无人机直播在森林防火巡检中的应用分析

(甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州，730070)

1 研究背景

2 无人机直播应用于森林防火巡检的具体实施

无人机作为一种飞行器，可由飞控人员远程对其进行操控航行。以无人机为平台，其上可搭载一些设备和系统，能实现对相关区域远程侦察，将现场画面和设备运行数据实时传到监控中心，后台通过客户端即可查看实时视频并与现场互动并下达指示。无人机航拍直播等相关技术正是一种实现林业巡检、森林监测的新技术手段。应用于森林巡检的无人机直播平台可选择轻型无人机系列，考虑到森林防火巡查的特殊性，可在无人机上搭载高清变焦可见光相机系统、热红外摄像仪、数传系统、高清图传系统等。通过无人机搭载高清摄像头、音频模块以及网络传输模块，进行实时视频和音频数据的传输，再通过网络图传系统将视频、音频数据传回林业部门视频监控中心，实现机动灵活的视频监控，从而提升巡检等工作效率，保障人员的安全。

2016年3月20日发生于云南省澄江县与昆明市阳宗镇交界的森林火灾使得呈贡区境内有两座山头过火，蔓延至昆明市阳宗海风景名胜区。澄江县地处三湖生态城市群、抚仙湖—星云湖生态建设与旅游改革发展综合试验区，近年来对专业消防队进行规范建制、明确工作职责、加强队伍培训演练的同时，也对森林防火巡检手段进行了提升，加强了设施设备的投入配置等。该县森林防火部门于2018年底引入无人机直播技术进行森林防火巡查，并制定出技术实施方案。该方案通过遥控器、军工级智能地面站对无人机进行飞行控制。通过高清图像传输系统可将林区的监控视频实时传回地面站、指挥中心，第一时间为指挥部门提供有效的现场信息。无人机直播案例实施过程分析如下。

2.1 现场勘查

利用Google Earth影像图对巡检作业地点分区进行模拟，并进行现场勘查（图1）。

图1 无人机巡检作业地点分区模拟图

2.2 规划航线

对林区进行区域任务划分，并对划分的区域进行航线规划，也可以提前完成规划，到达现场后直接导入无人机中进行外业飞行。

2.3 外业飞行数据采集

结合地面站与飞控手的控制（图2），无人机配备可见光任务载荷或高清图传系统可在距地面10到1000米飞行高度对地面火场进行实时观察，在规划的航线进行航拍，采集林区态势情报。

图2 无人机外业飞行地面站

2.4 视频实时回传

无人机采集的视频音频信息，可接入林业监控专网，与原有的监控、指挥系统结合，实现对无人机视频信号的实时查看、存储和回放，具有图像传输、数据交互、远程控制、网络共享等功能，供各级指挥机关调用（图3）。

图3 无人机航拍视频实时回传至指挥中心

3 无人机直播应用于森林防火巡检的实施分析与评价

3.1 分析与评价

3.1.1 简捷便利

应用无人机直播技术进行森林防火巡检相对于传统人工巡检、载人飞机航拍等工作模式，更好地体现出工作方便、设备操作灵活等特色，无人机直播航拍巡检受空间影响较小，成本较低，飞行速度、方向可以变化，结合地面站设备与飞控手按规划的航线进行航拍，便可进行林场情报数据的采集。在飞行速度要求较低的情况下，无人机飞控直播是森林防火巡检的最佳选择。

3.1.2 时效性高

镀银层具有良好的导电、导热和焊接性能，被广泛应用在高质量传感、精密机械、现代电子等领域。但镀银产品多数都采用含氰化物的工艺。虽然该工艺成熟稳定，且镀层品质优良，但是氰化物的毒性大，严重损害从业人员的健康，所以无氰镀银工艺的研究与推广具有重要意义。

