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国际通常森林防火技术现状

文章来源:更新时间:2015-04-03

  森林火灾是世界性的林业重要灾害之一,不仅烧毁森林,降低林分密度,破坏森林结构,降低森林的利用价值、同时造成生态系统内生物因子、生态因子的混乱与灭绝,更致命的是,对人民生命财产造成极大威胁——烧毁林内各种建筑物和生产生活资料,甚至危及森林附近村镇、生产点和其他居住点的安全。作为有远见的领导,把"预防为主,及时发现、快速扑救"方针作为森林防火必须贯彻的政策,真正做到早发现、早解决。
  国际通常森林防火技术现状
  正因为森林火灾的严重危害,因此世界各国纷纷采取相应措施,德国投入FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统;美国运用护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻;加拿大则采用卫星巡回监测系统。这些新进设备在某种程度上来说,降低了森林火灾带来的损害度,但由于实施过于复杂,技术成本过大等问题,我国不宜生搬硬套。
  我们国家在林业也投入了大量的物力财力,在重要的林区部署了航空巡护、卫星遥感、地面巡护、瞭望塔用于监测,同时通过制定相关法规,对民众进行防火意识宣传等手段,使森林火灾带来的危害程度降至最低。
  国内传统森林防火设备
  航空巡护:利用巡护飞机在森林里进行林火的探测。
  卫星遥感:利用气象卫星、陆地资源卫星、低轨卫星探测林火。
  地面巡护:主要是向群众宣传,控制人为火源,对来往人员及车辆,野外生产和生活用火进行检查和监督,并深入瞭望台观测的死角进行巡逻。
  瞭望台监测:通过瞭望台来观测林火的发生,确定火灾发生的地点,报告火情。
  国内传统森林防火设备的弊端
  (1)航空巡护:遇上夜间、风大及阴雨天气时,因能见度较低,致使起飞困难。同时,巡视受航线、时间的限制,观察范围小,容易错过最佳观察时机,导致大灾。此外,该监控方式成本高,租用飞机费用昂贵(固定飞行费用6000元/小时),不具普及性。
  (2)卫星遥感:由于是遥感手段制作森林火险预报、卫星数字资料估算着火面积,客观上无疑需要一定的时间。这样,待发现热点时,火灾现场已达直径1公里大小的面积。因发现时已经遭到很大面积给扑救带来了很多困难,易于导致火情核实滞后,延误施救工作的及时开展。
  (3)地面巡护:其缺点是巡护面积小、巡逻慢、死角多、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。现有视频对来往人员及车辆,野外生产和生活用火进行监督,但需要工作人员不停的观看,容易产生视觉疲劳。
  (4)瞭望台监测:在天气晴朗情况下,人的肉眼只能视线范围达到2~3公里;而无人生活的偏远林区更不便设置瞭望塔;加上观察效果受地形地势的限制(覆盖面小,观察不到死角和空白),对烟雾浓重的较大面积火场、余火及地下火无法观察;雷电天气无法上塔观察。这种凭瞭望员监测经验监控的方式,不仅准确率低、误差大,更增加了瞭望员受雷电、野生动物威胁的可能性。
  在我国,基于北方是火灾频发区,内蒙古、陕西、山东、山西、黑龙江、云南等地在相继出台各种法令防治森林火灾之余,更先后引进网络技术的远程无线监控系统,实现对森林防火的有效监控、但是出现很多令人不能满意的结果、主要有以下几点。
  现阶段我国森林防火监控系统存在着以下需改进的情况:
  森林防火监控点需要选择山的最高点做瞭望塔,一般山顶是没有市电供应的,需要采用风光互补发电系统,缺乏施工经验的施工单位只按照技术理论设计,设备安装以后,设备经常出现早晨晚间时段无电现象。然而由于在监控中心看不到前端电量情况,不能及时送电,得不到正常供电的前端仪器自然不能正常运作。
  图像传输不清晰、不稳定;不能透雾,在烟、雾、霾、水汽、雨、雪、灰尘、黑暗等情况下不能实现监控。
