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警用无人机在森林公安上的应用

行业资讯 2017-10-18 17:40

  无人机最早运用于军事范畴,但随着科技的开展和社会的前进,无人机军用转警用、民用已成必然趋势。现阶段我国存在着警力配备不足、警用配备技术含量低、多警种协同作战能力弱等许多问题。但是无人机的运用可以在公安的多个范畴完结“不可能完结的使命”。


  无人机在公安领域应用十分广泛,例如,在反恐处突领域主要运用于反恐行动、空中监视、目标搜录、目标跟踪、警备监视、会场安保监视等;在森林公安领域主要运用于林区治安巡逻、林地面积测量、野生动植物保护、森林防火监控、火灾事故空中侦察、山林搜救、森林救灾应急指挥等;在交通管理领域主要运用于交通监管、交通路况监测、交通违法取证、路况巡查、空中执勤等。


  无人机与载人直升机比较,无人机具有起降简略、视角宽广、高清摄录、画面实时传输等优势,在林区上空监测时具有快速、实时巡查的才能,尤其是在人、车无法到达的区域,无人机就显示出共同的优势。无人机能进行多批次、不间断飞翔,且好操作、易操控、便于返航。作为现有林区治安管理手法的有力弥补,无人机的智能化可以做到“快、全、细、准”。从我国的国情和森林公安开展局势看,无人机用于林区治安管理将得到长足的开展。尽管无人机具有许多运用优势,但是在运用中也露出出了环境习惯才能差、自主飞翔才能弱、飞翔时间短、操控间隔有限等许多问题。本文依据森林公安系统的实际问题动身,依据无人机的不同的运用为森林公安工作提出不同的解决方法,为往后无人机在森林公安中的运用提供一些参考。


  警用无人机在森林公安中典型应用


  1、林区治安巡逻。


  当前传统的林区治安巡逻主要靠辖区民警开车或步行至林区进行巡查,林区环境复杂,山路崎岖,很难在有限的时间内巡查更多的林区,传统的人工巡查早已不能满足日常工作的需求,使用无人机,民警可在复杂的林区环境中,经由无人机地面站操控软件可对无人机飞行路线进行设置,达成效率比较高的日常巡逻,通过无人机拍摄的照片,对照片展开分析,发现潜在问题,便可第一时间派侦查人员前往对应区域开展具体侦查。


  2、无人机应用林地面积测量。


  传统的使用手持式GPS测量仪测量林地的方式已经不能满足日常的工作需要,一是地面的GPS信号受到环境、地理位置等因素的影响,导致传统的GPS测量仪搜索到的可用卫星信号不多,从而影响测量的精度;二是对于地形复杂、山路陡峭的林区来说,手持式GPS测量不仅精度难以把握,而且还有可能对测量人员带来身体伤害。

无人机森林面积测量

  上图案例:违法边界最高处至地面高度287米,传统测量方式使用手持GPS沿箭头方向(违法区域)进行测量,面积大,测量人员危险高。


  使用无人机进行测量能有效的解决以上两种问题。无人机在空中能有效的解决GPS卫星信号不佳的问题,并且使用无人机进行拍照的过程中,每张拍摄的照片中都含有GPS位置的信息,为在后期进行图像的处理以及面积的测量中,能大大增加测量的准确性,经过我们工作中多个案例比对,使用此方法的精确率能达到98%以上。此可视化测量方式能带来执法办案的公正性,避免在测量的过程中因测量范围引起争议。

无人机对违法区域进行面积测量

  3.无人机搭载热成像相机在林区中的应用。


  当前我们的无人机搭载的是普通光学成像相机,在日常的林区治安巡逻中只能发现已经破坏的森林资源,对正在实施涉林违法犯罪行为不能及时的发现和制止。然而热成像相机就能将犯罪现象扼杀在萌芽状态,热成像相机能通过感测细微的温差,呈现肉眼无法觉察的信息,即使在完全无光的黑夜或者烟雾遮挡的区域,也能让目标清晰显现。另外,森林火灾破坏性强,不易被发现,目前,我国用于森林防火的监测系统尚不健全,传统有人机在低空飞行的管制较为严格,能耗较大,不具备夜航和在浓烟或浓雾环境中飞行的能力。热成像相机能及时发现起火点,避免较大的森林火灾的发生。即使在火灾上空热成像相机也能穿透浓烟寻找火源,为火灾现场提供准确的灭火方案。


