无人机系统在森林防火中的应用方案

森林防火无人机系统解决方案

概要

一、设计说明

1.1系统概况

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-2011年，我国平均每年发生森林

火灾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

坏所造成的损失非常大。森林火灾是世界性林业重要灾害之一，每年都有一定数

量的发生，造成林业资源的重大损失和全球性环境污染。森林火灾具有突发性,

灾害的发生的随机性，在较短的时间内能造成较大的损失的特点。因此一旦有火

警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，重

要原因都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否

得当。如何实现森林防火工作的规范化，科学化，信息化，真正做到早发现，早

解决火灾隐情。无人机森林防火系统已成为及早发觉，排除、消灭森林火灾隐情

的必要手段。

1.2系统组成

华测无人机森林防火系统由以下几个子系统组成。

1.无人载机系统

2.飞行控制地面站系统

3.图像影像采集系统

4.图像识别跟踪处理系统

5.数据链路传输系统

6.运载车和地面支持系统

7.自动驾驶仪

1.3系统功能

上海华测森林消防无人机系统，以国内价格提供优质、稳定的国际品质的森

林防火系统。该系统是以森林火情巡查监测为主，将GPS技术、热成像技术、高

清数字图像传输技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。

消防无人机系统日常存放于运载车或固定地面基地中待命。随时准备执行例

行巡逻报警或者火灾现场监控任务。无人机由地面弹射起飞，自主完成起飞过程

并飞向预先划定的巡逻区域。图像采集系统开始工作，向地面站实时传回巡逻画

面并可由通讯中继系统将画面传回指挥中心。当发现巡逻区域出现温度异常系统

将自动发出警告。并将异常区温度、位置、面积等重要数据传回地面站和指挥中

心。并根据需要自动或手动切换入监测模式围绕异常区域飞行，持续传回该区域

监控信息。或跳过该区域继续执行巡逻任务。当巡逻任务结束无人机按规定航线

飞回起降点下降高度完成自主开伞着陆。如果执行现场监控任务，无人机则直接

飞抵灾害现场按规定半径盘旋或根据图像跟踪系统自动对准温度异常区域盘旋，

或者P500旋翼无人机直接悬停火灾现场上方，持续传回现场图像、温度、面积等

数据让地面指挥人员实时了解火情发展。

1.4性能特点

国外的先进技术有的虽然可靠，但需要借助高分卫星，且施工太复杂；有的

技术方案基础实施投资太大，多达几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我

国森林资源监测的实际需要。

上海华测公司的森林消防无人机系统具有以下特点：

1.快速部署、快速反应、全天候执勤、可执行夜航任务。

2.全飞行航线自主飞行无需人工干预。

3.航时/航程长（根据不同载机配置航时可达2小时，）有足够时间进行巡逻

和现场监控。单架次作业面积可达50平方公里以上，更换电池方便可多次飞行。

4.自动报警，自动跟踪实时回传异常地区数据。

5.空中巡逻无障碍物阻隔，弥补传统地面监控系统可能出现的盲点。

6.购置成本低廉，同等面积装备无人机系统仅相当于装备传统地面监控系统

成本的40%或更低。更可作为地面系统的补充。

7.维护方便，使用成本低廉。

8.更高的安全性，不携带油料不会造成二次事故。

1.5机型和技术参数

1.5.1P700

高稳定性

华测P700无人机的构型能

让它在整个任务的执行过

程中更平稳，亦可抵抗更复

杂的气候。此外，华测P700

的巡航速度较低，更有利于

空中摄影。

高安全性

华测P700无人机在2008年面市后，已安全飞行超过数千架次，更多次在艰难

的环境下执行任务，能力已受验证，并深受许多用户的肯定。

高耐久性

华测P700无人机使用高强度的碳纤维蜂巢结构材料和降落伞回收的设计，可让

华测P700无人机降落在较坚硬的地面，减少华测P700无人机的起降场地限制。

同时，作业时长可达90-120分钟。

多样化搭载

华测P700无人机可搭载高分辨率数码相机A7r,航拍影像可达到5cm的地面分

辨率。同时，华测P700无人机可选择搭载摄像机、红外等多种设备。

重量4.00kg搭载搭载（可选）SonyRX-KSamsungNX210数字相机或

相机视频设备

尺寸160x103x35cm空中拍摄面积6km2(GSD5cm),9km2(GSD8cm),

13km2(GSD12cm)GSD：地面分辨率

翼展1.60m

75%前后重迭率，50%左右重迭率

机翼48dm2地面

面积站

传输距离全向型天线：5km

飞行巡航速度：64km/h

速度指向型天线：10km

最大速度：81km/h

传输频率434/868/912MHZ（选项），19200bps,

半双工，8频道

飞行2500m

高度

滞空80-90分钟其他地面控制站软件（不包含笔记本电脑）

时间

材质碳纤维蜂巢结构，采用真空适应风力6级(39-49km/h)

