该方案可以通过遥控器、军工级智能地面站对无人机进行飞行控制。通过高清图像传输系统可将林区的监控视频实时传回地面站、指挥中心,第一时间为指挥部门提供有效的现场信息。同时决策者可以在云端对无人机进行控制并发布指挥命令。
传统人工巡检防火灭火的痛点 |
无人机巡检防火灭火的优势 |
人工巡检效率低 |
无人机搭载变焦相机,可在距地300~1000米高度对地面火场实时观察 |
巡检人员人身安全风险系数高 |
多旋翼无人机对起飞场地要求低,无需人员爬山作业 |
人工巡检无法提前识别火点 |
搭载热红外相机可以,提前预警 |
发生火灾,传统瞭望无法掌握全局,观察火势走向 |
无人机定点悬停,可全局观察火情 |
传统灭火指挥需要现场协调,拖延灭火进度 |
4G云平台指挥系统,没有距离限制 |
P580+云平台管理系统森林防火星际线上娱乐
(1)森林日常巡检
P580搭载30倍变焦相机
该森林防火星际线上娱乐可采用无人机采集林场视频音频信息,并可接入林业监控专网,与原有的监控,指挥系统结合,实现对无人机视频信号的实时查看、存储和回放,并供各级指挥机关调用。
(2)防火灭火,应急指挥
无人机参与森林灭火及巡检
华测林区防火星际线上娱乐,将北斗卫星、导航系统、热成像数字图像传输技术、高清视频回传系统等高新技术综合应用于森林资源管理。配备可见光、红外探测任务载荷在距地300~1000米高度对地面火场实时观察,将获取的图像数据实时传回地面,方便地面消防部门及时应对。暗火隐患勘察及扑灭、观察肉眼无法观察到火场暗火、配备红外探测穿透烟雾探测地表温度。
红外探测任务载荷获取火场完整的地面温度分布状态图像,并实时传回地面;可见光任务载荷获取火灾损毁评估的实时图像,亦可获取重点区域更为详细的图像数据。
配备抛投装置,挂载灭火弹和小型水袋,扑灭尚未熄灭的余火,防止复燃。
(3)林区测绘普查
根据需求增加森林测绘功能,可增加五镜头倾斜相机,测绘摄影云台等任务载荷,布署三维测绘软件和无人机管理平台等软件,将无人机侦查系统的数据接入林业森林防火监控网和大数据平台,实现重点目标测绘生成的三维数据导入林业防火指挥系统大数据平台、双向数据传输等功能。
实现“图像传输、数据交互、远程控制、网络共享”的功能,系统升级空间大,升级容易。
一、方案设计
1、方案硬件设备
针对该项目的实际情况,选择了华测P580六旋翼无人机搭载30倍变焦、热红外、喊话器以及抛投设备,作为林业巡检以及森林防火的硬件系统。
(1) P580多旋翼无人机采用碳纤维与铝合金复合结构设计,集成 FC-3A三冗余高可靠飞控系统、高性能机载电脑、毫米波避障雷达、高效能动力系统与大带宽图数一体数据链。可搭载30倍变焦云台相机系列、红外云台相机系列、双光吊舱系列、可视抛投器系列、可视喊话器系列等多种任务载荷。
(2)Z-6A 30倍变焦云台相机,拥有30倍光学变焦,总像素高达216万,61°~2.3°视场角为视频拍摄提供更广阔的空间,能将百米之外的景物清晰呈现在眼前。机身采用全铝合金结构设计,体积轻巧,结合专业的云台控制技术,稳像精度达±0.01°,即使在最远焦段也具有优秀的稳像效果。可快速灵活挂载在无人机飞行平台。
该变焦云台相机具有以下特点:
① 搭载专业的30倍光学变焦相机;
② 机械三轴稳像;
③ 领先的专用解耦姿态算法;
④ 高度优化的伺服电机矢量控制算法;
⑤ 高达8000Hz的控制频率;
⑥ ±0.01°的稳像精度;
⑦ 全铝合金结构设计,轻巧坚固、散热性能好;
⑧ 支持跟踪;
⑨ 网络视频输出接口;
⑩ 支持快拆。
(3)P-1 喊话器,采用高音质喇叭,搭载在飞行器上可快速进入作业区域,既能实时查看现场情况,又能对现场进行喊话。适用于应急救援等现场,完成传达指挥任务。
