一、應(yīng)用場景
森林消防巡檢是林業(yè)管理中必不可少的一部分。目前國內(nèi)大部分林業(yè)部門依舊采用人工巡檢的方式進行林業(yè)巡檢。而傳統(tǒng)人工巡檢方式，勞動強度大，效率低，且信息獲取不準確，而衛(wèi)星對森林資源的信息獲取，由于獲取周期長，時效性差，無法滿足實時監(jiān) 控的需求。傳統(tǒng)載人飛機改善了時效性差、人工巡檢的問題，基本滿足實時監(jiān)測的需求，但在森林火災等環(huán)境惡劣的環(huán)境下，飛行安全將會受到嚴重威脅，且其受環(huán)境、 空域等影響較大，維護成本較高，不能滿足林業(yè)的日?；芾怼で笠婚T新的高科技 手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測、森林防火及林業(yè)執(zhí)法中，已成為林業(yè)管理的一項迫在眉睫、亟待解決的重大課題。
目前運用無人機執(zhí)行消防巡檢任務(wù)，是眾多方案中可實施性與執(zhí)行效果頗有保障的一種方式，該方案可以通過遙控器、智能地面站對無人機進行飛行控制。通過高清圖像傳輸系統(tǒng)可將林區(qū)的監(jiān)控視頻實時傳回地面站、指揮中心，第一時間為指揮部門提供有效的現(xiàn)場信息。同時決策者可以在云端對無人機進行控制并發(fā)布指揮命令。
二、設(shè)備選型
市場上民用無人機種類繁多，實現(xiàn)功能各不相同，性能也是參差不齊。為保障無人機森林防火巡檢方案的執(zhí)行效果，無人機系統(tǒng)設(shè)備選型尤為重要，下面先把不同種類的無人機機型主要優(yōu)缺點進行分析：
1、四軸、六軸、八軸多旋翼無人機
優(yōu)點：多旋翼無人機優(yōu)點鮮明，起飛準備時間短，起飛降落不受地形限制，可隨時起降；可靜止懸?？罩?，對目標區(qū)域進行更精準更細微的偵察；載重能力出色，普遍多旋翼無人機可達到6-10公斤的設(shè)備掛載重量，可以搭載更多樣化的儀器設(shè)備完成作業(yè)任務(wù)。
缺點：多旋翼無人機缺點不多，但唯一的缺點也十分突兀，那就是續(xù)航時間短。礙于鋰電池特性，大多數(shù)多旋翼無人機，普遍續(xù)航時間30-45分鐘，還是在空載的情況下，滿載作業(yè)設(shè)備的情況下飛行時間還會更短。市場上不乏宣傳能飛一個小時的多旋翼，但要么是名不符實夸大宣傳，要么是飛機增加機身體積增加電池，顯得十分笨重，不利于操作和維護，危險性大增。
2、固定翼無人機
固定翼無人機優(yōu)缺點正好和多旋翼相反，因機身固定翼滑翔原理，節(jié)省動力，單次起飛續(xù)航時間可達到60-100分鐘。但固定翼載重能力欠缺，且起飛降落是個很大問題，跑道起飛對場地有要求，拋投彈射也是額外增加工作負擔，降落通過傘降位置不夠精準，回收工作費時費力。
3、垂直起降固定翼無人機
最后介紹一下目前市場主流的新型無人機，垂直起降固定翼無人機。顧名思義，結(jié)合了多旋翼與固定翼的雙重優(yōu)勢，保證飛行續(xù)航時間極大提升的同時，載荷能力相對固定翼有提升，且起飛降落可以達到和多旋翼同樣的效果。固定翼無人機是目前大面積航拍巡檢作業(yè)包括森林消防應(yīng)用，最適合的一款機型。
·續(xù)航時間可達90-120分鐘；
·支持單光、雙光、光學變焦及熱成像載荷相機；
·抗風性能出色；
·快速展開，垂直起飛降落；
·巡航速度可達100km/h；
·巡檢范圍最遠可達半徑30km；
接下來對于無人機動力方式也做分析：
垂起固定翼無人機動力方式，分為純電與油電兩種。以上所描述的性能參數(shù)均是純電動無人機能達到的實際效果。而油電無人機能夠在續(xù)航時間上有極大的提升，普遍油電混合的無人機飛行續(xù)航時間都在3-4個小時左右。但是油電混合的缺點也比較明顯，首先是購買成本高出電動50%左右，其次設(shè)備維護難，由于機身加裝油箱和發(fā)動機，使得維護難度上升，且發(fā)動機本身故障率要比純電設(shè)備高出好幾倍，維修成本大大提升；
最重要的是如果將無人機應(yīng)用到森林消防領(lǐng)域，可以說油動設(shè)備是非常不合適且危險的，一旦發(fā)生事故墜機，油動設(shè)備極易造成明火，造成事與愿違的結(jié)果。而純電設(shè)備即使墜機，通常情況也不會造成明火，畢竟現(xiàn)在的智能電池安全系數(shù)已經(jīng)到了一個比較高的水平。
