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助力森林灭火,科技能做些什么?
来源:互联网   发布日期:2020-04-07 13:27   浏览:1032次  值班编辑QQ:点击这里给我发消息

◎ 科技日报记者 华凌

清明节前后,森林防火形势严峻。尽管四川凉山西昌森林火灾终于扑灭,但造成19人不幸遇难。人们在沉痛哀悼之余,不禁要问:今后,高科技手段能在森林灭火中发挥什么作用,能否最大限度减少人员伤亡和财产损失?带着这些问题,科技日报记者采访了业内相关专家。

高空探查:绘就火场3D态势图

森林火灾的消防救援一直是世界难题。

“首先,因为森林火灾往往发生在气候干旱、气温较高的季节,加之一些林木富含油脂,积累不少林下可燃物,再加上火借风势,往往火势很大,扩散快,点多面广。而且不少森林火灾发生在山区,地形崎岖,交通不便。此外,在山区林火可能发生爆燃,特别是在陡坡、山脊、草塘沟等特殊险境地形中,极大增加灭火的危险性。”中国低空安全研究中心主任、中国无人机产业创新联盟副理事长孙永生博士在接受科技日报记者采访时说。

“针对森林消防中的‘看不清、听不到、无法触摸、盲区多、危险性强’等痛点,无人机犹如‘侦察兵’,可以飞到消防员无法到达之地,展开全面无死角侦察,一旦发现燃点,迅速报出准确坐标,辅助决策者进行指挥调度,快速执行精准救援计划。”孙永生表示。

孙永生介绍,救援期间,复合翼无人机可飞到火场高空执行火势火情侦察任务,通过挂载的三轴吊舱,清晰稳定地将火场态势拍摄下来,包括准确的地理信息、风力风向信息、火情火势信息、人员分布信息等,生成3D态势图实时传至指挥中心,供指挥人员快速掌握火情火势分析预判,为制定救援方案和扑救计划提供重要数据支持。

清明前夕,北京延庆区举行了一场特殊的森林防火实战演练,参与无人机应急救援的创新企业蓝天飞扬经理杨诺介绍说,“在实际操作中,率先用无人机飞到现场,进行航拍观察,其可搭载多种摄像镜头,实时进行灾害现场的画面直播,观察灾害现场情况。”

杨诺说,我们采用大疆四旋翼无人机搭载红外热成像相机和30倍变焦相机,前者可对危险区域进行测温侦查,搜索被困人员,后者对目标进行勘察、识别,也可以作为临时监控,搭配系留模块,持续飞行10小时以上;通过4G图传系统将现场画面传至指挥中心,决策者可对火灾现场人员、车辆进行调度;同时起飞的快速建模无人机,对灾害现场进行实时正射和三维建模,勾勒灾害面积和灾害范围后,传回分析结果,也可将模型作为电子沙盘,进行现场指挥调度。

天降奇兵:无人机蜂群灭火神速

灾害发生后第一时间救援,可将造成的损伤降到最低。目前,有不少团队都在研究如何将人工智能与救援结合起来,以救助更多的人。

那么,在森林火灾救援中,人工智能的用武之地体现在哪里?

“对于森林消防来说,单一的无人机由于载重、处理能力等限制,难以有效扑灭火灾,为了消除隐患,将火灾尽量遏制在初生阶段,建议采用无人机蜂群战术,如同天降奇兵,多机型、多层次联合作战,以期达到最佳的灭火效果。”航天科工仿真技术有限责任公司无人机灭火系统设计师杨兴光表示。

杨兴光介绍说,森林消防对无人机的基本要求是发现早、反应快、决策准、效果实。火灾的起因往往是多样的,不同的火情需要针对性的灭火方案和灭火设备。灭火弹可以装载多种类型的灭火剂,按现场使用策略及时换装。此外,通过将智能算法注入无人机群,形成层次化布局,协同作战,进一步提升灭火的效能。

据了解,目前无人机森林灭火系统主要由无人机(集群)、机载灭火弹、机载探测设备和地面综控设备组成。系统中的无人机具备侦察功能,可以大载重长时间飞行,搭载数枚灭火弹及发射装置飞行到火源附近,采用飞行器编队设计、智能集群、任务规划、图像识别、弹道设计、中继导航等技术,可精确、快速锁定起火点,自动对准目标发射灭火弹。灭火弹飞到着火点附近,在指定高度爆炸、抛洒灭火剂,有效扑灭火焰。目前航天科工仿真技术有限责任公司正在进行相关产品的设计工作。

据206所事业部主任申研介绍,实际操作中,当侦查无人机发现火情后,第一时间将火情信息(包括着火位置、图片、视频)传递给指挥人员。206所可以运用发射技术、地面装备技术、灭火弹技术、指挥控制技术、人员定位通讯技术、智能控制技术等,以及研制的消防装备、人员定位、呼吸防护装备进行有效地消防和救援。

地面救援:消防机器人趋智能化

在突发紧急火灾时,地面人力灭火和搜救的效率远远不够,为了高效率、更精准的救援,现在地面灭火救援中,研究人员投入研制智能消防机器人,利用基于人工智能的机器人协助消防员进行救援,将大大增加安全系数,以及为救援工作带来更多便利。

在哪些情况下,智能消防机器人可替代人工灭火?“面对高温、有毒、缺氧、易爆和浓烟等各种危险复杂的环境,其可在人力所不及之处充分发挥作用,有助于减少消防人员的伤亡,增强火灾控制能力。”哈工大机器人集团(HRG)合肥研究院无人装备研究所副所长管永贺说。

HRG防爆消防灭火机器人

据管永贺介绍,机器人拖拽能力比较强,速度快,可以替代人工托水带前进;机器人本身会携带各种仪器,对前方灾情进行记录反馈,为后方指挥提供决策依据,为后期事故分析提供依据;为救援提供协助,比如高穿透性的灯光、通信中继、救援运输、破拆、排风等。”

未来消防救援设备智能化是发展趋势,业内专家认为,以人工智能消防机器人为例,将主要经历:

一把被动遥控式的消防救援设备当作基础,进一步提高相关装备的自我感知能力甚至自我执行能力,这一阶段灭火装备的特点是已初步具有类似于人的思维,可以自主进行判断和执行相应措施,并且依据实际情况判断用什么样的灭火方法灭火;

二是展开自主的学习和自我适应,并且在情况允许的情况下进行自我提升,即“发展阶段”,消防救援的机器人能够通过微型计算机的计算,比较准确的判断出火灾的实际级别,继而做出灭火的作战计划,最终组织局部的自动化灭火救援;

三是通过大数据以及云计算的相关技术,把一体化以及智能化和云化效果实现,能够形成一盘棋、一张图甚至立体化以及综合性的消防救援。这当中会出现和人高度相似的机器人,同人一样具有聪明的大脑,可以自行观察、判断进而开始执行灭火行动。

总之,如今我国科研人员正在不断探索和创新,把人工智能和消防救援设备进行有机结合,让消防救援设备尽早实现智能化。

来源:科技日报 文中图片由受访者提供

编辑:陈可轩

审核:王小龙

终审:冷文生

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