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森林航空消防有望应用红外“鹰眼”

航空护林

2013年6月26日上午8时,中央电视台直播画面里,神舟十号返回舱安全着陆。这激动人心的历史性时刻就是由直升机携带光电吊舱拍摄的;如今,这项高新技术在森林防火领域也具备了应用的现实可能。

2015年12月29日,西安直升机有限公司进行了红外探火及空中数据传输新技术应用演示。国家森林防火指挥部专职副总指杜永胜带领国家防火办、北方航空护林总站和南方航空护林总站的相关负责人现场观摩,并提出了进一步的研发需求及建议。

演示当天,陕西西安处于雾霾黄色预警,能见度较低。上午10时许,在西安直升机有限公司的停机坪上,一架腹部装有光电吊舱的AS350直升机正准备升空执行“巡护任务”。

西安直升机有限公司董事长孙怀合介绍说,这个吊舱将高清晰度的可见光摄像机和高灵敏度的红外热像仪集成于陀螺稳定平台,加上网络传输系统及显示系统,组成数字化、网络化的智能森林防火指挥系统。空中采集的图像信息可通过微波,实时、无损地传输到覆盖范围内的任何一个地面固定站,并通过有线链路传输至指挥中心、地面卫星车,或通过卫星链路将视频实时转发至指挥中心;地面接收站可以实时监控到飞机采集图像、定位等信息;指挥中心可实现对固定基站的自动判选、远程管理等功能。传输距离较远时,可以用一架直升机作为中继机,实现另一架飞机对地面基站或车载便携站的远距离通信。

起飞约10分钟后,直升机到达13公里外的预设火点上空,海拔高度1100多米。在地面接收站,一块大屏幕显示光电吊舱的实时拍摄画面,火点清晰可见、画面稳定,甚至能看见火场边工作人员走动的身影;切换红外图像,景物因温度不同而显示出不同颜色和亮度,火点呈黄色高亮显示。另一块屏幕上是基于北斗卫星系统的通用航空监控导航画面,显示直升机所处的经度、纬度、海拔、速度和航向等信息。便携式手持接收器适宜在室外使用。

直升机越过火点继续飞行,距接收站约40公里后完成任务返回。

此次演示成果以及新技术对森林防火工作的应用意义获得了现场观摩人员的高度肯定。

杜永胜说,森林火灾具有突发性、随机性、发展快等特点,必须打早、打小、打了。其中,“早”是最重要的前提,包括对林火的发现是否及时、分析是否准确、决策是否得当。航空护林是我国林火监测体系的重要组成部分,在森林火灾扑救,尤其是火场侦察时,起到不可替代的作用。目前,航空护林主要靠观察员的目测。一方面,观察范围与准确程度受到天气等条件的限制;另一方面,在火场侦察中,观察员往往需要系上安全带,扛着摄像机,打开直升机窗户,探出身子拍摄,画面清晰度一般,而且存在人身安全隐患。红外探火及空中数据传输新技术相当于为航空护林增添了一双“鹰眼”,如能进一步集成、改进并在实践中应用,将大大提升我国林火监测与扑救的效率和科技水平。

现场观摩人员还结合森林航空消防工作实际,对目前系统中存在的“美中不足”提出了意见和改进需求,主要集中在以下4个方面:一是希望在图像传输的同时加上语音传输,实现实时通信指挥;二是微波信号传输距离有限,无法满足远距离、大面积火场侦察需求和指挥中心的决策需求,应探索更有效的通信手段;三是在显示经纬度等定位信息的基础上,还应同步显示区域名称等地理信息,并添加激光测距、直接生成火场态势图等功能,以利于扑火指挥决策;四是在阳光照射下,红外图像中阳坡裸露地表、屋顶、岩石等与火点同样高亮显示,希望通过图像处理将其明显区分,避免误判。

针对这些意见,孙怀合表示,公司将进一步加大研发力度,在技术上增加语音双向传输和激光测距、火场面积测量等功能;将尝试使用超短波或卫星传输方式,加大空中数据传输距离,同时实现同步传送图像到地面基站、车载便携站和指挥中心;努力使航空红外探火预警系统与地理信息系统、森林资源信息系统相结合,以便于火场定位和指挥决策;开展对比试验,根据不同温度区间,在红外热成像中对裸露地表、屋顶、岩石等干扰物与火点加以区分。

此外,双方还就系统的适航性与地图的合理合规使用等问题展开了交流。

“一项新技术要想与实践完美结合,科研人员与一线人员要成为无话不谈的朋友。”杜永胜说,希望西安直升机有限公司与北方、南方航空护林总站加强沟通交流,加大研发力度,抓紧完善系统的功能,使之尽快符合航空护林工作的使用需求;北方、南方航空护林总站要实时关注研发进展情况,及时将新技术引入航空护林工作。

据了解,2015年12月30日,南方航空护林总站即致函西安直升机有限公司,结合南方航空护林实际,基于这套系统的现有功能提出了具体的改进需求,并表达了与之开展春航合作的意愿。北方航空护林总站针对北斗卫星技术在航空护林尤其是飞行动态监控中的应用,正在编制可行性研究报告。

西安直升机有限公司是具有通用航空甲类资质的通航企业,也是西北地区最大的专业直升机运营公司,其控股公司为信息技术企业,具有较强的科技研发能力。公司主营业务包括各通航相关业务及航空相关软、硬件系统的开发应用;主要产品有航空红外探测智能防火预警系统、通用航空飞行监控系统和三维空域规划系统。

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