无人机直播巡检所用轻型无人机系列体型小巧，可以随时进行飞控直播，无需特殊的准备，硬件搭建和配置相对简单，短时间内即可实现直播拍摄，并随拍随传，使指挥中心在第一时间获得林区实时的视频、音频信息。利用无人机平台、高清4G图传系统、无人机测绘等技术系统，实现了案例地区林场动态高清音视频的回传。如若发现火情，能够实现室内指挥部应急指挥、高效应急测绘等功能，能够第一时间为地面消防部门提供火场地理坐标（经纬度）、火场边界、火场面积甚至火场蔓延趋势等火场态势情报，从而使得森林防火队合理调配人员，迅速到达火场进行重点区域灭火工作，能够在火场环境变化情况下及时根据图像资料反馈于作业人员，并提供安全便捷撤离路径保障消防人员撤离危险地区。通过可见光任务载荷的无人机还可获取森林火灾损毁评估的实时图像，对过火地区的空中观测能够获取重点区域更详细的图像数据，这为林业防火巡检、应急救灾等工作提供了有力保障。

3.1.3 针对性强

采用传统载人飞机的方式获取森林巡检信息的手段在一定程度上能满足实时监测的需求，改善了时效性差等问题，但其工作条件受制于环境，在环境恶劣或发生森林火灾的情况下飞行安全会受到严重威胁，而且维护成本较高，不能满足林业的日常化管理。而轻型无人机系列飞行高度和飞行范围便于控制，可以灵活调整拍摄区域，增强拍摄的针对性。多个无人机协同工作，可以实现拍摄主体与细节相互映衬、相得益彰。航拍应用入门较低，能对重大自然灾害、突发事件进行直播。无人机航拍不受地面场地条件限制，可提升林区防火救灾的效率。

3.1.4 可实现远程指挥

无人机采集的音视频信息通过加密微波无线专网传输至地面接收机或集成式地面站，再通过有线、4G或卫星通道传送至指挥中心，连入林业监控专网或林业指挥系统。采集的信息也可直接接入用户的专有网络，人员可灵活、可靠地进行远程访问及调度。通过专用网络可实现无人机远程控制，在几千公里外甚至更远的指挥中心实现无人机画面实时查看及无人机实时操控，可在省市及国家林业部门调看现场图像并控制无人机飞行，实现远程互动与指挥。

3.2 待解决的问题

3.2.1 技术性问题

首先，无人机技术是无人机直播的重要依托，但其自身还存在一些短板，比如机用电池续航能力问题，直播现场信号强弱问题，以及由于直播平台推流方式不同造成的直播延时等问题。其次，直播所采用的轻型无人机系列的飞行状态会受到天气等环境的影响，比如无人机飞行的稳定性会被突然的天气环境变化影响，此外，雨天进行无人机飞行及航拍也会对直播产生一定的影响。但是，任何技术性问题都会随着实践及科技的发展而逐步解决。随着5G时代的到来，无人机直播音视频信息也终将突破延时等问题，直播质量也会实现超高清。

3.2.2 法规性问题

2017年，国务院、中央军委空中交通管制委员会、公安部、民航局等陆续出台了无人机飞行管理法规，包括《无人驾驶航空器专项整治方案》《全国公安机关开展“低小慢”航空器专项整治行动工作方案》《民用无人驾驶航空器实名制登记管理规定》等。这些法规的出台标志着无人机的使用正逐步走向规范化，在某些方面也对无人机在行业中的正常使用形成了制约。但技术的进步会倒逼政府政策的调整，美国无人机法规这些年的调整趋势正说明了这点，无人机使用的法规性问题会逐步合理化解决。

4 总结与展望

在无人机上搭载高清摄像头、音频模块以及网络传输模块形成的无人机直播平台，应用于区域森林防火巡检方面的方案实施与分析，表明了无人机直播技术在林业巡检工作中起到重要的辅助作用。当消防人员开始巡查工作时，将巡查现场视频实时传输至系统监控中心，在巡逻工作过程中，消防人员能够通过图传系统记录现场画面，如有需要，监控中心可开启音视频的实时传输；当森林防火巡检遇到紧急突发事件或基层人员无法解决的问题时，巡查人员可以通过图传系统向监控中心报警求助，上级部门的执法处理意见和调度指令可对现场人员进行实时传递，指导现场执法工作，及时有效处理突发事件和复杂事件，从而保障森林消防工作的顺利完成。使用无人机直播技术在对交通条件差、危险性高的地区进行可燃物调查、野外火源监控、森林防火巡护、森林火灾扑救指挥和灾后调查评估等方面都具有重要意义。所有新生事物的发展都会经历逐步发展成熟的过程。尽管无人机直播目前还存在一些待完善的问题，但是瑕不掩瑜，随着技术进步、时代发展与长期有效实践，这些问题会得到有效解决。