国内无人机森林防火不足体现在哪几个方面?

近日,由我国自主研制的首个高原型无人直升机AR500C,在江西鄱阳成功首飞!高原空气稀薄,飞行器的飞行性能会大幅下降,为此设计人员进行了大量创新,针对抗风能力、抗砂石能力采用了很多新技术。该款直升机可实施搜索支援、森林防火等任务。

据航空工业直升机所无人机技术总监方永红介绍,“我们在这型AR500C飞机上,采用了先进的旋翼的气动设计,发动机的功率到了高原以后,是会比较大的下降的。所以我们就选用了一款,应该说是我们国内目前最先进的发动机。它具有无人机执行枯燥任务、危险任务以及污染任务等特点。通过操作键盘或者滑屏的手段,就能够实现飞机的控制。”

中国的高原无人机成功研制和首飞,填补了我国高原型无人直升机相关领域的空白,成果来之不易,希望未来还将有性能更加先进的无人机重装登场!

此外,根据前瞻产业研究院发布的报告显示:2020年初,新冠疫情在国内爆发,无人机在抗疫前线发挥了重要的作用,工业无人机的场景应用全面爆发。无人机作为智能无人化工作的代表,具有高效无休的工作能力、零接触的工作特点,成为阻断疫情传播的防控利器,在安防巡检、消杀作业、物流配送、宣传喊话、照明测温、农业植保等方面发挥了重要的作用。

在这次疫情里,无人机的用途与优势得到很好的发挥与验证,工业无人机的应用不会是疫情黑天鹅事件下的昙花一现,预计未来工业无人机将迎来行业的快速发展阶段。

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了解更多无人机行业应用

森林大火每年都给全球经济造成巨大损失,防范森林火灾,是林业工作的重中之重。近年来,国内在提升森林防火效率、探索防火技术方面不断努力。目前,采用无人机进行森林防火,成为业内主流共识,越来越多的林场开始配备和使用无人机。

林业工作人员进行无人机护林防火示范性应用,包括火情巡查 、林区监控、异常情况跟踪

一架小型无人机飞行在某林区起飞,寻找火场、火场监控、指挥扑救工作等内容有序进行

某林业局现场试飞,将无人机系统正式投入使用,承当起森林防火重任。

发现“星星之火” 直击“信息孤岛”

由于起火原因多样、难预防等特点,防止森林火灾的关键在于“早发现”,及时抢扑,避免火势蔓延,否则延误的每秒都可能使火灾情况升级。我国森林资源分布分散,气候地理环境复杂多变,传统的地面巡查手段效率较低,载人直升机巡查受起降场地、通信设备、火场烟雾等因素制约,难以加大巡检频率和实现实时回传,飞行事故时有发生,夜间防火更是难以保障。

“沃天宇”针对现有森林防火短板,提出针对性解决方案,以无人机替代有人机,采用专用测控网络,使无人机真正成为高效率的森林卫士。

多型号军工级无人机选择

强势应对森林防火复杂情况

能够进行长距离长航时的作业,是提升无人机森林防火效率的基础,同时要求无人机具有较高的避险能力和较长的使用寿命。“沃天宇”森林防火方案,选用军工级高品质无人机,多型号选择应对不同林区情况。

“沃天宇”方案提供多种型号无人机选择,适用于多种不同森林环境需求,可根据实际情况分层次进行应用。

大型固定翼无人机具有航时长、航程远等优点,适用于超远距离(900km以上)的火场侦察及大范围林区的巡护。

尺寸相对较小,使用灵活,使用成本也相对较低,适用于300km以内的防火巡护与火情监测。

尺寸小、操作简单、使用灵活、便于部署、飞行速度快、续航时间长、飞行高度高。对于任务范围100km以内的森林防火巡护、火情重点区域巡查等长航时日常作业,可采用小型固定翼无人机开展工作。同时针对地形遮挡,可采用小型固定翼无人机。

小型多旋翼无人机用于实现半径10-20公里范围内的森林火情巡查与监视。多旋翼类无人机体积小、便于携带,准备时间短,可实现紧急情况下的快速反应,同时不需额外的运输装备,飞行安全性更高。