  森林地势复杂,发现火情后无人机可快速到达事故区域,回传第一手资料无人机视野宽阔,可迅速获取过火面积,蔓延趋势等灭火关键信息。


  4、建立森林资源实景模型库,实现三维网格化管理。


  传统的地形图的精度和分辨率都不高,只能从地形图中的标注来分辨森林、河流、村庄等信息,不直观,通过无人机拍摄的照片建立森林资源实景的模型库,能清晰的分辨出地形地貌、森林植被分布、野生动植物的分布区域等信息,通过开发相关软件将实景模型库进行网格化管理,使我们能快捷的找到某片森林位置,让我们坐在电脑前就能看到整个森林的实景。

无人机拍摄的森林实景

  5、其他行业的应用


  德安县森林公安局正在探索协同环保局、城市执法局等多部门利用无人机展开综合执法的新路子,和利用无人机展开抢险救灾的新思路。


  5.1环境监测;在日常环保执法过程中,有时候一些违法生产、违法排污场景等执法证据凭借人眼无法取证,比如企业在高空、沿江、沿河区域违法排污,这时候就可以借助无人机高清航拍功能来进行协助执法,观察和拍摄环境违法行为。无人机可随时起飞,时效性强,机动性好,能直接飞到企业上空拍摄取证,不受人为干扰。既能为环境执法提供及时、准确和高分辨率的数据,也弥补了环保部门传统地面检查执法空间覆盖不足,以及卫星遥感时间连续性不足的缺点。无人机应用到实际环境执法工作中,此举不仅方便环境违法案件调查取证,也大大提高了环境执法效率。

无人机拍摄的偷排废气的照片

  (无人机拍摄的偷排废气的照片)


  5.2排污口监测;造纸工业生产分为两个主要工艺阶段,即制浆和抄纸。这两项工艺都要耗用大量的水,其中大部分作为废水排出。造纸工业废水的特点是废水排放量大,BOD高,废水中纤维悬浮物多,而且含二价硫和带色,并有硫醇类恶臭气味。废水中BOD主要来源于制浆蒸煮工序,所以未进行污水处理的水热量较高,无人机搭载热感相机,可在工厂上方可监测出排污口并根据水温的变化判断污水是否进行了净化处理。

无人机拍摄的工厂排污口

  5.3、城市两违防范;它将破解城市管理执法人员在执法过程中遇到治违“盲区”,解决“楼上楼”以及高层建筑物无法进入的困境,减少执法人员的巡查时间;同时利用无人机空中拍摄优势,实现“地面人员巡查,天上航拍摄影”无缝对接,另外,无人机空中巡查,不但能提供建筑物精确的高度数据和进行典型定位,还可以实时发现正在进行的违法建筑物,或通过对比发现是否有新增违建。无人机通过不同时期的拍摄,将拍摄的高清图像完好地保存入档,通过对比前后两次航拍图斑结果,制作出变化清单。同时,高清图斑留档可作为今后治违办督查和责任追究的重要依据,对今后的卫片执法检查和规划建设提供预警进一步构筑德安县“两违”防控全方位覆盖体系。


  5.4、救灾抢险;在以往的汛期防汛工作中,看不清、望不远、测不准,是汛情侦察中经常遇到的老大难问题,严重影响制约着防汛工作精细化准备、精准化落实。无人机作为一项空间数据获取的重要手段,具有续航时间长、影像实时传输、高位地区探测、机动灵活等优点。而其在防汛工作中,可立体查看蓄洪区的地形、地貌、堤坝等情况,在交通不便等因素制约人工巡检时,无人机快速赶到出险地区航拍能够为防洪决策提供准确的信息。


  交通受阻,人员进入困难,无人机可以及时、全面的了解现场息常伴随二次灾害的发生,人员进入风险较大,无人机可以对现场进行监控.


  5.5、在森林火灾发生时,灭火人员难以直接靠近火源,无人机装配灭火弹迅速飞向火源上方,通过投掷与抛投装置将灭火弹准确的投掷火点,扑灭火源。”同时此装置也可将急救包、攀登绳、食物、饮水、衣物甚至救生圈等物资投放给遇险人员,无人机一次可搭载6公斤以内的物资。

无人机搭载灭火弹

  上图:无人机搭载灭火弹


  5.6指挥中心远程控制指挥无人机(4G图传远程指挥)


  地面站或指挥中心可以远程获取无人机上摄像机的实时图像或存储器中的图像数据,使指挥中心人员在最短的时间内获取现场信息,制止犯罪或堵截犯罪分子,并保证上下级的互动指挥能力。此项技术的应用方便政府部门、公安、消防、抢险救灾、交通运输、勘探、气象、环保、测绘、等企事业单位使用的流动实时监控指挥管理平台,对防范难、发现难、取证难、查处难等问题,减少警力不足的压力,实现并提高使用部门相关领域处理突发事件的快速反应能力,提高预防、打击犯罪、安全保障和反恐效能。


