成像裝置獲取的目標(biāo)圖像信息通過圖像傳輸控制設(shè)備以無線方式實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、連續(xù)地傳輸給地面接收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場綜合環(huán)境的視頻監(jiān)控，為指揮人員的戰(zhàn)術(shù)指令下達(dá)提供判斷依據(jù)[1]。在直升機(jī)飛行高度不低于1000m時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不小于100km的傳輸距離。

二、重要應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)方式

在直升機(jī)上搭載信息處理系統(tǒng)，可以在森林航空消防中實(shí)現(xiàn)很多用途。

（一）火場信息獲取

利用數(shù)字地圖定位功能，在火場上空通過紅外成像鎖定火場位置并準(zhǔn)確指示當(dāng)前經(jīng)緯度。利用大氣數(shù)據(jù)參數(shù)界面直觀顯示當(dāng)前火場環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向以及數(shù)據(jù)采集的時(shí)間、高度、位置等信息。利用紅外成像設(shè)備的偵察功能將火場周圍的地形地貌進(jìn)行視頻記錄，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)生火災(zāi)位置的地理地形、火勢、環(huán)境等重要數(shù)據(jù)的獲取。

（二）火場形勢判斷

利用信息處理系統(tǒng)對(duì)火場進(jìn)行位置標(biāo)定，對(duì)火線長度、火場過火面積進(jìn)行計(jì)算，對(duì)火場氣象條件進(jìn)行預(yù)警，綜合各項(xiàng)火場信息，迅速對(duì)火場形勢進(jìn)行科學(xué)預(yù)判。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火場態(tài)勢瞬息變化，加上經(jīng)常發(fā)生強(qiáng)雷電等復(fù)雜氣象，這無疑給滅火力量的有效利用及滅火指揮帶來了挑戰(zhàn)，因此防火指揮中心亟須實(shí)時(shí)掌握火場形勢。

1.火場過火面積信息采集

利用直升機(jī)空中的優(yōu)勢，對(duì)過火區(qū)域邊緣幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)采集并盡可能準(zhǔn)確地繪制出火場的幾何圖形，通過信息處理機(jī)計(jì)算出火場面積。進(jìn)入信息處理系統(tǒng)數(shù)字地圖界面，打開紅外成像設(shè)備，通過紅外操作手柄游標(biāo)來控制光電轉(zhuǎn)塔方位角和俯仰角，通過十字光標(biāo)瞄準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)。信息處理系統(tǒng)通過相關(guān)計(jì)算顯示出目標(biāo)點(diǎn)地理位置，這樣便完成了一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)采集，通過此方法可以最多進(jìn)行十個(gè)目標(biāo)點(diǎn)標(biāo)定。當(dāng)科學(xué)標(biāo)定火場重要目標(biāo)點(diǎn)后，對(duì)所有目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，這時(shí)所有標(biāo)注點(diǎn)在地圖上連接成閉合區(qū)域，以顯示火場范圍，同時(shí)自動(dòng)計(jì)算出火場面積，省時(shí)省力。

2.火場氣象條件采集

打開氣象雷達(dá)設(shè)備，進(jìn)入氣象雷達(dá)視頻畫面。信息處理系統(tǒng)對(duì)火場上空氣象條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提供準(zhǔn)確的氣象判斷，以便防火指揮中心和前指根據(jù)不同氣象條件采取不同的滅火戰(zhàn)法，為合理調(diào)配空地各種力量提供重要依據(jù)。

（三）火場信息傳輸

通過圖像傳輸設(shè)備，可以將火場畫面實(shí)時(shí)地傳輸給地面，地面接收機(jī)將視頻畫面在大屏幕上進(jìn)行高清顯示。

（四）特殊氣象條件下的功能使用

在火場偵察和防火滅火作戰(zhàn)中不可避免地會(huì)遇到各種特殊氣象條件。先進(jìn)機(jī)載設(shè)備為直升機(jī)信息處理系統(tǒng)在霧霾、濃煙等特殊氣象條件下完成各項(xiàng)任務(wù)提供了可能。利用信息處理系統(tǒng)特有的紅外成像設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)在多種氣象條件下的遠(yuǎn)距離火情觀察，特別是在能見度低的情況下，其特有透霧功能可以有效提高識(shí)別距離。在火場面積大、濃煙劇烈、局部小氣象環(huán)境危及直升機(jī)安全的情況下，打開紅外熱像儀，在數(shù)公里外就可以利用紅外畫面對(duì)著火強(qiáng)度進(jìn)行判斷[2]。