尽管无人机可按地面控制人员划定的路线进行空中巡查,但由于森林环境复杂和成本限制,无人机飞行作业中仍有可能遇到各种难以预测的风险。“沃天宇”方案配有多套安全冗余,最大化保障飞行安全。同时,针对无人机作业中可能遇到的危险因素,与中国人民保险公司合作推出无人机第三者责任险,保障飞行无忧。

直击森林防火“信息孤岛”

无人机应用于森林防火的优势在于全覆盖的高精确度数据信息实时获取和分发,根除森林防火“耳聋眼瞎”老病根。“沃天宇”利用多种无人机平台,搭载不同功能的吊舱,可随时执行火警侦察和火场探测任务,及时进行火源智能检测并发现火源位置,同时通过现有的通信基站,将火场图像、视频信息,地理坐标、判读报告无延时全面报告给指挥中心,以辅助决策,准确、实时监测林火。从根本上解决森林火情早期发现、及时预警、火场通信传输、统一指挥等问题。

—新增斑块状地带为潜在火场—

“沃天宇”方案有效地提高森林火险预测预报的准确性,有助于及时发现林火(特别是初火和引火),尽早反应防止火势扩大;自动识别可疑人、车目标,对重点目标盘旋、跟踪、转角、变焦,实施持续监视,覆盖传统护林死角,降低监测成本。为森林防火“打早、打小、打了”提供技术支撑,做到早发现、早预报,变有灾为无灾,变大灾为小灾。

—红外载荷透过烟雾定位火点—

余火探测对森林火灾灾后清理至关重要,世界上有许多损失巨大的重大火灾都是由于余火未彻底扑灭,造成死灰复燃。“沃天宇”方案保证无人机在任何环境(烟、尘、雾、盐)中具备极佳的远距离目标探测和识别能力,及时发现火灾隐患。无人机搭载红外载荷对火后区域进行空中勘查,及时发现存在的余火、暗火、地下火和高温残留位置,有效地防止余烬复燃。

工业级无人机飞行管理系统

实现森林网络化信息化管理

目前,林区现有防火通讯仍然存在“看不清、听不见、摸不着、救不到”等四大痛点,难以实现互联互通,森林消防专业队扑救火灾综合能力不足、森林航空消防供不应求、航空直接灭火能力不足、林区道路和阻隔系统建设严重滞后等问题也制约了森林防火工作的进行。要想充分发挥我国丰富林业资源的优势,必须将森林防火工作做到信息化、网络化。

“沃天宇”利用无人机对林区进行实时监控,将GPS技术、高清数字图像传输技术等高新技术综合应用于森林巡查,并通过体系化资源整合,建立森林资源实景模型库,提高森林火情的监测、预警能力和森林安全管理工作的自动化、信息化水平。

此外,通过多架次的无人机监测,得到火情在不同高度、角度和时间的数据,能更好地分析了解起火原因、更准确地评估火灾性质,划分火灾类型;连续获取高分辨率图像,通过系统自动对比火灾前后的相关影像,结合样地调查,可更精确地评估灾后损失,为森林纵火案的侦破工作提供科学依据;同时有利于开展火灾后的林地更新、植被恢复等工作。

应对森林火灾 “沃天宇”在行动

综上所述,无人机的应用重点解决林火的早期发现以及对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解,也可以解决传统直升机飞机巡护无法夜航、烟雾造成能见度降低无法飞行等问题,提升护林人员的工作安全性。

随着无人机在林业不同领域应用的不断深入,无人机显示出其它手段无法比拟的优越性,在林业火灾的监测、预防、扑救、灾后评估等方面必将得到广泛的应用。“沃天宇”致力于辅助林业部门建立从数据获取、通信传输、信息化应用,到辅助指挥决策的林区防火工作运行体系,为我国森林防火工作,林业经济发展做出积极的贡献。

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在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制,是文明进步的一个重要标志。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的历史是相伴相生的。

森林火灾是世界八大自然灾害之一,具有“速度快,突发性强,破坏性大”的特点,救灾处置较为困难,一旦发生火情,将迅速向四面八方蔓延,是森林安全的最大威胁。全球每年平均发生森林火灾20多万起,烧毁的森林面积约占全世界森林总面积的1‰以上,如不加强建设预防和响应机制,地球上的森林可能会被林火吞噬殆尽。

