森林辅助灭火无人机
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【摘要】森林火灾具备突发性、蔓延速度快、侵害水平高等特点，特别是树冠火，蔓延速度极快，造成的危害程度极高，这是最严重的森林火灾类型。建立针对高效扑救树冠火的体系迫在眉睫。而随着现代无人机技术不断发展与创新，使用无人机具有造价低、性价比高、无伤亡风险、生存能力强、在森林灭火过程中更便于使用的特点，实现了全天火情监测，火势监控，及时灭火等功能。所以通过建立无人机辅助扑救树冠火体系，从而实现最及时有效的扑救。
【关键词】无人机 森林灭火 树冠火
1森林火灾的发生
导致森林火灾的三个条件：一是物资基础即可燃物;二是火险气候条件;三是火源。所述三个条件同时存在才会发生森林火灾。所以森林爆發火灾是可以提早预防的。
森林火情按照不同的类型可分为林冠火和地下火以及地表火。地表火：火沿着低空逐步蔓延，随之烧毁地面，枯枝，燃烧暴露在地面上的树根。大约94%的森林火灾。地面火力迅速蔓延，通常是几百米至1000米/小时以上，燃烧程度不均匀，经常离地，危害较小。火点沿风长或三角形;稳定的地面火灾，蔓延缓慢，只有几十米/小时，通常会烧遍了所有地面，“高寒”的水平较低的树枝也被烧毁，燃烧时间也很长，高温严重，火灾痕迹严重。树冠火：火焰会随着树冠蔓延，主要是由在大风作用下的地面火灾导致的。它的损毁程度很强，能烧毁树叶、树枝和地面上的笼罩物等，烟柱通常可达数公里，不易扑灭，温度大概在900°C，约占森林火灾的5%。根据树冠火的传播速度和危害程度可分为两类。缓进的树冠火又称遍燃火，速度相对较慢，顺着风向5～9公里每小时，树冠火与地表火并排上下，其危害程度是森林火灾中最严重的。极速燃烧蔓延的树冠火又称狂燃火，传播急速并向前跳跃，顺着风向达到9～24公里每小时，地表火总是被树冠火远远的抛在后面，形成两股火，燃烧轨迹为椭圆形。地下火：通常也叫做泥炭火和腐殖质火。这类火是在地面下燃烧起来的。表面上看不到火焰，只看到烟雾，传播速度很慢。它每小时只有4～5米。它的燃烧可以连续几天，几个星期甚至更长时间。燃烧到矿物或地下水层。它的破坏性强，不易熄灭。约占森林火灾比例的1%。
森林自然保护区若发生火灾将会造成及其严重的后果。森林火灾不只直接烧毁树木，导致森林面积的骤减，还严重的破坏到森林构造，导致森林生态系统不在均衡，同时引起空气的污染，对人民的生命财产造成威胁。据国家森林消防指挥部办公室统数据显示计，在2018年全国共发生了2478起火灾。
2我国无人机在森林灭火应用的现状
2.1全天候火情监测
固定翼无人机可通过加载高分辨率可见光、红外摄像机等在林区进行空中巡逻，并可根据预定飞行路径在林区进行空中巡逻，并将采集到的图像数据实时传输回地面监测站。图像数据通过网络传输到消防值班部门。便于及时发现火情。
2.2火场态势实时监控
实时获取火情信息，及时为消防人员提供最佳信息。同时，无人机机身可配备风向、风速仪等设备，采集火灾全区域图像、火灾燃烧程度、火灾风向和风速，协助指挥人员判断火灾范围、发展趋势。
2.3远距离中继通信
森林地形复杂，信号弱。运用副航行平台携带中继通讯设施，能够保障通信线路的疏通，利于任务地域通信系统的快速建立。
2.4辅助应急救援
通过集成空中摄影模块，能够完成火灾场景的应急测绘，为消防和救援提供强有力的支持。同时，语音和放大模块可以集成在无人机上传输指令。在火场的复杂环境中，能够完成高空指挥。通知灭火器及时疏散危险区域，提供疏散通道，无人机协助抛绳或携带相关设备，为消防员开拓救生通道。
2.5其他运用形式
目前，在森林防火和消防中应用最广泛的无人驾驶飞行器仍然是火灾探测和情报收集，但也有一些新的尝试。例如，运用化学助燃剂放射化学火剂构成防火带，在指挥人员的控制下发出火种炸弹，携带增雨火焰进行人工增雨等。从目前的技术水平和使用手段的角度出发，将遥感监测手段与卫星遥感监测手段、载人飞机巡查监测手段、地面巡检手段和人工巡逻防护手段有效地联合起来。综合监测网的形成仍然是主要的发展趋势。
3森林辅助灭火无人机
为了避免森林火灾的爆发，必需了解森林火灾的发生规律，运用科学技术手段。最大水平上减少火灾的发生。森林火灾具备突发性、蔓延快、危害程度高等特点，特别是树冠火，是危害严重的森林火灾类型。如果发生危险，人力很难首先到达。如果发生危险，人力很难首先到达。由于树冠火蔓延速度极快，造成的危害程度极高，因此对树冠火的及时扑救至关重要。扑灭树冠火最为有效的方法有自然依托扑救即在自然依托内侧伐倒树木点放迎面火和伐倒树木建立隔离带。
森林辅助灭火无人机针对扑救蔓延极快的树冠火，在救援人员未到达或者无法接近的时候，辅助无人机通过砍伐一定安全距离外的树木建立阻燃线。在砍伐树木时，人为远程操控，无人机的机器手臂固定在树干上目标位置的下方，油锯锯刀锯倒目标树木，同时喷洒阻燃化学药剂。以防止树冠火的蔓延，控制火势。
4结语
未来必定是人工智能的时代。无人机作为人类智慧在高空的延展，具备与森林防火范畴十分相适应的高度产业化和多层次应用空间。
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