探讨森林防火过程中如何应用无人机的监测功能

黄艳芳

（丘北县锦屏镇应急中心 云南丘北 663200）

如何有效实施森林防火，保护森林资源，是世界各国都重视的问题，同时也是各地林业局治理工作的重中之重。目前，国内外对待森林防火的态度都十分坚定，不惜花费大量资金投入到防火工程中，大量引进科学技术和先进设备，旨在能够更加准确地监测出森林火灾情况，为救火防火工作提供帮助。

表1 火灾等级定义

1 无人机检测系统技术的优势概况

无人机一般指新型旋翼无人机，不需要飞行员来驾驶，操作人员只需在地面来进行远程操控即可，它的控制逻辑有两个，一个是无线电设备发出的无线信号，还有一个是自身的自动化软件。由于无人机技术的高效性、便捷性，无以及体积小、成本低，在很多工程上得到了广泛应用，不仅在国外已经有了相当成熟的技术系统，得到了不断的完善，这在国内也已经投入了大范围的使用，取得了不少可观的成绩。相对于人工检测，无人机在森林防火工作中的优势可以从以下几个方面进行论述：

1.1 检测内容更加丰富

无人机检测系统不仅可以通过该区域的温度变化、自然条件等基本因素，按照一定的计算方式，分析出发生火灾的可能性，从而对火灾高危区进行重点监控，并且，一旦发生了火灾，无人机检测系统可以根据采集到的影像信息，再结合火灾燃烧程度、火灾风向和风速，判断出火灾的源头所在，便可以使得消防人员的扑救工作更具有针对性。比如德国投入使用的Fire-Watch－System 森林火灾自动预警系统是一种应用数码摄像技术的森林火灾自动预警系统，它可以在最短的时间内准确地找到并地位森林火灾发生的地点，这是当时世界上最新的一项无人机技术，工作稳定并且可靠，正常可以检测到的范围有10km，然而安装这样一套系统需要花费7.5 万欧元。

1.2 监测结果更加直观

当前，无人机使用中低空监测系统，通过集成空中摄影模块，能够完成火灾场景的应急测绘，将火灾实时情况直观的展现在远程控制中心，为控制中心提供了更加丰富的数据信息，进一步扩大了巡查工作的覆盖面。

1.3 检测范围更加广范

由于无人机具有远程控制的优势，操控人员可以在控制中心对无人机进行控制，从而获取百里之外的火灾实时图像，作为一个飞行单位，它可以灵活地进入人、车无法进入的区域，检测面积更加广泛，同时，通过无人机的人工增雨功能，可在指定区域在规定的时间内投放一定的雨水，当前，新型无人机可携带十枚增雨焰条，可以满足100km2的人工降雨作业区域要求。

1.4 检测具有预见性

无人机检测系统通过对温度变化、大气变化等数据的分析，预测火灾情况。在加拿大，它们采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出林区局部温度上升到一定数值时（一般在150℃～200℃）或者当地红外线的波长达某个限定值（3.7μm）时，便给出火灾预警，然后立即测定相关数据，并采取措施及时防火。

1.5 检测工作的连续性

利用无人机系统可以做到对区域进行全天24h 不间断的工作，检测结果不论是在白天还是夜间都有同样高的可靠性，美国利用“大地”卫星在离地面大约705km 的轨道上绕地球运转，对地球上的高温地区、干燥区域、浓烟地带以及火灾发生过的地方进行实时监测，并将监测数据进行汇总分析，通过驾驶森林火预警飞机进行24h 不间断地监控，并且成功监测到了火灾情况，在抑制火灾过程中起到了至关重要的作用，虽然多次获得了成功，但由于工程量巨大，同时耗费了巨额资金。

目前，无人机系统作为森林防火工作中的一种新型消防手段，运用无人机的检测功能，不仅充分提高了我国林业消防部门的防火体系能力，同时还能极大程度的改善了火灾现场的指挥效益。在无人机应用上，我国已投入了大量的人力和物力，其中属云南丘北县林业部门的最为典型，锦屏镇等地为保护丘北森林生态安全，开展了无人机空中施药防止虫灾的工作，并且对抑制松毛虫滋生蔓延起到了良好效果。