  系统火灾误报高,不能自动计算出森林火灾发生地的经纬度,对于大面积的林区,单靠人工辨识不能准确分析出位置,造成人力财力的浪费。
  GIS平台建设不健全,没有气象信息。火灾发生以后不能及时了解现场环境的风向、风速,无法计算出火灾蔓延的方向和速度,导致森林大火经常造成人员伤亡等重大事故。
  无线传输设备使用的是模拟微波或者普通54M网桥,存在在30公里以上的传输时带宽小,信号弱在天气不好的情况下图像有雪花、马赛克,不能和中心实时对讲、电话会议、现场沟通等缺陷。
  在设备安装以后,由于现场缺乏人员看管,没有防盗设施,经常发生电池、太阳能、风力发电风机等设备被盗情况。
  防雷系统不合格,安装在雷电地区的设备时有被雷击情况,给用户带来巨大的经济损失和重新安装设配等一系列的麻烦。
  造成这种尴尬局面主要是因为目前我国森林防火大多施工中间商只有城市监控施工经验,没有森林防火施工经验,安装的监控系统处在不稳定的状态,系统不能正常工作。
  深圳市荣通达科技有限公司根据国内外森林防火经验,结合我们国家森林防火实际情况,设计了"森林防火无线智能分析数字化监控预警系统",该系统可以实现快速、准确、实时的监控林区林火情况,配合GIS数字管理平台,结合林政管理、生态建设管理及林业活动,实现各种智能化管理系统。下面,我们以东京城森林防火系统为例,对比介绍一下功能情况。
  无线智能数字化预警系统与传统森林监控系统对比如下:
  方式/比较无线智能数字化预警系统传统森林监控系统
  部署复杂度安装快捷
  一个激光夜视透雾摄像机白天覆盖直径20-50公里区域、同时具备透雾功能。安装快捷
  大面积区域需要大量摄像机,每个摄像机只能观看3-5公里。
  雾天正常监控能力在薄雾与阴霾天气人眼无法看到的情况下、通过专用的透雾成像技术,雾天也可以正常监控雾天超出人眼能见度无法监控
  夜间监控能力利用低照度摄像机,通过激光光源,在夜间可清晰看到直径5-8公里图像多采用一体机,照度差,无法监控,即使增加红外灯也只能看100-200米的范围
  变速物体跟踪能力适应不同距离和速度目标移动,准确跟踪对于远距离运动物体跟踪困难
  软件功能体现标准通讯协议提供风光互补电力信息、气象信息、GIS地理信息、林业信息,安全防盗和各类应用软件结合单一的应用软件,扩展性差
  GIS联动能力三维地图与现场结合功能,可实现双向互动模拟火场现场情况无,仅能单一的监控,无法实现视频和地图联动
  林火报警能力利用专用林火自动识别软件,识别率达85%以上,并可结合人工识别人工识别
  火点定位能力系统自动对火点经纬度进行精确定位(5公里误差300米,8公里误差700米),并可在地图上进行标注,结合人工定位,更快捷到达火灾现场系统不能自动计算经纬度,仅靠人工定位,对于大面积的林区不准确,不直观
  电话会议
  网络功能通过无线数字微波可以实现林区监控点和林场管理站通信、电话、视频、对接无此功能
  气象信息可以实时提供现场风向、风速情况,为扑火人员提前打好隔离带打下技术基础无此功能
  安全防盗使用高压脉冲网与视频对接功能,可以和任何一个前端进行双向语音沟通需要人员现场看守
  短信报警启动后台的短信发布平台第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供个扑火队离火情地距离,和前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力系统无法实现
  自然防雷按照国家热播基站建设要求方案设计施工按照国家热播基站建设要求方案设计施工
  实时检测风光互补发电系统结合当地气象资源情况,我们使用48小时风光互补发电系统,在监控中心可以实时看到每个前端的电力情况使用风光互补发电系统,在中心看不到前端发电情况,经常出现因电力不足不能运作的情况
  单兵系统工作人员可以随身携带,不影响人员运动速度。指挥中心可以实时看到火灾现场情况,支持远程指导无此功能。