目前,国内采取的森林防火措施主要是人力巡查、瞭望塔观测、航空巡护、卫星遥感等方法,但是这些主要方法均存在着应用缺陷,造成发现难、打火难、通信难、调度难。比如:人力巡检劳动强度极大、调查危险性高,人力成本高昂;瞭望塔观测不能全面覆盖,存在死角;航空巡护容易受环境影响,成本极大;卫星遥感也是成本高昂,调度困难,需要地面付出大量的人力、物力、财力来配合进行情况核实。

相比较之下,随着无人机在民用领域的深入应用和现代信息技术的快速发展,无人机具有使用成本低、易于部署、方便、快捷等优势,在森林防火领域的应用也越来越深入。

那么无人机在森林防火方面有哪些优势呢?

无人机依托飞行控件就可以对其进行操控。由于不受交通路线限制,在续航满足的情况下,可灵活穿梭火场进行火灾火情监控,寻找高温火点、监控火灾蔓延方向、勘测火场附近危险物、搜救被困人员,为消防救援提供决策关键信息。再者无人机搭载设备可根据需求进行调整,如执行某项特殊任务,针对性地搭载所需设备,如配备彩色专业CCD任务载荷和专业红外探测任务载荷,气体探测仪等。执行多项任务时,将搭载设备进行整合,任务可同时进行。

无人机在高空对目标进行全局性拍摄,可将地面情况“尽收眼底”,同时通过宽带、数据链技术可以实现超视距控制,依据现场需求,可以从不同角度、不同的距离在不同的光线条件下进行作业,将获取的图像数据实时传回地面。为前线指挥部第一时间提供火场地理坐标(经、纬度)、火场面积、火场边界、火场火头蔓延趋势等火场态势情报,通过任务分析人员形成火场态势图并提供给指挥部,使前线指挥部迅速调配人员进行重点区域灭火工作,及时通知森林消防专业队撤离危险地区,并根据火场图像资料为消防人员提供撤离路径。对已消灭明火的区域采用制冷红外线设备对地面进行红外探测,穿透烟雾遥感到地表的温度情况,探查地下火和余火,以防止死灰复燃。

无人机本身制造生产成本相较其他灭火设备(如消防车、消防直升机等)更加廉价。同时取消人员登机、登车等过程,直接操作减少时间成本。

无人机操作简单,只需要1-2人就可以完成此类操作任务。随着相关管理条例的出台,操控无人机的飞手应考取被法律认可的“无人机驾照”,同时在执行任务过程中,切勿抱有侥幸心理,应认真对待。

操作人员遥控或航线规划执行任务做到人机分离,有效规避传统灭火救援行动中存在的短板,可确保消防官兵的自身安全,提高安全系数,降低了二次事故的发生频率。

随着无人机在森林防火领域应用的逐渐开展,无人机本身存在的一些弊端也逐渐被暴漏出来,这些短板和痛点在很大程度上限制了无人机森林防火应用的进一步开展:

现阶段无人机主要以锂离子电池进行驱动,受制于锂离子电池能量密度的原因,纯电驱动的无人机普遍存在续航时间短的问题,在实际应用中,操作者后期更加关注的是无人机的电量而非起火现场的实际环境,一旦电池电量耗尽或没有正确预留返航电量,无人机将无法正常回收导致无人机的坠毁。

森林火灾的蔓延很大程度上依靠的是起火现场的大风,同时由于森林起火导致地火点温差较大,也会进一步加强起火现场的风力,这对侦察森林火灾无人机的抗风性能提出了很大的要求。现阶段的无人机抗风能力较差,很难适应起火现场的实际恶略作业环境,使得无人机的使用体感较差,限制了无人机功能的发挥。

森林火灾的野外环境对以锂离子电池进行驱动的无人机的保障性提出了很高的要求,现场没有稳定的充电环境。纯电无人机只能在操作前预估作业时间,备足足够的电池,或者携带发电机和汽油现场发电,但发电机体积大,不便携带也在很大程度上影像了户外作业的保障性。

