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无人机“察灭一体”智能森林消防系统解决方案
2022-07-06
项目背景
我国是森林资源大国,拥有森林面积1.95亿公顷,森林蓄积量为124.56亿立方米,森林覆盖率约为20.36%。1950年-2019年,我国平均每年发生森林火13067次,年均受害森林面积近653019公顷,对森林资源和生态环境的破坏所造成的损失巨大。
森林灭火是世界性难题！一旦大面积起火便很难扑灭，所以，全世界的共识就是森林火灾要“打早、打小”，但是靠原有的防火手段显然是做不到“打早、打小”的。我公司研制的无人机“察灭一体”智能森林消防系统从根本上解决了森林火灾需要“打早、打小”的关键性难题，开创性的从技术和设备上解决了火情早发现，火点早扑灭的难题，从而会降低我国森林火灾的发生造成的各方面损失， 系统设备已经经过全方位的测试，将会成为森林防火系统中的今日之星。
多早？20分钟！ 多小？200平米！
系统构成
该系统构成是基于专用网络下的软件和硬件相结合的一整套森林消防体系，该体系主要有三部分构成：1.AI 智能监控系统；2.无人机查灭一体系统；3.决策调度分析系统，以下所述所有设备，包括软件及硬件，均由我公司自主研发生产，并已经测试完成。
AI 智能监控子系统
智能监控系统是采用“边缘计算+AI”技术，在前端利用视频监控技术结合智能化的烟火识别 技术，对数公里范围内的森林资源进行监测，通过智能化的森林防火预警手段，不仅可以实时监看 和记录森林资源情况，而且采用了智能化的监测机制，通过智能化设备自动完成对森林资源的火灾 监测和报警，辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测，是一种由传统的人工监测转变为 由机器自动监测的智能化科技手段。
系统通过升级森林防火现有的瞭望塔、新建铁塔或立杆等设施的基础上，采用可见光和红外热成像智能双光谱识别系统、摄像机、及后端监测管理软件实现对森林防火区域可视范围内火情的“自动扫描、自动发现、自动报警、自动定位”。双光谱识别系统能够克服雾霾天气对可见光摄像机成像的影响，以及红外摄像机抗遮挡能力差、图像不直观等单一智能识别系统存在的缺点，提高林火智能识别能力，达到全年、全天候的高效智能识别预警。
无人机查灭一体子系统
巡查无人机
无人机的巡护效率远远高于传统的人工巡护,能在短时间内完成原本需要多人进行的巡护工作, 同时,运行成本也大大降低，我公司生产的“雪雁”侦查无人机配合瞭望塔等地面设施，可以做到全天候无死角监测火情。
“雪雁”XY-M13 电动复合翼无人机参数
1.机体材质：碳纤维、凯夫拉、pvc 增强层等
2. 机身长度：1.26m
3.翼展：2.5m
4.空机总重量：10 kg
5.**起飞重量：小于 13kg
6.**有效载荷：2.5kg(标准载荷:1-1.5kg)
7.续航时间：180min/1.5kg（标准动力配置）
8.实用升限：海拔 5000m
9.固定翼模式抗风能力 6 级风（17.1m/s），旋翼起降模式**抗风能力4 级风（7.9m/s）
10.使用环境：-20℃~45℃；可小雨中飞行
11.起降方式：垂直起降
灭火无人机
灭火无人机是由部署在防区内的我公司生产的MJ-500无人直升机携带两枚75公斤或4枚35公斤的制导灭火弹（可一次扑灭300平方米以下的山林火）对于初期火源的扑灭具有很好的效果，当指挥部收到巡查无人机发来的火点位置信息，便可以快速调度灭火无人机携带灭火弹直达火点进行扑灭，无人直升机在15分钟内可到达半径30公里的任何区域，将火灾消灭在萌芽状态。
MJ500无人直升机参数
总起飞重量：500kg
商业载重：200kg
巡航速度：90-120km/h
续航时间：标配油箱 3小时
满载油耗：25升/小时
折叠运输尺寸：长 3400，宽 1450，高 1700mm
实用升限：5000米
使用环境：-20℃~40℃； 可小雨中飞行
制导灭火弹火控系统
本系统中将采用火控、挂架一体化设计，将火控计算机安装于挂架内部。火控计算机主要用 于与武器及任务机进行通讯，实时计算发射窗口并执行任务机指令，控制挂架执行脱钩动作，检 测挂钩状态及武器在位状态等。
制导灭火弹
飞雨”系列（Fly-Rain）卫星制导子母灭火弹是面向高危险、高烈度快速精确灭火与救援需求 研发的一款可供直升机或无人机高空精确投放的精确制导灭火弹。该型灭火弹是世界上**融合了 GPS 制导炸弹和集束炸弹等先进军事技术的民用消防救援产品，可用于对原始森林、大型油田、能 源港口油库、危险品化工厂、核电站等高危险、高烈度着火点执行非接触式精确灭火工作。
制导灭火弹主要特点：
投送距离远：该弹采用直升机或大中型无人机投放，这类飞行平台具有飞行半径大，滞空时间长的优点，能快速到达着火点，投送距离不受地面限制。
安全性高：该弹通过地面操作手远距离操控无人机投放，无需近距离接触火源，人员安全性高；投放点距离着火点 500~1000 米，投放后无人机即可返航，无需进入着火点上空，提高了安全性和效率。
落点精度高：该弹采用卫星制导体制，投放后能根据射前装订的着火点坐标全程制导飞行，落点精度 CEP 不超过 10 米。
覆盖范围大：该弹采用子母弹抛洒技术，母弹根据射前装订的高度，在着火点上空指定高度抛洒出子弹。该方案能灵活控制灭火剂的覆盖面积和覆盖均匀性，避免干粉被火场上方的强气流吹散。
无火控品：弹体爆破采用无火控品的爆破方式，给灭火弹运输、管理和储存带来**的方便。
灭火弹使用流程
载机带弹起飞进入火场，根据作战要求在预定位置给挂架、灭火弹通电，弹上计算机、惯组等开机自检。自检完成后，弹上惯组进行传递对准，对准时间不小于 30s； 载机光电吊舱锁定着火点后实时测量着火点相对载机的坐标；载机火控系统将载机信息、目标位置信息、分离点高度信息传递给制导灭火弹；灭火弹进行射前参数计算，并反馈载机发射准备完成；进入发射窗口后地面站操纵手启动发射程序，完成灭火弹投放； 灭火弹投放后，弹载计算机根据弹上惯组导航信息和目标位置信息进行制导计算，并控制灭火弹按照设计的制导规律稳定飞行； 灭火弹飞抵目标点上空指定高度起爆母弹上的抛洒装置，将其携带的多枚子弹从母弹中抛洒出来； 子弹抛洒出来后沿径向朝四周飞行，落地后地面火焰引燃子弹导火索，子弹起爆，将其内部携带的超细干粉喷洒出来，覆盖在周围的火焰上，扑灭大火。
指挥调度中心
指挥调度中心是整个系统的神经中枢，可以将前方侦查所得信息进行收集、过滤、研判并快速决策，在**时间调度区域内距离火点最近的灭火无人机快速起飞，并根据现场火情判断是否需要出动其他位置部署的灭火无人机协同灭火，如需要，便可形成集群式灭火无人机梯队，连续对火点进行密集扑救。
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