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重载无人机森林灭火实践

发布时间: 2024-01-19 作者:尹晓勇、李革新 分享到:
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近期,一款重载灭火无人机挂载空投式森林灭火弹在山西省忻州市、吕梁市、大同市、太原市等四地森林火灾现场得到了实战灭火检验,效果良好。

为响应工业和信息化部、国家发展和改革委员会、科学技术部、应急管理部等四部委联合发布的(2023—2025年)《安全应急装备重点领域发展行动计划》要求指示精神,我国诸多无人机企业均把发展目标瞄准“森林火灾”这个重点领域,面向森林火灾“打早、打小”等要求,加强了巡检及重载灭火无人机的航空应急救援装备的研究,努力提升了灭火救援装备的轻量化、机动化水平,提高了火情快速感知、超前预警、运输投送、快速处置能力。

山西逸飞无人机科技有限公司从2021年下半年开始就联合西安大隆含能科技有限公司,积极组织力量将巡检及重载灭火无人机投入到了森林火灾防灭火这个重点领域,积极开发出了多型号有效载荷大于36公斤的重载灭火无人机及灭火剂剂量大于10公斤的空投式森林灭火弹,从森林火情巡检、灭火装备快速到达现场、灭火无人机实施灭火、灭火弹..灭火等方面做了深入的探讨和研究。这几次用于山西四地森林灭火实战检验的是**型号的重载灭火无人机,单机悬挂3~4发10公斤航空无线电森林灭火弹(干粉)。

经过重载无人机森林灭火实战,我们有一些思考,供同行们探讨:

1. 应积极组建专业的森林应急防灭火队伍

各级政府相关部门,作为承担森林防灭火工作指导及组织实施的关键部门,在条件许可的条件下,应积极组建重载灭火无人机队伍,储备发生2~3次火灾所需的防灭火装备,一个森林保护站一个集束应为3~4台灭火无人机,200~400发空投式灭火弹,以及其它一些日常的灭火工具。各地的无人机企业,作为我国消防应急救援队伍中的一分子,应积极地参与到“森林火灾”这个重点领域里来,“时刻准备着”森林火灾发生的召唤。早做准备,在有条件的情况下,自行积极组建重载灭火无人机队伍,储备发生1~2次火灾所需的防灭火装备,一般应有3~4台灭火无人机,150~300发空投式灭火弹,以及能够快速到达火场的运输装备。

2.重载灭火无人机的选择

一般采用载荷36公斤以上的重载无人机。如有效载荷为40公斤、50公斤、100公斤、200公斤不等的电动多旋翼无人机,针对森林火灾现场无线网络覆盖弱的实际情况,可采用快速架设地面机站的方式予以弥补,以便实现多台无人机智能控制。无人机可装备有高清摄像头,红外摄像头,航空宽带通讯设备,遥控式灭火弹悬挂释放机构,多枚空投式森林灭火弹等。

3. 灭火弹灭火剂量的选择

从单发灭火弹扑火有效效果分析,当然是灭火弹所携带的灭火剂越多效果越好;从灭火弹生产工艺和勤务处理方面分析,作为一款民用灭火装备,一般以一个男子徒手搬动为适宜。因此我们建议森林灭火弹内灭火剂量阶梯为5kg、10kg、20kg、25kg不等;从灭火战术及灭火效果分析,远距离投弹有其不准确性,因此用一定剂量的灭火弹对森林火灾火线实施快速、连续、轮番的切割式灭火,是..有效的。

4.灭火弹灭火剂种类的选择

水基灭火剂与干粉灭火剂到底哪种灭火剂灭火效果更好或更适应于无人机森林灭火,一直在同行中进行讨论。通过实战检验,不但颠覆了我们原先的水基灭火剂灭火效率要相对干粉灭火剂高的认知,客观现象是在灭火弹实现正常空爆的前提下,干粉灭火剂能在其爆炸冲击力的作用下冲入火源并覆盖火源,打火及抑制效果俱佳;相反水基灭火剂却不能在其爆炸冲击力的作用下冲入火源或覆盖火源,它在空中就散发成了高压细水雾或细水珠,而且大部分不能落到地面,灭火效果不佳。因此我们建议灭火弹灭火剂应..干粉灭火剂。