  无人机通过地面端控制设备可以实现操控无人机,也可设定一键起飞。可通过无人机的机载摄像头实时回传高清的图像数据,数据还包括飞行器的位置,高度,飞行速度,上胜率,经纬度坐标,电池电量等。可对操作机载摄像头进行拍摄操作,同时还可以控制设置摄像头包括快门速度,IOS,EV补偿等相关摄影机的参数设置。还可完成如兴趣点环绕,指点飞行,航点规划等功能,当任务完成或飞行器失控后,还可自动返回起飞点,做到一键式起飞,一键式降落等功能。


  无人机存在的问题和发展方向


  1、无人机的飞行稳定性。


  目前,无人机大多为轻小型无人机,由于自身体积重量较小,其对异常环境的适应性也相对较弱。一般在大风、雨雪天气无法进行空中作业,影响了无人机的整体效率。


  2、续航时间还不能完全满足实战需求


  目前的轻小型无人机,尤其是多旋翼无人机大多采用电池动力。然而,出于起飞重量的考虑,一般采用小型电池,很难保证长航时飞行作业的要求。频繁的电池更换自然导致作业效率降低。目前,除了部分专业级的无人机可达到1小时以上,市场上无人机续航时间普遍偏短。


  3、对天气状况要求较高


  一般的业余级无人机超过5级风就就会影响正常的飞行,雨天更是不能飞行。专业级的无人机可在6级风的条件下飞行,但无法在超过6级风的条件下飞行,在中雨或大雨天气下无法飞行。


  4、对环境要求较高


  在一些手机信号发射塔、天然矿区、金属建筑(例如斜拉桥)、高压电线附近,无人机中的指南针会受到严重的干扰,使无人机出现飘移、甚至是不受控制等现象。目前的无人机还是显得应对不足。


  5、一般只能在可视的范围内飞行


  无人机传导的信息是通过微波传输的,虽然微波传输的声像信息稳定性好、清晰度高,但是微波是沿直线传播的,其绕射性较差,长距离传播特别是跨障碍物传播需要中继站或地面站的接力。因此,无人机在没有配备自动跟踪天线和地面控制站时,一旦无人机和飞控手直线之间有障碍物遮挡,实时传输的图像会变差甚至完全中断。


  6、专业级整机装备费用较高


  标准的专业级配备一般包括:无人机(空机)、相机、图传、地面站系统等全部采购费用在几十万到百万之间。


  7、复合型人才缺乏的矛盾更为突出。


  在探索无人机综合执法的新路子上,复合型人才缺乏的矛盾更为突出。为充分发挥无人机的优势,让其在环境监测、城市两违防范、救灾抢险、森林资源管理、森林火灾监控等方面展现重大作用,跨行业、跨领域的复合“飞手”显得更为重要。


  森林公安警用无人机发展方向


  随着新型复合航空材料、固定垂直起降飞机、4G通讯、高能电池、热感应相机等新技术的出现,未来无人机的发展会进入更新的阶段。


  1、垂直起降固定翼无人机


  垂直起降固定翼无人机,具有垂直起降的能力,它的出现打破了传统固定翼的局限。垂直起降固定翼无人机不需要专门的机场、跑道或是发射架,大大降低了成本,在恶劣条件下的起降能力让它在应急、复杂地形测绘等行业大放异彩,同时解决了困扰许久的飞机损坏问题,由于传统的伞降,撞网,滑跑等降落方式对飞机损耗很大,在使用多次后飞机就要返厂重修,垂直起降固定翼无人机通过旋翼机的降落方式降低了损耗。


  2、高空长航时化


  电力驱动的无人机电池容量问题一直是困扰无人机拓展应用的首要问题,相信未来的几年内电池问题和重油航空发动机的完善,届时,将极大地提升无人机负载和拓展应用。


  重油航空发动机,重油是指其分子结构中碳原子的数量在20个以上的燃油,石油产品之一。英文名称JetfuelNo.3,别名航空煤油。3号航空煤油其密度适宜,不易挥发,热值高,燃烧性能好,能迅速、稳定、连续、完全燃烧,且燃烧区域小,积炭量少,不易结焦;低温流动性好,能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求;热安定性和抗氧化安定性好;洁净度高,无机械杂质及水分等有害物质,硫含量尤其是硫醇性硫含量低,对机件腐蚀小,航空煤油主要用作航空发动机的主要燃料。重油可实现无人机燃料的安全性,满足林区森林防火作业的巡航安全的要求。具有汽油无人机无可比拟的燃料安全优势。重油无人机的作业航时可以达到8小时以上,且发动机稳定耐用。


  总之,随着科技的进步,警用无人机应用会有广阔的发展前景,从日常城市交通管理到打击、防范等立体化治安防控体系建设中发挥重要的作用。


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