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  无人机应用
固定翼无人机应用于森林应急监测
发布时间:2014-02-15 | 浏览:3749次关闭此页

      航空与航天是20世纪人类认识和改造自然进程中最活跃、最有影响的科学技术领域,也是人类文明高度发展的重要标志。

      人类在征服大自然的漫长岁月中,早就产生了翱翔天空、遨游宇宙的愿望。在生产力 和科学技术水平都很低下的时代,这种愿望只能停留在幻想的阶段。虽然人类很早就做过种种飞行的探索和尝试,但实现这一愿望还是从18世纪的热空气气球升空开始的。

 

         固定翼无人机应用于森林应急监测防火

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 西安东锐航空科技有限公司
                2014年6月
 
 
 
 
目录
第一章 概述
1.1 项目背景
1.2 森林防火的意义
1.3 森林防火应急监测无人机系统研发的依据
1.4 森林防火应急监测无人机系统研发范围及内容
1.5 结论
第二章 无人机简要介绍
2.1 无人机概念及系统组成
2.2 无人机分类
2.3 国际前沿无人机发展现状
2.4 国内无人机发展现状
第三章 森林防火的现状分析
3.1 国外主要国家森林及火灾简况
3.2 我国森林资源的地理(区)分布及特点
第四章 配置无人机应用于我国森林防火的可行性
4.1无人机在应急减灾监测的应用价值
4.2推行科技信息化应急决策管理 适应当前应急抢险及时和实时性的要求
第五章 无人机应急应用于森林防火的重要性
5.1 国外无人机军民应用简况
5.2  国内无人机发展和应用概况              
5.3 我国森林防火应急监测信息化的紧迫性和重要性
第六章 无人机森林防火总体方案
6.1 系统组成和工作原理
6.2 飞行平台的选型
6.3 系统主要技术性能指标
6.4 地面数据信息处理系统
6.5 任务载荷系统
6.5 系统操作培训
6.6 系统维护
第七章 投资估算及效益分析
7.1 投资估算
7.2 效益分析
第八章 风险分析及控制
8.1 硬件风险
8.2 软件风险
8.3 风险控制
第九章 项目发展前景及意义
 
森林大火每年都有发生,据有关资料显示,2010年1至6月份全国共发生火灾73317起,死亡656人,受伤271人,直接财产损失79290.7万元,另外,发生刑事放火577起,死亡58人,受伤18人,直接财产损失1976.2万元。
 时间
中国历年森林火灾简况
森林火警次数(次)
森林火灾火场总面积(公顷)
森林火灾经济损失(万元)
森林火灾扑火经费(万元)
森林火灾伤亡人员数(人)
森林火灾受害森林面积(公顷)
森林特大火灾次数(次)
重大森林火灾次数(次)
2000年
 
 
 
 
2001年
 
2002年
 
2003年
2004年
2005年
 
2006年
2007年
 
2008年
 
 
 
 
2009年
 
 
 
 
 
 
1 本报表数据来自《2007中国林业统计年鉴》 《2010中国统计年鉴》 《2002中国林业统计年鉴》 《2005中国环境统计年鉴》 《2007年中国环境统计年鉴》 《2004中国林业统计年鉴》 等
 
近年来国际上把无人机应用到各个领域执行应急任务越来越广泛,就无人机在森林火灾应急信息监测中可以做到空地协同,通观森林火情,清楚实时的把握整体态势,在森林动态应急信息管理中具有其它方式不可比拟的优势。
 
1.2森林防火的意义
森林防火具有重要的生态意义、社会意义和经济意义。
 
(一)森林防火是保护自然资源的需要
森林中蕴藏着十分丰富的野生动植物资源.特别是在大面积国有林区、自然保护区及风景名胜区,分布有多种古树名木、名花异草及珍禽稀兽.所有这些都是人类不可多得的宝贵财富.然而,森林火灾能使这些宝贵资源付之一炬.因此,防止森林火灾就是保护自然资源.


(二)森林防火是保护生态环境的需要
森林是陆地上下垫面最高、范围最大的生态系统.森林是人类及野生动物赖以生存的良好环境.众所周知,森林在维持和保护生态环境方面具有十分重要的作用.然而,森林火灾会使森林的这些功能减弱,甚至消失.因此,防止森林火灾就是保护生态环境.