無人機選型總結(jié)：
經(jīng)過分析各類無人機的優(yōu)缺點，結(jié)合森林消防巡檢應(yīng)用范圍廣、作業(yè)時長的需求特點，推薦選用垂直起降固定翼無人機進行森林消防巡檢作業(yè)。
三、設(shè)備部署
設(shè)備部署要考慮到森林防護面積，地貌特點，以及周邊環(huán)境分析來最終確定設(shè)備數(shù)量和據(jù)點位置的選取。
根據(jù)無人機飛行性能、特點、作業(yè)范圍等信息，并以據(jù)點小組為單位，綜合考慮建議每個據(jù)點選取無人機設(shè)備的方案組合如下：
受限于無人機最大作業(yè)半徑距離，所以作業(yè)范圍的大小影響據(jù)點小組的數(shù)量。作業(yè)時長影響小組無人機設(shè)備的數(shù)量。
據(jù)點選址環(huán)境要空曠，或者是建筑物制高點，保障無人機通信情況的良好。
現(xiàn)階段無人機智能化作業(yè)可達到的實際效果：
無人機發(fā)展到現(xiàn)階段，可實現(xiàn)的智能化效果有必要進行強調(diào)。無人值守，全天24小時完全脫離人為干預的巡檢系統(tǒng)過于超前，目前僅有處于試驗階段的無人值守系統(tǒng)是基于多旋翼無人機研發(fā)，且巡檢范圍小，安全作業(yè)穩(wěn)定性沒有任何數(shù)據(jù)考證，設(shè)備成本高的離譜，用于大面積森林消防巡檢實屬不現(xiàn)實。
目前可實現(xiàn)的作業(yè)方式，是由專業(yè)飛手或經(jīng)過培訓的操作人員，通過地面站設(shè)備，向無人機發(fā)送航線飛行指令后，無人機自動進行預設(shè)的航線飛行與拍攝作業(yè)任務(wù)。且電量不足時需要操作人員手動更換電池才能繼續(xù)作業(yè)。拍攝的畫面先由無人機實時傳輸?shù)綋?jù)點的控制地面站，再經(jīng)過4G單兵導播設(shè)備遠程投放到指揮監(jiān)控系統(tǒng)上。
未來5G建設(shè)發(fā)展，不排除可直接通過指揮監(jiān)控系統(tǒng)接收實時拍攝畫面和對無人機發(fā)出航線控制指令的可能。
四、作業(yè)流程
1、現(xiàn)場勘查
地貌、環(huán)境、面積勘察，制定劃分巡檢小組據(jù)點數(shù)量和位置。
2、規(guī)劃航線
將林區(qū)的區(qū)域進行任務(wù)劃分，并對劃分的區(qū)域進行航線的規(guī)劃?？梢蕴崆巴瓿梢?guī)劃，等到現(xiàn)場后直接導入無人機中進行外業(yè)飛行。
外業(yè)飛行數(shù)據(jù)采集
內(nèi)業(yè)處理提交成果
1.定期對林區(qū)進行無人機巡檢，實時將巡檢結(jié)果圖傳回指揮大廳，便于指揮人員實時指導巡檢工作，如要24小時不間斷巡檢，需大量采購設(shè)備和操作人員儲備；
2.通過分析無人機的巡檢結(jié)果分析出林區(qū)林業(yè)資源分布情況，了解林區(qū)的資源分布情況，并分析樹木的類型劃分出易燃區(qū)域進行重點監(jiān)控；
3.針對大面積的林業(yè)使用無人機巡檢可以獲取林區(qū)內(nèi)樹木的病蟲災害情況，可以監(jiān)視是否有偷盜伐木的情況；
4.火災發(fā)生時進行巡查，配置熱紅外傳感器可以對火點進行精準定位，便于后方防火指揮部制定有關(guān)方案。
五、運行維護
人員工作安排：
每組建議配備不少于2名操作人員，根據(jù)作業(yè)任務(wù)時間規(guī)定，制定操作人員工作作息時間表，值班規(guī)則，維護工作明細，定期檢查工作等等。
易損備件：
純電無人機易于維護，少有易損零配件也僅僅是槳葉、電池這些容易更換的部位。若考慮作業(yè)持續(xù)性避免意外而中斷作業(yè)，最好配備一套備用無人機。
維修與保險：
無人機設(shè)備若發(fā)生高空墜落，損壞程度肯定不低，維修價格不菲，返廠維修時間較長，一般在15-20個工作日左右。
大多數(shù)廠家對無人機的質(zhì)保策略都是只管機器自身故障問題，人為失誤或天氣環(huán)境意外情況并不承擔責任，所以購買無人機保險是對設(shè)備長期維護的有利保障
