无人机或是森林防火难题良方

        警用装备网讯： 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。

　　一、我国森林火灾形势严峻18年秋防责任重

　　据国家统计局发布的2017年《中华人民共和国2017年国民经济和社会发展统计公报》，2017年我国全年共发生森林火灾3223起，森林火灾受害森林面积2.5万公顷，森林火灾数量比2016年增长了58.5%，受害森林面积是上一年的4倍。自2008年起，我国森林火灾发生数量连续9年呈下降趋势，但2017年灾情数量、受灾面积和损失陡然上升，2018年的森林防火工作受到各级领导的额外重视，森防部门责任巨大。

　　尽管各部门对森林火灾严加防范，林火仍然时有发生：2018年5月20日，云南省大理市着名景区苍山发生森林火灾；6月2日，内蒙古自治区大兴安岭原始林区发生接连发生森林火灾，出动上万人次参与救火。

　　与此同时，世界各地也遭受着森林火灾的危害，2018年7月，希腊、加拿大相继发生森林火灾，造成巨大人员伤亡和经济损失。可见中国、乃至全球的森林防火形势均十分紧张严峻。

　　一年烧掉几百亿 森林防火难题何解？无人机或是良方

　　2017年俄罗斯大火蔓延至我国大兴安岭

　　二、森林起火成因99%是人为

　　森林起火原因分为人为和自然因素，目前国内森林火灾约99%由人为因素引起，其中由于开垦烧荒、野外吸烟、上坟烧纸、林场工人操作不当引起的火灾占大多数。

　　森林火灾受气候、气象、地理环境等因素的影响，存在“难预防，难发现”的特点，一旦起火，火势将在林区中迅速蔓延，造成难以估量的损失。因此，森林防火必须做到全面、细致、及时，减少人为因素，尽早防控火情，最终目标是消灭人为因素引起的火灾，及时发现和扑灭自然因素引起的火灾。

　　三、国内防火工作现状

　　在2018年9月11日公布的“国家林草局编制规定”中，明确了由森林公安局负责防火工作的要求，必要时，可以提请应急管理部，以国家应急指挥机构名义，部署相关防治工作，充分体现了森林防火的重要性和联动性。

　　我国自20世纪60年代初就确定了“预防为主、积极消灭”的八字方针，将预防林火放在保护森林的重要位置。森林防火分为每年3月15日至6月15日的“春防”，和每年9月15日至11月15日的“秋防”，这两个时间段林区普遍气候较为干燥，风大雨少，是最容易发生火灾的季节，因此防火期内林区禁止一切许可外的野外用火，防火期内违反相关规定，严重时可能会承担刑事责任。

　　森林火灾动辄需要上千人次参与救援

　　1987年大兴安岭“5·6特大森林火灾”之后，我国持续加强防火建设，不断探索先进技术在防火工作中的应用。全国建立了以防火了望台、防火公路、防火隔离带、防火物资储备库、森林消防车辆、扑火机具、电台等设施和设备为主的防火硬件体系，重点区域实现全天候、立体化监测，卫星遥感、航空巡护、视频监控、高山了望、地面巡逻和雷电监测等技术多效合一。

　　2016年12月，国务院批复实施《全国森林防火规划（2016-2025年）》，将投资450.95亿元，通过实施林火预警监测系统、通信和信息指挥系统、森林消防队伍能力、森林航空消防、林火阻隔系统、森林防火应急道路六大建设任务提质增效。其中，航空航天防火是日趋成熟、发展迅速的防火救火新手段。

　　四、航空航天防火的应用

　　航空防火，即将航空飞行器应用于森林防护工作，分为载人飞机和无人驾驶飞行器两种，我国已初步建立了国家森林火险预警体系，全国形成以北方、南方两个航空护林总站为核心，以各航空护林站为骨干，较为完备的森林航空消防体系，开展航空护林的省（区）已达到19个，租用飞机数量近300架次。