（五）空地聯(lián)合滅火

空地聯(lián)合滅火是指在森林防火滅火戰(zhàn)場上，通過信息處理系統(tǒng)對(duì)各種信息進(jìn)行快速而有效地采集和利用，將運(yùn)輸機(jī)、直升機(jī)吊桶滅火力量、地面機(jī)械化滅火力量、地面滅火隊(duì)員、通信保障力量、后勤給養(yǎng)保障力量等各種要素進(jìn)行模塊化組合，積極主動(dòng)地進(jìn)行滅火作戰(zhàn)。空地聯(lián)合滅火要實(shí)現(xiàn)滅火要素快速到位、快速展開、快速封控、快速撲滅，真正實(shí)現(xiàn)打早、打小、打了的目標(biāo)，從而最大限度地減少森林資源損失。在空地聯(lián)合滅火中，信息處理系統(tǒng)可以將空中與地面指揮部、地面指揮部與火場一線等分散的滅火單元有效地連為一體，形成“人機(jī)一體”的力量部署格局，提高人裝合成效益。因此，需要有效挖掘信息處理系統(tǒng)在空地聯(lián)合滅火中的潛能。

現(xiàn)以某區(qū)域A森林火災(zāi)為例，利用空地聯(lián)合方式實(shí)現(xiàn)快速滅火。信息處理系統(tǒng)紅外成像設(shè)備以某型直升機(jī)為平臺(tái)在高空對(duì)森林火災(zāi)進(jìn)行偵察。探測到某區(qū)域A發(fā)生森林火災(zāi)，信息處理系統(tǒng)通過直升機(jī)機(jī)載設(shè)備對(duì)發(fā)生火災(zāi)位置的地理地形、水源、路況、氣象等重要數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。對(duì)火場進(jìn)行可見光全景視頻拍攝，在火場煙霧或霧霾較濃時(shí)，利用紅外熱像儀進(jìn)行探測。信息處理系統(tǒng)對(duì)火場進(jìn)行位置標(biāo)定，對(duì)火線長度、火場過火面積進(jìn)行計(jì)算，綜合各項(xiàng)火場信息，快速形成火場態(tài)勢報(bào)告。使用圖像傳輸設(shè)備送達(dá)地面指揮中心，為火災(zāi)指揮撲救提供及時(shí)、準(zhǔn)確的空中偵察信息，方便地面指揮中心或前指進(jìn)行決策和力量部署。地面指揮中心實(shí)時(shí)觀察到火場畫面以及急需的火場信息數(shù)據(jù)，根據(jù)掌握的實(shí)時(shí)信息，合理排兵布陣，及時(shí)下達(dá)滅火指令。根據(jù)滅火指令，各種滅火力量用最短的時(shí)間迅速向火場方向集結(jié)。直升機(jī)利用自身高度、靈活機(jī)動(dòng)性在火場區(qū)域進(jìn)行偵察，對(duì)滅火隊(duì)員兵力集結(jié)及作戰(zhàn)情況進(jìn)行反饋。地面指揮中心根據(jù)滅火作戰(zhàn)進(jìn)度和火場環(huán)境的變化，及時(shí)進(jìn)行力量調(diào)整和給養(yǎng)補(bǔ)充。滅火任務(wù)結(jié)束后，第一時(shí)間調(diào)動(dòng)各種資源，將一線人員撤回后方基地進(jìn)行休整。利用信息處理系統(tǒng)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，防止復(fù)燃，確保萬無一失，直至整個(gè)滅火作戰(zhàn)任務(wù)結(jié)束。利用信息處理系統(tǒng)采集視頻和信息數(shù)據(jù)，對(duì)此次滅火作戰(zhàn)過程進(jìn)行回放，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，完成閉合回路。在整個(gè)空地聯(lián)合滅火作戰(zhàn)中，信息處理系統(tǒng)都發(fā)揮了不可替代的作用。應(yīng)用信息處理系統(tǒng)，能進(jìn)一步增強(qiáng)空地聯(lián)合滅火效能，使指揮員把握全局，科學(xué)決策。