5.灭火弹起爆方式的选择

目前市场上已成型或未成型的灭火弹发展:1代,灭火无人机固定高度飞行,灭火弹定高、定时点火,实现空中起爆;2代,根据火灾现场人工预估或推定无人机固定飞行高度,提前在地面人工装定灭火弹点火高度,实现空中起爆;3代,无人机机载一台激光测距模块,模块通过数据线与灭火弹有线链接,利用网络和地面接收站,通过飞行遥控器知悉无人机即时飞抵火灾上空时的飞行高度,由飞手人工预估或推定灭火弹空爆高度并再次通过飞行遥控器、网络、地面接收站实现无线装定灭火弹定高、定时点火,实现空中起爆;4代,无人机机载一台激光测距装定器,装定器通过数据线与灭火弹有线链接,两者之间通过不间断地有线通讯和对比计算,不间断地确定无人机即时飞行高度对应的灭火弹释放后距地起爆高度(0~6米)时的下落时间,当装定器与灭火弹有线连接断开瞬间实现智能装定灭火弹定高、定时点火,实现空中起爆;5代,普通无人机,灭火弹内置无线电雷达近炸系统,投放灭火弹,涡轮发电机自行发电,内置无线电雷达近炸系统启动,..终智能控制灭火弹距地起爆高度(0~6米),实现空中起爆。在4、5代灭火弹中,还增添了冗余碰炸起爆系统。

综合分析,1代,考虑到森林火灾大小的不一致性和森林林带的复杂性,还有灭火无人机自身飞行的安全性,很显然该方案是不可行的;2、3代,首先无人机森林灭火是一种能实现远距离扑灭森林火灾的方式,且不说激光测距系统自身存在有穿不透烟雾的不足,单就说1公里之外的远距离灭火,无人机飞手是不可能用肉眼看见或通过对无人机传回的图像加飞行高度准确判断出实际森林火场的三维立体情况,更不用说无线装定的可靠性、可行性,因此依赖人工判定、地面装定或无线装定灭火弹空爆高度,基本上是不现实的;4代,虽然不需要飞手进行远距离无线装定起爆高度,亦具有无人机载弹安全飞抵火灾上空即可直接投弹实施灭火的优势,但其采用的激光测距系统自身同样存在有穿不透烟雾的不足,因此该方式面对森林大火或烟雾弥漫的火场,其灭火弹空爆亦会部分失效;5代,不仅不需要人工有线或无线装定空爆高度,而且因其采用的是无线电雷达近炸原理,本身灭火弹空爆就不会受火场烟雾或各种复杂环境的影响,因此该方式..具有无人机安全飞抵火灾上空即可直接投弹实施灭火的优势,能完全满足森林大、小火灾的防灭火要求。

另外,针对森林火场灭树冠火的实际情况,灭火弹具有碰炸冗余起爆功能是非常有必要的。

6.重载无人机灭火战术的探索

灭火实战证明,重载无人机灭火效率的高低与灭火战术的有效实施息息相关。森林灭火,有其火线长、高低纵横交错、风向变化快、消防人员难以到达现场等特点,重载无人机灭火作为森林防灭火的一把利剑,可以在远距离实现森林火灾的早发现、早应对、早扑打,并..终实现远距离抑制火灾的效能。但我们不可能否认传统的地面人员扑灭火星、洒水降温的灭火手段,空、地协同灭火战术才是..终实现彻底扑灭火灾的关键。

森林火灾扑救现场,至少要有4架以上的重载灭火无人机,其中一架在实施灭火中、一架在灭火等待中、一架在飞行中、一架在装弹中,每架无人机挂载3~4发灭火弹或更多,投弹顺序是1~2发、2发、2发等等,沿着火线、顺着风势、找准切入位置,轮番实施灭火,力争快速切断火线,分割而灭之。

以上是我们关于重载无人机森林灭火实战的一些思考,不妥之处请同行们指正。

 

                    山西逸飞无人机科技有限公司   尹晓勇

                    西安大隆含能科技有限公司     李革新

                                         2024年1月1日

【全文完】

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