　　航空护林已在我国应用了60余年

　　然而，我国航空护林工作大部分停留在航空救火，主要使用载人飞机，采取从空中播撒灭火剂、洒水等方式灭火，或协助人员到达和撤离火场。在预防森林火灾上的应用较少，主要集中为不定期的载人直升机飞行巡视，缺少系统的航空防火方案和专业人员，飞行事故时有发生。

　　纵观国际航空护林的发展方向，更集中在无人机在航空护林中的应用，通过使用无人机加强对森林的日常巡查，及时发现险情，维护防火设施；大幅减少人员在巡护和灭火过程中的实地参与，保障护林人员的安全，降低了综合成本。

　　在航天方面，我国在北京、昆明、乌鲁木齐、哈尔滨等重点区域已建立了卫星林火监测地面站，运用卫星遥感数据监测森林情况，但卫星部署机动性差、投入高，目前难以覆盖全国林区。

　　五、通信指挥保障：“耳聋眼瞎”老病根

　　通信指挥系统是森林防护的另一大重点工作所在，由于森林火灾“蔓延快、蔓延广”的特点，防火和火情信息的快速通报和及时更新十分重要。目前我国已初步建成以超短波通信网为基础，以卫星通信和机动通信为补充的通信系统，森林防火通讯覆盖率达70%。

　　全国建立了国家到各省的基础网络、指挥调度系统和业务管理系统，基本实现了信息快速上传下达和火情“早报告”，但仍主要依靠人工进行层层传达工作，智能性和即时性不足。

　　结合目前森林防火和通信需求，建立无人机森林防火巡查及通信体系，是最适合我国森林防火事业的发展方向。

　　六、无人机防火体系应用前景

　　(一)、无人机森林防火原理及流程

　　无人机，即无人驾驶飞行器，可以代替人力，从空中对森林进行监控，实时发现起火点；通过装载不同的任务设备，如摄影摄像、红外热成像、多光谱等装置，可以获取不同维度的森林信息。

　　无人机自主飞行 脱离人工作业

　　目前国内众多的解决方案中，“天宇经纬”提供的无人机云平台针对森林防火大范围、强实时、高可用、早预判等需求，提供包括飞行采集、数据分析、险情分发、指挥联动为一体的森林防火解决方案。

　　通过这套系统，无人机能够代替地面和航空护林员，自主飞行既定线路，或在地控人员的远程操作下，变换不同角度和路线监控森林。区别于传统的无人机通信，“天宇经纬”森林防火方案采用中国联通优化的专用网络，减少了通信链路建设投入，避免以往技术手段“人追飞机跑，十里就失联”的通信窘境，保障拍摄的影像和数据实时传回指挥调度系统，再经过系统智能处理分析，自动预警可疑险情位置；如果遇突发情况，险情信息将被直接分发给林区中的工作站、巡逻车和巡防人员，迅速调动响应力量，采取紧急行动。

　　(二)、无人机森林防火效果评估

　　1、优势

　　1.1无间断监控，安全高效

　　无人机在森林防护领域已应用了近10年，一直以来受制于通信链路的距离限制，无法做到人机真正分离；架设基站供给通信的成本过于高昂，难以实现。

　　通过“天宇经纬”提供的无人机云服务，基于对现有运营商通信基站的优化，为无人机提供测控网络，做到了实时传输，实时控制。仅单架次就可以日常巡视数千平方公里森林，一旦有森林火灾发生，指挥站可以通过无人机，实时观察到火场情况，联动周围场站灭火，减少人力参与，避免遗漏，安全高效。

　　1.2智能安防，科学数字化预警系统

　　无人机通过网络测控系统、地理信息系统、定位系统和主动回报系统，能够通过分析地形，天气，森林分布疏密程度等情报，智能化自动预警森林火灾，准确定位火灾范围坐标，并通过数据成像和热成像等技术，分析火源、火势等现场信息，为指导消防指挥部有效灭火提供数据支持。

