森林防火应急通信指挥系统
四川胜安科技发展有限公司
1概述
1.1引言
森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，每年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。
森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。
中共十八大报告中明确指出，要“我们一定要更加自觉地珍爱自然，更加积极地保护生态，努力走向社会主义生态文明新时代”。
报告中将生态文明建设单独成单论述，首次把“美丽中国”作为未来生态文明建设的宏伟目标。
如何守住“青山绿水”，森林消防官兵的责任重大。
针对我国森林面积覆盖的实际情况，我公司推出一套具有世界先进水平的完整解决方案，利用高科技手段提高森林防火救灾监控的管理水平。
由于林区地形条件很复杂，范围广阔，不适用通常的有线传输模式，传统的无线网络传输系统也受到很大的限制，效益较低。
为此，我们引进具有世界先进水平的无人飞艇做为空中平台，将林区监视、自动报警、空中转信等设备安装到飞艇吊舱内，主要完成林区空中巡逻与监控、火点定位与报警、林区消防应急通信与控制等功能。
采用本系统，不仅能减少了护林工作人员的巡防次数，还可为林区的防火防虫灾工作提供强有力的支持保障。
在森林火灾发生时，本系统能第一时间掌握火情，不仅为现场防火指挥工作提供决策依据，而且更重要是为指挥抢险救灾工作争取宝贵的时间，将森林火灾带来的损失减少到最小。
在林区救火行动中，本系统可为火场一线提供无线电转信服务，降低了火场通信组织的难度，同时提高了通信的效率。
1.2性能优势
目前国内森林防火主要采用的监测方法有4种，下面将本系统与这几种方式的主要性能优缺点进行一下比较：
1.2.1地面巡护
地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。
对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。
存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。
1.2.2瞭望台监测
瞭望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。
存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设瞭望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；瞭望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。
另外瞭望员人身安全受雷电、野生动物、森林疾病等的威胁。
1.2.3航空巡护
航空巡护，是利用巡护飞机或直升机进行林火的探测。
它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。
但也存在着不足，主要问题一是固定飞行费高达2000元/小时，成本高昂，飞行费用严重不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。
二是维护成本和技术成本高。
需要专业的飞行人员和技术保障力量来进行保障。
1.2.4卫星遥感
卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。
能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。
它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。
卫星遥感监控森林防火的其不足，一是热点达到3个像素时，火已基本成灾。
二是从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长，起不到“打早、打小、打了”的作用。
1.2.5飞艇应急通信平台
“森林防火应急通信指挥系统”所采用的飞艇巡护平台，具有航空巡护的功能，同时也是发生森林火情时，快速建立火场应急通信的最优平台。
1.3功能特点
“森林防火应急通信指挥系统”实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，可提高林区火情监控的效率和消防行动指挥的可靠性。
该系统特点有：
1.纳米波滤光技术穿透烟雾，清晰成像。
2.数字云台结合GIS地理信息系统，火点精确经纬度定位。
3.林火自动识别系统，实现火情自动报警。
4.采用野外远距离图像采集系统，具有实时回显位置信息功能；同时配备
可变长焦距镜头和低照度高清晰透雾红外摄像机，火情监控更加灵敏可
靠。
5.高空监测视角广,监视范围死角少、机动能力强；
6.吊舱安装空中转信平台，可在林区建立半径达30公里的大范围空中转信
服务区。
2系统介绍
“森林防火应急通信指挥系统”以无人飞艇为平台，可在0-5000米高空对林区进行监控，有效地解决了空中巡护过去必须依赖飞机、直升机以及卫星这一问题，使林区空中监控和火场应急通信变得简单方便和经济实用。
本系统既可在平时用于林区空中监控，也可在有火情时快速组织
2.1飞艇平台
飞艇被公认为是最安全的飞行器，其原因在于它是浮空飞行器，在悬浮状态下飞行，也就是说它是用氦气产生的浮力去抵消自身重量使其升空的，这种飞行器即使失控也会以低于降落伞的下降速度缓慢下降，不会因速度过快危害设备和地面人员。
本系统选用系留飞艇，如需要机动性，也可选用无人动力飞艇。
2.2吊舱设备
吊舱主要设备包括云台、红外摄像机、无线转信台、卫星定位终端、交换机、锂电池等。
吊舱设备主要可完成空中视频监控、红外感应、卫星定位以及无线转信等功能。
动力飞艇的吊舱
2.2.1无线转信台
无线转信台是本系统的关键设备，本系统采用高增益无线天线，可在1000米高空实现30-50Km半径的转信业务。
即时沟通火场救援现场与后方指挥所之间的通信联系。
2.2.2云台
采用三轴稳定姿态控制云台，可在水平360度、俯仰80度范围内随意选择拍摄角度。
2.2.3红外摄像机
是空中监控图像的采集设备。
该设备不仅能动态监控图像，还可对林场进行红外测温，及时发现可能火情。
2.2.4卫星定位终端
采用全球卫星定位系统，可即时定位飞艇位置，用于精确判断林区火情的方位。
2.2.5网络交换机
用于联接吊舱内各设备，并统一将视频、卫星定位以及转信信号通过转信平台传输到地面控制系统。
2.2.6锂电池
本系统采用大容量锂电池，可对吊舱内设备进行长时间供电。
根据需要可采用有线供电，可提高空中勤务时间。
空中监控的图像
2.3地面指控车
地面设备由一台越野车或载重车为载体。
主要包括飞艇控制系统、视频显控设备、红外检测及报警系统和地理信息系统（GIS）等，如采用系留飞艇，还需要系留绞盘等设备。
2.3.1飞艇控制系统
飞艇控制系统用于遥控无人动力飞艇的姿态、航向等状态。
2.3.2视频显控设备
用于显示飞艇上摄像机拍摄的视频图像，并配有循环录像设备，可保存一定时长的监控画面。
2.3.3红外检测及报警系统
当检测出某一林区局部温度上升到150℃～200℃，红外线波长达3.7微米时，便是火灾前兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火.
2.3.4地理信息系统（GIS）
用于显示林区的地图，飞艇、火点在林区的动态位置信息等。
以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管理，为防火提供直观的规划和决策支持。
2.3.5 系留绞盘
用于收放系留缆绳，可根据需要选择1000米-5000米间的不同规格。
3 系统应用
“森林防火应急通信指挥系统”可包括一艘无人动力飞艇和若干艘10米系留飞艇。
无人动力飞艇配置在林场，可以作为日常巡逻值勤，并在消防行动时从空中向火场方向机动。
系留飞艇一般按区域配置到有关值勤点，做为应急通信或空
监视 应急防火应急通信指挥系统典型应用图
中监视力量使用。
所有飞艇可根据需要配置多吊舱，安装不同的设备器材，根据不同的值勤任务选择相应的设备吊舱。
30公里 指挥所 指控车
森林防火应急通信指挥系统组织应用图
“森林防火应急通信指挥系统”主要应用时机是在林区防火重点期或林区出现火情，前方火场因地理偏僻等原因与森警消防指挥部间通信建立困难时。
此时，可立即将飞艇运抵距离火场约30公里以内的合适位置，升空进行转信通信。
可将火场救援前线的视频、语音以及数据转到救援指挥部，建立前后方间的可靠通信联络。