主要有以下特点:
① 喊话器广播距离最大 500 米;
② 自带高清相机,可实时查看现场情况;
③ 喊话方向可操纵;
④ 实时喊话,低延迟;
⑤ 支持预录;
⑥ 支持快拆。
(4)P-2可视抛投器, 选用碳纤维材质,重量轻,承载力大,支持三个挂载点,单个最大抛投重量在10kg以上,可以在视距外进行精准投放。适合于投放救援物资、消防灭火弹、电力架线、救援绳索等多种场合。
P-2可视包头器具有以下特点:
① 远程遥控抛投;
② 最多支持三个挂载点(可单独抛投,亦可同时抛投);
③ 单个最大抛投重量在10kg以上(还需考虑飞行器最大挂载重量);
④ 自带高清相机,可实时查看现场情况;
⑤ 轻小化设计,重量轻;
⑥ 碳纤维结构,承载力大;
⑦ 可实现精准抛投;
⑧ 支持快拆
(5)Z-8A双光吊舱集30倍光学变焦相机及25mm热成像相机于一体,具有优秀的成像质量,即使在夜间环境,不需要辅助光源也能拍摄到清晰的图像,它拥有30倍光学变焦,总像素高达216万,61°~2.3°视场角为视频拍摄提供更广阔的空间,能将百米之外的景物清晰呈现在眼前,即使在最远焦段也具有优秀的稳像效果。热成像相机搭载高性能17um 非制冷焦平面探测器,多种色板模式可切换,具有优秀的成像效果。结合专业的云台控制技术,稳像精度达±0.01°。可应用于消防、森林公安、公安监控、搜寻救援、环保执法等多个行业。
⑨ 支持快拆。
(6)G-1便携式地面站集成了控制手柄、大带宽图数一体数据链与4G数据链,配合移动设备预装的地面站应用程序,可实时操纵飞行器与飞行器所挂载的任务载荷设备,规划飞行任务,并查看云台相机所拍摄的图像。通过集成的4G数据链,可将飞行器数据和图像实时传送至云端及后台指挥中心。G-1便携式地面站提供了人性化的操作界面,可极大降低飞行任务的复杂度。
G-1便携式地面站
主要特点:
① 实时显示飞行器位置坐标、姿态、电池电压等数据;
② 实时显示云台相机拍摄的高清图像;
③ 遥控遥测及图像传输距离最远可达10km(无线电通视条件下);
④ 支持自动起飞、自动降落、自动返航、自主巡航及收放起落架(需飞行器支持)等快捷操作;
⑤ 支持航线规划,最大可编辑200个航点;
⑥ 支持美国手、日本手等4种摇杆操纵模式;
⑦ 支持通过4G连接公安专网;
配合无人飞行器远程管控系统,可在任意联网电脑上远程监控飞行器,使后端指挥中心可实时了解现场信息。
2、方案软件及配置
(1)云平台与指挥调度系统
视频实时回传
管控无人机
云平台主要特点:
① 支持灵活的账户管理。一台电脑、一个账户可同时管理多架无人机。
② 支持远程监控无人机拍摄的视频、下载照片,实时掌握现场状况。
③ 支持远程监控无人机飞行状态、健康状态。
④ 支持远程发指令给无人机,控制无人机自动起降、自动巡航,在线编辑航线,真正实现无需现场飞行操作员。
⑤ 支持云端存储任务航线,再次执行时可直接调取。实现重复任务的规范化、自动化、简易化。
⑥ 支持远程控制相机载荷、远程喊话、远程抛投。
⑦ 云端可存储视频、照片、飞行数据,方便日后调取查看与分析。
(2)云服务器配置
服务器可以选择搭载本地单位的服务器上或者云服务器上。
3、作业流程
(1)现场勘查
班玛县地貌
(2)规划航线
巡检区域分区模拟图
航线示意图
将林区的区域进行任务划分,并对划分的区域进行航线的规划。可以提前完成规划,等到现场后直接导入无人机中进行外业飞行。
(3)外业飞行数据采集
目标跟踪巡检
(4)内业处理提交成果
热红外图
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