辅助树脂转注成型技术环境

起飞弹力绳或弹射架温度：-20°C〜60°C

回收降落伞抗雨能力5mm/12h小雨

动力120W双无刷电动马达

飞机架设时间10分钟

电池锂聚合物电池1L1V,操控操控方式全自主起飞降落

20000mAh

1.5.2P600

高集成性

华测P600无人机一体化高度集

成设计，操作简单，无需拆装，

可直接架设弹射起飞。操作人员

不需要专业的飞行知识，仅需详

细阅读我们完整的操作手册，便

能轻松上手。

全自动化

华测P600弹射起飞后，能沿着预先规划的飞行路径执行航拍任务，拍摄完毕飞

机自动返航，并在预先规划的降落点开启降落伞，全程无需人工干预，并具有

自动预警返航功能。

高耐久性

华测P600无人飞机使用高强度的碳纤维蜂巢结构和降落伞回收的设计，可让华

测P600无人飞机降落在较坚硬的地面，减少华测P600无人飞机的场地限制。

高精确度

搭载高分辨率数码相机，设定飞行高度150米、照片重迭度70%,可获取最高地

面分辨率(GSD)可达5厘米的精度。

搭载

重量2.00kg搭SamsungNX210数字相机

载（可选）

相

机4km2(GSD8cm),6km2(GSD12cm),

尺寸100x65x10cm

空中拍9km2(GSD18cm)

摄面积75%前后重迭率，50%左右重迭率，60

翼展1.00m

分钟飞行时间，快门3秒

机翼面积20dm2

全向型天线：5km

传输距

巡航速度：81km/h

离

飞行速度指向型天线：10km

地

最大速度：92km/h

面

离地高度：100-500m

站传输频434/868/912MHz（选项），19200bps,半

飞行高度

率双工，8频道

海拔高度：3000m

滞空时间40-50分钟其他地面控制站软件（不包含笔记本电脑）

材质发泡聚丙烯及碳纤维增强结构风：风级4(20-28km/h)

适

风力

起飞弹力绳或弹射架应温度：-20°C〜60°C

环

抗雨能

回收降落伞境5mm/12h小雨

力

飞架设时

动力300W无刷电动焉达，后推式10分钟

机间

操操控方全自动起飞和回收、自动导航、自动快

电池锂聚合物电池11.IV,8000mAh

控式门、自动启动安全措施

1.5.3P500

华测P500为四旋翼电动无人

机，其机身设计新颖、轻巧，对称

电机轴距800mln,单臂长度350mm，总重量2.6kg。由于其体积小、重量轻、飞

行平稳、机动灵活、目标特性小、飞行噪音低等特点，非常适合城镇夜间，环

境比较恶的环境，人员密集场所飞行。使用快捷方便，不太需要过多的技术训

练就可以进行简单，稳定的飞行，甚至可实现“单兵作战”一一即单人操作。

在线路、管道巡检，城市巡查，空中指挥支援，群体事件控制等方面有着广泛

的应用。

＞华测P500四旋翼无人机系统引入了2.0BCAN总线系统，AAHRS（姿态、高度

及航向参考系统）集成了加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计、湿度计、温

度计等多种高精度传感器和卓越的控制算法设计，飞行器的操控因而变得非

常简单，即使操作者毫无遥控飞行的经验，也能够在很短的时间内学会安全

地操控飞行。

＞华测P500四旋翼无人机系统可以通过遥控器人工操控飞行，也可以借助独

一无二的GPSVigapoint系统执行自动驾驶飞行和拍摄任务。

＞基于模块化的设计理念，华测P500四旋翼无人机可以灵活地更换机载任务

设备以适应不同的作战任务要求。从高分辨率的数码相机、高清视频摄像机、

微光夜视摄像机到军用级的红外热成像摄像机。基于华测P500四旋翼无人

机更大的载重，除图像和视频设备之外，还可以搭载根据用户需要定制的更

多种任务设备，如空气采样设备，空中投放设备等，从而完成更多样化的任

务。

＞华测P500四旋翼无人机拥有优秀的安全设计，任何时候只要停止遥控器操

作，飞行器就会自动悬停在空中。如果遥控器信号中断时间超过30秒或者

电池电量过低，飞行器就会自动缓慢迫降到地面或按照预定方案自动应对。

遥控信号受到干扰时，飞行器可以自动按原路返航。飞控系统可以完整记录

所有飞行相关数据信息，用于准确诊断飞行器故障判断飞行器事故原因。

＞华测P500四旋翼无人机的动力系统拥有业内最强的野外环境适应性，可以

在最高5级风下正常工作。经过专业机构的严格高压电磁环境测试，华测

P500四旋翼无人机被确认在高压电磁环境下具有良好的抗干扰性和安全性,

通过专业机构的EMC电磁环境兼容认证.