中科灵动航空科技成都有限公司一直致力于长航时、抗风强、保障性高的无人机的研发,经过多年技术攻关,中科灵动成功研发出2小时长航时、抗风7级、加注普通92#汽油即可飞行的灵动鹰系列油电混合无人机,这款无人机完美的解决了目前用无人机多方面的痛点,是应用于森林防火无人机的最佳选择,同时配合我公司研发的无人机车载系统-盾山智控车,可以进一步提高无人机作业效率,是应对分秒必争的森林火灾救援领域的最佳助手。那么灵动鹰无人机用于森林防火到底有什么优势呢?让我们一起来看看吧。

灵动鹰无人机具有快速实时巡查监测能力,可用于森林防火日常巡查,森林火灾火情监控和辅助救援等应急工作。通过搭载高倍变焦可见光云台、红外热成像相机,从高空角度侦查火灾隐患,监控森林火灾火情,并将拍摄画面实时传输到指挥中心,从而快速做出科学决策,尽量将森林火灾扼杀在萌芽状态,有效降低巡检成本的同时,提高了侦查监控效率,其优势主要表现在以下几个方面:

(一) 长航时,大载重,可以在7级风、小雨条件下顺利飞行

灵动鹰-15为四旋翼可折叠油电混合无人机,采用国际通用92#汽油作为动力,一次加注约2.5升,油电混合的动力来源使得灵动鹰-15油电混合无人机具有2小时以上的航时,同时充足的动力和科学的外形设计保证了飞机具有7级以上的抗风能力。整机设计将动力系统等核心部件上置,通过外壳包裹,使得整机的防雨性能大幅度提升,可以在小到中雨的情况下正常飞行。无人机的整体结构发动机位于上方,这样设计使得整机的下部空间干净利落,可以方便快捷的搭载任意载荷。

灵动鹰系列油电混合无人机通过多重安全保障机制充分保证无人机的飞行安全,避免无人机的不稳定飞行带来的二次次生灾害:

灵动鹰-15油电混合无人机配备有空中自动点火功能,当飞机检查到发动机熄火后会进行空中自动点火,该过程无需人为操控,进一步提高了飞机飞行的可靠性。

2、一级低电压报警自动返航

当无人机检查到电压过低后,会自动返航到起飞位置;

3、二级低电压报警原地降落

当无人机电压低至二级报警电压后,无人机会依靠自身锂电池中的电量缓慢降落,避免飞机由于自由落体坠地而导致损毁

灵动鹰-15油电混合无人机的油箱采用制造军用防弹背心的材质-凯夫拉经过2吨高压、150℃高温、24小时压铸一次成型,具有质量轻、强度高的特点,可以保证无人机低空坠落不破裂、不漏油。同时凯夫拉材质油箱置于无人机起落架之上,起落架会进一步缓冲无人机坠落带来的冲击力。油箱的防爆设计有效保障了无人机不稳定飞行带来的二次次生灾害发生的可能性。

(三)配套车载系统,实现即停即飞

森林火灾救援一是火点多、火线长;二是山区气候复杂、影响大;三是森林比较茂密,进入火线的道路难走;盾山智控车结合了无人机起降、储藏、运输等功能,是应用物联网、智能化装备等高新技术而打造的新型装备。盾山智控车具有防水、防尘、防潮、防雷、防磁、防震、仓内温度恒定、升降系统、一键启停、无人机一键自动回收、可车内加油等特点,应对火场各种复杂、紧急情况更加得心应手,配合强大功能的灵动鹰系列油电混合无人机,能达到快速反应,快速部署。火灾现场依托车载无人机起降平台减少无人机起飞起飞时间,无人机迅速飞向火场上空,第一时间获取火场情况为地面消防部队提供最新情报,为实施救援方案提供数据支撑。

(四)折叠设计,携带方便

收纳尺寸仅750 mm X 600 mm X 500 mm,携带方便,可轻松放入普通SUV中。搭配盾山智控车,还可以实现无人机免收纳,开车直接户外作业的优势。

无人机参与森林消防解决了地面巡护无法顾及偏远地区发生林火的问题,以及对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解。作为现有林业监测手段的有力补充,无人机显示出其它手段无法比拟的优越性,随着无人机技术的不断发展,无人机必将会在森林航空消防工作中扮演重要角色,在未来消防救援领域具有广阔的应用前景。

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