(三)森林防火是保护森林发展林业的需要
森林火灾是森林三大自然灾害之首,防止火灾就是保护森林.森林是发展林业的基础,没有森林就没有林业.国家为了保护现有天然林,制定了严格控制对天然林采伐的政策,并由国家财政增加对林业的投入,为我国林业的发慌提供了保障.然而,森林火灾能在短时间内烧毁大片森林,不利于林业经济的发展.因此,森林防火是保护森林资源和发慌林业事业的基础工作.

(四)森林防火是维护林区社会安定的需要
在林区,森林防火关系到千家万户.森林是林区人民赖以生存的物质基础.森林火灾会使森林遭受破坏,甚至消失,给林区人民生产生活带来困难.另外,森林火灾还会直接威胁林区人民的生命财产安全. 1987年大兴安岭特大森林火灾,不仅造成了200余人死亡,同时使5万余人无家可归,这些人的衣食住行等成了非常严重的社会问题.另外,目前林区经济不景气,有些不法分子,为了眼前的利益,采用放火烧林的手段进行开荒种地.因此,森林防火不仅要防止意外因素引发的森林火灾,而且还要同少数不法分子作斗争,防止其故意纵火,维护林区社会安定。
 
1.3森林应急防火无人机研发依据
无人机应急监测—高科技信息化建设的需要
(1)《中国的减灾行动》白皮书
(2)要加快遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信技术的应用以及防灾减灾技术成果转化和综合集成,建立国家综合减灾和风险管理信息共享平台,完善国家和地方灾情监测、预警、评估、应急救助指挥体系。
-------摘自胡锦涛总书记在两院会议的重要讲话
(3)要坚持兴利除害结合 防灾减灾并重 治标治本兼顾 政府社会协同,全面提高我国应对自然灾害的综合防范与抵御能力。
-------摘自胡锦涛总书记在汶川地震纪念一周年的重要讲话
(4)对重大自然灾害监测于防御,要重点研究开发应急处置的关键技术,森林火灾 溃坝 决堤险情等重大灾害的监测预警技术以及重大灾害综合风险分析评估技术。
-------摘自《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》
(5)加强预警监测和应急响应,及时发布高森林火险预警,及时启动应急预案,精心组织、科学扑救森林火灾。
-------摘自 森林防火指挥部网站
(6)第九条 国家支持森林防火科学研究,推广和应用先进的科学技术,提高森林防火科技水平。
第十七条(二)森林火灾的预警、监测、信息报告和处理;
           (三)森林火灾的应急响应机制和措施;
---------摘自《森林防火条列》
 
(7)信息化建设在森林防火中发挥着重要作用
      信息化是当今世界的重要时代特征,是推动经济社会变革的重要力量。贾治邦局长、国家林业局党组高度重视林业信息化建设,将其提升到关系林业工作全局的战略地位。
森林防火紧紧围绕林业信息化建设,强化预警、监测、指挥调度及处置突发事件等关键环节,全力推动森林防火信息化进程,不仅促进了森林防火由传统经验向现代科学、应急处置向综合防范、办公自动向电子政务的战略转型,而且确保了森林防火在科学发展的轨道上前行。----------摘自 国家林业局(防火办)                        
 
1.4 森林防火无人机系统研发范围及内容
森林防火就是防止森林火灾的发生和蔓延,即对森林火灾进行预防和应急补救。预防和监测森林火灾的发生,运用科学技术手段,对其最大限度地减少火灾发生次数和火灾发生后迅速、准确的监测火势情况,建立严密的监测指挥系统,才能科学有效的安排扑火计划,最大限度地减少火灾损失。
本报告旨在通过对当前无人机发展及应用情况进行研究,结合森林应急防火现状的特点,提出无人机应用于森林火灾应急监测的可行性,并根据我国森林分布的特点、管理现状、需求,总结了无人机应用于实战中的实时信息监测的价值,对无人机应用于森林防火等监测、监管、应急反应的必要性进行研究,并提出了在森林防火应急工作上配置无人机用于信息化监测的建设方案。
 
