無人機應用方案分享——固定翼無人機森林防火

一、森林防火監測現狀、需求

當前我國的火情瞭望、監測體系不健全，火場通信聯絡不暢，防火道網密度過低，森林航空消防覆蓋面不廣，機源緊缺，缺乏夜航和低能見度條件的飛行能力，遠不能滿足實際工作需要。而無人機具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測，成本低、機動靈活等特點，對氣象的要求低，且沒有機場、飛行員及飛機保養等費用的支出，使用維護成本相對有人機低很多。

森林防火無人機的應用重點解決了在地面巡護無法顧及的偏遠地區發生林火的早期發現，以及對重大森林火災現場的各種動態信息的準確把握和及時了解，也可以解決載人飛機巡護無法夜航、煙霧造成能見度降低無法飛行等問題。作為現有林業監測手段的有力補充，無人機顯示出其它手段無法比擬的優越性，在林業火災的監測、預防、撲救、災後評估等方面必將得到廣泛的應用

本固定翼無人機森林防火系統以遠距離森林火情監測為主，將長距離無人機飛行技術、GPS技術、高清數字圖像傳輸技術以及航測遙感等高新技術綜合應用於森林資源管理。

二、無人機監測系統技術路線

1、獲取林區地表植被照片

對森林管理區域進行完善的飛行航線規劃，通過搭載單反相機的無人機平台進行航拍，可取得高解析度的航拍圖像。通過後期的檢查對林區現狀進行辨識，可對林區進行細緻的觀察，進而判斷出哪些區域存在隱患。

獲取的地表照片以及火情照片還可以作為後期火情偵查系統的留存數據,輔助後期林業防火規劃.

優點：圖像的解析度高，細節清楚，可放大縮小進行詳細觀察；辨識的速度快；對有問題的地區能提前預防.

2、高清視頻回傳/錄製

對林區進行完善的飛行航線規劃，通過無人機搭載可見光高清攝像機進行航攝，可取得高清航拍視頻，通過數字圖像傳輸設備，向地面回傳高清晰圖像，並實時記錄、錄製高清視頻資料, 輔助搶險救災指揮決策。

目前圖傳系統能保證10km左右高清視頻回傳,同時對80-120公里視頻數據進行錄製保存,以備指揮中心調用,輔助決策.

如下圖可簡單標示以上兩種監測手段的使用構成:

三、建議採用的綜合技術方案

該固定翼監測系統通過對以上技術方案的分析，制定綜合的應用方案。

固定翼同時搭載航拍相機和高清攝像機,同時作業獲取林區/火場的照片和視頻,用於地面作戰指揮輔助決策.

方案實現如下圖示：

四、無人機系統有如下優點：

1. 巡查覆蓋面積大、巡查精度高和超視距自動駕使

固定翼飛機單次起降覆蓋範圍為80-120公里，巡查航線偏移小於5米，高度偏移固定翼小於10米。實時視頻觀測可達到8--15KM。 通過錄像以及航拍留存數據可達80-120公里。

2. 快速反應，應急機動性強

機動性強：可按照固定航線執行巡查任務，也可以在空中臨時變更飛行航線。

3. 能夠高清晰度實時回傳巡查圖像

無人飛機可攜帶1080P高清晰攝像設備，通過數字圖像傳輸設備，向地面回傳高清晰圖像，並實時記錄、錄製高清視頻資料。

4. 險情現場回饋，輔助搶險救災指揮決策

可以進行高精度火場定點盤旋，實時將火情傳回控制中心，通過高精度熱成像反饋，穿透煙霧發現高溫火點，對指揮撲滅並阻止蔓延有著極其重要的意義。

5. 人機分離安全性高

飛行安全度高相比有人駕駛飛機而言，無人機飛行對人員是安全的，就算出現極端天氣造成飛行事故，飛行對地面所造成的二次災害幾乎可降低到零。

6. 飛機造價低，維護方便

無人飛機造價相對有駕駛飛機而言，其生產成本僅為5-15%，飛行成本僅為1-5%，由於零部件使用規範化，標準化，其維護也非常簡單，定期更換即可滿足安全飛行要求。

特別是在森林火災發生時火場上空能見度極低，即使是航護飛機能達到火場上空，觀察員也無法詳細觀察到地面火場情況，而在這種情況下飛行又存著安全隱患。無人機能夠克服航護飛機的這一不足，通過搭載攝像設備和影像傳輸設備，可隨時執行火警偵察和火場探測任務.

五、方案設備組成

1、飛行平台

中雲圖F8電動固定翼無人機

中雲圖F8電動無人機採用V型尾翼，發動機後推式的布局，氣動效率高，組裝快速便捷，運輸方便。整個飛機的機體採用先進的複合材料加工工藝，結構強度大，使用壽命長，外形美觀。

中雲圖F8電動無人機使用了雙發電動引擎，飛行載荷重、時間長，抗干擾性能強。該型無人機可根據用戶需要，採用彈射起飛，滑跑/開傘降落等多種起降方式。如果採用彈射起飛，開傘降落，對起降場地幾乎沒有要求。

技術指標：

2、相機

佳能5DS（固定翼用）

史

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