2 无人机检测功能在森林防火中的应用要点

2.1 构建信息化巡查机制

在无人机系统中，定期巡查是主要功能之一，它通过各种通信技术，将在空中监测到的有效信息传递到地面的操控台，再由控制中心对比获得的实时图像数据，进行分析并预测出该区域的火灾情况，整合信息，对数据异常的部分进行重点巡查，做到有的放矢，进一步加强森林防火的综合性效果，从而构建出信息化的巡查体系，帮助消防队员进行快速灭火。由于无人机技术的可操作性强，简单便捷，在实际工作中只需要安排两名技术人员即可完成地面操控工作[1]。

2.2 构建人机灭火机制

由于森林系统的复杂性，再加上不可控的自然条件，比如风力、干燥的气候等，以及森林里有太多的落叶，比起树木本身更容易着火，同时蔓延速度极快，种种原因造成了森林灭火工作的高难度性，无人机技术的引入，可以以最快的速度让工作人员得知火情信息，及时组织相关人员对新生的火种进行扑救，可以有效抑制火情的发展，对于火势较小的地方，可以通过操控无人机进行人工降雨的方式，而救援人员则可以将更多的精力放在抑制火情蔓延的工作上。

2.3 建立自主循环检测机制

通过对无人机自身控制软件的设计，配置相关参数，使其在某个特地的区域上空徘徊监测，从而及时掌握火情发展动态，工作人员根据具体情况对扑救工作制定相应的工作方案，一旦火势由越来越大的趋势，及时加派人手，并且及时部署隔离带，防止火势继续扩大，如果火势有熄灭的趋势，则可以适当减少该区域的人力投入，节约成本。

2.4 实时有效地采集数据

从目前来看，数据是无人机系统监测的重心，换句话说，采集的数据是否有效直接影响到无人机传输到终端控制台的信息是否可靠。在未来发展中，必须要重点关注无人机系统数据采集的效率，据相关分析，通过升级终端设备，对数据进行全方位的分析，可以有效处理数据[2]，为森林防火工作提供可靠数据支持，为森林防火工作的顺利开展提供保障。

2.5 精确细化地协调分工

根据目前的应用情况，无人机系统的应用越来越广泛，许多问题都在无数次的实践中得到了解决，对于无人机而言，主要任务就在于实时监测，采集数据并且提供各种图像信息，及时将火情动态、火势大小、火灾源头等信息记录存储下来，同时还需要关注当地森林的特点，包括地势、面积甚至是植被情况等，以及实时的风向、气温等外在自然条件，因为这些信息都会对火情的判断以及防止起到不可替代的作用；而对于操作人员，需要综合考虑无人机采集到的所有信息情况，不仅要确保无人机可以高效持续性运行工作，还要及时做出预判和制定应对措施；对于消防人员及时根据获取的火情信息，以最快的速度做出判断并安排扑救工作，保证森林防火更加高效。

2.6 在防治期间要做到以下几点

①在无人机进行工作期间，飞防工作必须严格按照程序和要求执行，不论是用于防火，还是防灾，都能有显著的效果；②在无人机工作过程中，操作人员对高铁沿线。还有高压线旁边，都必须要提前监测以后，在根据实际情况，采取相应措施；③在森林周边的居民区，平常要加大宣传力度，让群众都认识到该项工作，才能在灾情来临时得到广大群众的理解和支持，有利于防火工作的进行。

3 目前无人机监测技术存在的一些不足

尽管无人机监测技术已经在许多工作中取得了巨大成就，但还有一些不足存在：①如果由于无人机自身材料强度、软件设计等环节出现了异常情况，无人机将很难自我修复，特别是在火情严重的恶劣环境下，容易发生坠落；②缺乏可靠的升降技术，无人机通常的工作环境都十分恶劣，由于强风强雨等的影响，必然会干扰无人机的飞行；③收集到的图像信息不够精准，或是位置有误，或是图像模糊，为提升其整体性能，充分发挥其在森林防火方面的作用，无人机技术在很多方面还有待提高；④无人机的技术虽然可靠，但大多需要借助高空卫星，并且工程量复杂巨大，需要的投资太大，有的多达几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我国大部分地区森林资源检测的实际需要。

4 结语

综上所述，为了避免森林火灾造成的巨大损害，不仅要熟知森林火灾的客观规律，更重要的是需要有先进的防治手段。无人机监测系统的应用就展现出了其巨大的价值，在实际应用的过程中，需要充分了解无人机监测系统的功能特点，才能做到有效地利用，从而为森林的防火工作提供帮助。