1.5 结论
(1)中国是世界上自然灾害种类最多 活动频繁 危害严重的国家之一。我国森林资源较为贫乏,又是森林火灾多发国家。1950年-2007年,我国平均每年发生森林火灾22566次,年均受害森林面积近97.75万公顷。为扑救林火耗费了大量人力、物力和财力, 森林火灾对森林资源和生态环境的破坏所造成的损失难以估量。
目前,国外森林防火和其它自然灾害应急中广泛的应用了航空类高科技信息技术, 但国内在信息化技术方面的应用还比较滞后,特别是在低空空地信息化方面起步比较晚。
应急抢险实时监测为指挥决策层及时提供现场全局实时信息是处置突发事件的关键,森林防火应急监测无人机系统将在此环节上产生非常大的价值。
无人机经过了几十年的发展历程,从技术角度看全球军用无人机已经比较成熟。最近几年无人机发展成爆炸性的增长,主要是其具有成本低,易操纵,具有高度灵活性,能够携带一些特殊的设备从空中完成特殊任务,比如空中监测,空中监视,空中转信,空中喊话,紧急救援等。在执行特殊任务时,一般不会造成人员伤亡,生存能力强,机动性能好,使用方便。从现实情况可以看到无人机在处理自然灾害、事故灾难应急监测以及社会安全事件等方面已经发挥出了其重要作用。

 

第四章 配置无人机应用于我国森林应急监测防火的必要性-----空地协同,通观森林火情
4.1无人机作为侦察 监测的应用价值
随着无人机的发展,无人机正逐步受到各国各行业的极大重视。与载人飞机相比,无人机具有如下优势:
(1) 无驾驶人员生命危险。
(2) 实现快速响应,在第一时间到达现场,迅速展开作业
(3) 担任卫星检测到热点后快速核查工作,以使卫星监测信息得到最快速的反应
(4) 可在高危(有毒、辐射、火灾、爆炸等高危)环境下工作。
(5) 采集现场视频、风速等数据,并及时传送到指挥中心,供指挥者进行判断和决策
(6) 跟踪事件的发展态势,帮助指挥中心实施不间断指挥处理
(7) 可执行多架次昼夜更提飞行任务,低空飞行监测
(8) 进行空中喊话,传递政府领施救信息
(9) 起降条件不受地域限制(滑跑弹射 手抛(微型))
(10)高机动型,可大范围在森林区域进行防火预警、侦察
(11)能够实现通信中继功能(中大型无人机),快速恢复现场局部通信
(12)参与灾后重建,提供有关地理及气象相关信息
(13)飞行成本低易操作、易维护 
无人机侦察 监测系统在信息采集实时性上的特点
1:时间性    2:真实性    3:准确性    4:全局性    5:客观性
 
4.2推行科技信息化应急决策管理 适应当前森林火灾应急监测实时性的要求
 
(1)如何将高科技信息监测手段应用到森林资源监测,对火情早发现、早预报、早扑救,变有灾为无灾、变大灾为小灾已成为森林防火工作的一项迫在眉睫、亟待解决的重大课题。 
(2)如何解决森林防火的问题,又成为林业工作的重中之重。目前,国外森林防火中应用了较多的新技术和新设备,运用卫星进行资源普查、无人机森林火场监视都已经比较成熟,而我国使用无人机系统对森林火情监测则还是初始阶段。
(3)“无人机森林防火监测系统”避免了原始人工了望观察火情的局限,实现了林区管理信息化,第一时间为决策者提供现场信息资源,极大的提高了工作的效率,为减少国家资源损失保护人民生命财产安全起到很大的作用。
(4)无人机可以实时地在空中对林区进行监测,及时发现火情、报告火场位置、地面人员通过接收来自无人机的数据,随时掌握火场动态信息,采取相应的行动将火灾消灭在初期;
(5)无人机可以按预定航迹对林区进行空中巡查,并将空中巡查获取的图像数据实时传回地面测控站,地面测控站将实时图像通过网络传给防火值班部门;对于可疑点或区域,通过遥控指令可改变无人机飞行航迹及飞行高度进行详查,详查图像通过无线链路实时传回地面;对已出现火情的地区进行空中火情态势观察,灭火指挥部门通过无人机实时传回的信息迅速有效地组织、布署灭火队伍,提高灭火作战效率,防止救火人员的伤亡。
   (6)森林防火部门配置无人机应用于巡查 灾害应急动态监测,并建立一个信息化的应急队伍,对提高森林管理 灾害应急处理 增强特殊区域森林灾害快速反应,可以更好更科学的保护国家和人民财产损失,是有必要和迫切的。
综合我国森林防火空间信息化建设的需求现状,我公司特提出固定翼无人机森林巡查防火监测的信息化系统技术方案。
 
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