三、信息共享及空中指揮的實(shí)現(xiàn)

（一）信息共享

通過在各航空護(hù)林站增加地面接收裝置，可以實(shí)現(xiàn)在100km范圍內(nèi)的信息全覆蓋。在信息處理系統(tǒng)中，圖像傳輸設(shè)備將直升機(jī)空中工作情況或紅外成像設(shè)備偵察到的火場視頻畫面?zhèn)鬏斨恋孛嬷笓]平臺(tái)，并隨時(shí)接收地面指揮平臺(tái)下達(dá)的工作指令。在火場一線，使用紅外成像設(shè)備將火災(zāi)現(xiàn)場視頻直接傳輸至100km范圍內(nèi)的任何一個(gè)具有地面接收裝置的平臺(tái)，由此實(shí)現(xiàn)第一階段火場偵察信息傳輸。利用衛(wèi)星通信作為鏈路，將地面接收平臺(tái)獲取的火場最新信息傳輸給數(shù)千公里范圍的地面指揮中心，由此實(shí)現(xiàn)第二階段火場偵察信息報(bào)送。地面指揮中心也可以借此鏈路對(duì)火場一線直接下達(dá)指令。建立信息處理系統(tǒng)，可在各級(jí)指揮中心之間實(shí)現(xiàn)偵察信息的同步共享，保證滅火指令的快速下達(dá)，為科學(xué)指揮和安全撲救提供有力保障。通過數(shù)據(jù)鏈共享，將信息顯示處理系統(tǒng)采集的優(yōu)質(zhì)信息發(fā)送給火場前線，一線滅火隊(duì)員也可以實(shí)時(shí)掌握火場整體狀態(tài)，并提前對(duì)火險(xiǎn)進(jìn)行判斷[3]。在火勢無法有效控制的情況下，滅火隊(duì)員及時(shí)撤離到安全區(qū)域，減少人員和裝備的損失，使整個(gè)滅火過程更加安全、可靠。

（二）空中指揮

在進(jìn)行滅火作戰(zhàn)時(shí)，地面指揮中心會(huì)調(diào)集大量飛行力量進(jìn)行吊桶滅火、裝備運(yùn)載、機(jī)降、索降等滅火作戰(zhàn)?；饒錾峡站托纬闪藰O其復(fù)雜的局部小環(huán)境，給飛行安全帶來很大隱患。通過進(jìn)一步挖掘直升機(jī)信息處理系統(tǒng)的潛力，將搭載信息處理系統(tǒng)的直升機(jī)打造成一個(gè)功能完備的空中指揮平臺(tái)，可以有效消除隱患。對(duì)相應(yīng)的設(shè)備升級(jí)或改裝可以將數(shù)字化指揮監(jiān)控系統(tǒng)融入信息處理系統(tǒng)，這樣通過信息處理系統(tǒng)就可以掌握火場的空中態(tài)勢信息，將空中滅火力量與信息處理系統(tǒng)有效整合，為其他飛行器提供氣象預(yù)警、防撞告警，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中所有滅火飛機(jī)的有效指揮，確保飛行安全。

結(jié)語

通過實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，信息處理系統(tǒng)采集視頻信號(hào)穩(wěn)定、畫面清晰、目標(biāo)定位準(zhǔn)確可靠、傳輸實(shí)時(shí)性好。在未來的工作中，通過加強(qiáng)信息處理系統(tǒng)的實(shí)踐探索與實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮信息處理系統(tǒng)的作用，進(jìn)一步拓展直升機(jī)在航空應(yīng)急救援中的功能，使指揮決策更加科學(xué)高效，有效實(shí)現(xiàn)航空應(yīng)急救援指揮信息化。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊海龍（1987— ），男，漢族，山西孝義人，本科，工程師，研究方向：消防航空飛行保障。