　　1.3成本低，耗时短

　　无人机采用新型复合材料，经久耐用，能适应多种作业条件，机体使用寿命长。用无人机进行森林防火，可以及时发现，及时扑救，所耗成本低。天宇经纬无人机平台最大速度可达到180KM/H，续航5-10小时以上，对比普通森林防火措施，可以在单位时间内，巡查更大面积的森林，更频繁、更高效地巡视森林，更快速地到达火场。

　　1.4适用范围广，不惧条件恶劣

　　森林巡防条件比较恶劣，现有基层护林工作存在“人员年龄大、工作环境苦”的现实，一旦发生险情，人力难以在第一时间到达。无人机可以穿过滚滚浓烟，到达起火现场，无论阴雨、浓雾、晴阴、白天、夜晚均可以得到清晰的监测成像结果。

　　1.5现有机场基础设施完备

　　我国主要林区护林站现已建有森林机场，有相关人员编制，基础设施较为完善，可直接作为无人机起降和维护场地，节约土地资源及建设成本。

　　1.6清晰成像，数据收集准确

　　无人机通过搭载不同任务载荷来满足不同监测需求：通过高清晰度，高分辨率的相机、红外线成像仪等，收集到准确有针对性的数据，经过系统演算和模拟，形成高清的图像信息和准确的火险数据，建立森林资源实景模型库，精确定位火点坐标，快速抵达救火现场。还可以进行数据模型对比分析，分析林木长势和动物分布情况等。

　　1.7操作简便，程序化处理

　　智能化操作，覆盖巡检、护林、救灾全流程。被监控区域、固定控制站、移动控制站，三点信息实时传输，防火救火流程程序化。日常巡检信息系统自动记录存储，遇险直接分发通报，方便部署各部门紧急救灾。

　　1.8专用低空测控网，避免野外架线

　　无人机飞行普遍受限于测控半径，无法远途飞行；数据传输、处理，耗时低效；实时直播、快速成图，难以实现，制约应用价值。

　　“天宇经纬”利用覆盖全国的移动通信网络基础设施，选择山区林区地势较高、通视良好的通信基站，优化为无人机专用低空测控站，减少了野外架线投入和环境破坏，受地形和天气干扰小，信号更好，数据传输快速准确。紧急情况下，无人机也可以成为空中中继站，应急通信可以得到保障。

　　此外，无人机在森林养护和病虫害防治等项目上也有广阔的应用前景：通过搭载多光谱相机、倾斜摄影相机等设备，能够获取林木长势信息和建立3D森林模型，便于林业部门更高效地管理森林资源。

　　2、无人机防火发展与挑战

　　2.1续航时长

　　无人机代替人工作业的优越性之一在于续航时长，先进的技术和能源在不断刷新民用无人机续航里程和时间。天宇经纬（北京）科技有限公司，是国内领先的无人机行业应用解决方案提供商，已在云南、陕西、广东、新疆、甘肃、河北、山东等地多次实现常态化、全自主超视距飞行，单架次航行5~10小时，极大地增强了行业实际应用的工作效率和应用价值。

　　2.2飞行安全

　　使用无人机的基础是飞行安全，保障无人机自身飞行安全，加强无人机空中秩序系统的完善，是无人机领域不变的发展方向。“天宇经纬”已经在云南高原山地，实现70+架次安全零事故飞行，累计航程超过20000公里，能够有效的保障飞行操控和安全航行秩序的稳定。

　　森林防火无人机时代已来

　　未来是人工智能时代，无人机作为人类智慧在天空中的延伸，与森林防火领域有很高的行业契合度，和多层次的应用空间。“天宇经纬”所提供的无人机森林防火解决方案，不仅可以保护森防设施、预防森林火灾的发生，及时发现起火点，避免火势蔓延；还可以有效协助处理森林火情、防治病虫害，协助林业部门更加智能化、科学化、体系化地保护森林资源。

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