森林防火无人机遥感系统


正文森林火灾对森林资源和生态环境的破坏所造成的损失难以估量。在我国林业防火工作中,以往侦查火情主要靠人力,随着无人机技术的发展,无人机的机动快速、低成本、维护操作简单等技术特点,不仅能缩减人力及成本支出,还能提高森林防火勘察范围,对一些林区死角能够进行及时监测与布控,解决了地面巡护无法顾及偏远地区发生林火的问题,同时还能保证巡护人员的在位情况以及对重大森林火灾现场的各种动态信息的准确把握和及时了解,进一步提高火情监测效率。

正文北京易科泰生态技术有限公司以自身在森林资源保护监测领域多年积累的成熟经验及其在无人机遥感研发集成中的技术实践,自主设计研发了Ecodrone®森林防火无人机遥感系统。本系统采用UAS-8无人机平台搭载高分辨率热红外相机,自带高清RGB镜头,自动航线规划、一键式起降、全自主数据处理分析,并可实时探测地面烟雾扩散分布情况,可有效实施消防预警和现场侦测,为迅速、准确预防和处置灾情提供精确指导。

1、Ecodrone® UAS-8无人机平台

  • 整机重量≤5000g,最大起飞重量≥15000g,最大载荷≥5000g,对称轴距1200mm,自动折叠脚架,螺杆电机,减震无虚位
  • 具备强大的可扩展性,可灵活安装配置多光谱、高光谱、红外热成像、LiDAR、可见光等各种传感器,可同时安装其中任意两种传感器以同步采集多样化地面信息
  • 空载悬停时间不低于50分钟,有效作业时间30分钟(搭载多光谱相机),飞行速度10m/s
  • 高精度GPS定位模块,支持GPS/北斗双模
  • 具备航点导航、定点、悬停、定高、航线、区域覆盖、环绕及跟随(follow-me模式,需地面站支持)等飞行模式,具备“黑匣子”功能模块等
  • 具备信号干扰保护,故障保护,低电压自动保护,一键自动返航降落功能
  • 气压和GPS定高,精确度1cm
  • 标配4K高清画质彩色成像镜头,帧频30FPS(最大分辨率4K情况下),图片分辨率16MP;光学镜头f/2.8,120度HFOV(可选配82度HFOV无畸变光学镜头);可选配其他高分辨率彩色镜头
  • 遥控器:双天线,工作频率400~2.483GHz(DSSS技术),通道数16或32可选,发射功率(EIRP)FCC 100 dBm,控制距离2.7km(打开增程模式约达7公里)
  • 在线图传(FPV接收):模拟信号与数字信号双路图传技术,可同时在线图传可见光和热成像影像视频,工作频段8G,支持1080P实时高清图传,显示屏分辨率1920×1080,最大距离5km,既保障同步图传无延迟时滞、又可在线高清接收显示画面
  • 数据同传模块,包括无人机作业过程中的位置(经纬度)、高度、温度、湿度、太阳辐射、地面温度、电池电压等数据信息同步传输显示在地面站上
  • 地面站:包括便携箱、野外勘测级笔记本及相应软件等,可进行谷歌地图、高德地图或必应地图切换、航点输入规划自动飞行、航速/距离/高度/水平/经纬度/升降速度/温度等监测、下载任务日志文件、实现无人机自动跟踪地面站功能(follow-me)等
  • 能量管理系统:标配电池容量22000mAh,最大充电电流12A,双通道充电器,最大充电功率1400W

2、GIS-320专业烟雾探测红外热成像系统

正文GIS-320相机对烟雾探测高度敏感,用于森林防火时可进行实时红外热成像,通过烟雾探测成像准确分析烟雾扩散、分布情况,精准定位火险发生点,也可根据烟雾浓度判断火情。专业数据分析软件可根据温度高低拉伸渲染,显示3D温度图像,能更直观反映地物温度高低。还可通过对比高清RGB图像,更加准确判别地物类别及火险发生概率。本相机也具备强大气体识别监测功能,可广泛用于监测多种有毒有害气体泄漏污染等领域。

 

图1 GIS-320热红外相机(左)  烟雾探测影像(右)

        为达到本系统的一专多能特点并实现精确温度测量功能,提高设备使用效率,还可选配高精度红外热成像镜头,测温范围-25℃至150℃,或-40℃至550℃,或400℃至1500℃等多种型号,从而满足不同应用需求。

图2 健康树木温度(左)  3D温度图像(右)

图3 对应地物RGB图像

详细技术参数:

红外冷却相机

分辨率 320×240像素
温度范围 可选温度范围:-20℃…+350℃
温度敏感度 0.015℃(15mK)
频率 30Hz
光谱范围 3.2-3.4μm,冷却InSb FPA检测器
镜头 24°×18°或14.5°×10.8°
焦距 自动/手动聚焦,电机控制
缩放 1-8x数码
可见光数码相机
分辨率 1280×960像素
焦距和缩放 自动聚焦,14x数码
远程控制 & 视频输出
数字接口 CANbus,PWM,S.BUS,USB3.0(数据传送,FW更新控制)
视频输出 720p(1280×720)数字mini HDMI接口
存储和数据记录
影像记录 辐射JPEG,非辐射JPEG,数码相机JPEG
视频记录(红外、可见光) 辐射全画幅红外视频、30Hz,RGB可见光视频
GPS标签 支持,MavLink或GPS串行通信
存储 内置SD卡,64GB
测量功能
测量功能 最大温度,最小温度
气体监测
气体 苯,乙醇,乙苯,庚烷,己烷,异戊二烯,甲醇,甲基乙基酮,甲基异丁基酮,辛烷,戊烷,1-戊烯,甲苯,m-二甲苯,丁烷,甲烷,丙烷,乙烯,丙烯。
电源&规格
输入电压 12-19VDC
规格及重量 257×117×126mm,<1.7kg

3、应用领域

  • 森林火险监测
  • 有毒有害气体监测
  • 干旱胁迫监测
  • 病虫害监测等