基本信息
- 项目名称：
- 多传感器信息融合技术在森林防火无人机预警系统中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 系统是以无人机为载体，在林区作业，结合多种传感器，能及时发现新生火情和即将要发生的火情，并尽早的将火情现场的实时监控图像传回指挥中心，是工作人员尽早的采取相应的救火措施，从而使损失降到最低。
- 详细介绍：
- 该项技术能有效解决森林防火问题，产品的潜在用户主要是林业部门，需求量很大，加上产品具有造价低、体积小、检测灵活、实用性能强等特点，故在森林防火方面具有很强的优势，是一项重大改革的新型防火检测系统。可以对火灾现场做出640*480分辨率的视频监控，并达到了实时监控的效果。系统在林区作业，能够及时发现新生火情和即将要发生的火情，并尽早的将火情现场的实时监控图像传回指挥中心，使工作人员尽早的采取相应的救火措施，从而使损失降到最低。 该系统还避免了原始人工观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区的企业效应。在监测火情的同时，还可以对森林资源、生态环境及野生动物等进行有效监控。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计的目的和基本思路： 本项目提出了一种新型方法——多传感器信息融合技术在森林防火无人机预警系统中的应用，该系统由无人机信息采集、多源数据传输和地面监控三部分功能构成。无人机结构简单、使用成本低，不但能完成有人驾驶飞机执行的任务，更适用于有人飞机不宜执行的任务，该项技术克服了资金庞大，使用局限等缺点。无人机装备有机载遥感设备、高分辨率CCD摄像机实现了多源数据的采集。采用计算机技术与其它高新技术组合的地面监控功能模块，实现了传感器信息处理，并对关键信息点采用数字图像处理技术，及时发现火险、火情，达到自动预警的目的。 创新点： 1、集成了高空拍摄、遥控、遥测技术、视频影像微波传输和计算机影像信息处理的新型应用技术； 2、基于信息融合的火险等级评估模型。 技术关键： 1、建立基于无人机的数学模型； 2、对于非结构性火灾信号的模糊神经网络的局部决策； 3、多传感器信息融合技术对预警的处理算法。 主要技术指标： 1、飞行高度：50-3000m; 2、飞行最大速度：130km/h； 3、起飞最大重量：6kg; 4、飞行时间：2h； 5、起飞方式：滑跑、弹射； 6、定位精度：3-5m； 7、检测范围：100km2/h。
科学性、先进性
- 通过对本预警系统的总体论证和深入研究，我们最终得出了一套完整的系统设计方案。期间我们攻克了多项的技术难题，其中包括飞行器机体的设计，自动驾驶仪的设计导航算法的设计。 1、利用红外诊断技术监测森林温度；通过CCD摄像头和红外热成像对火灾现场进行空中观测，可获取森林火灾损毁评估的实时图像，并可对重点区域获取更为详细的图像数据；利用GPS获得火灾林区地理坐标（经、纬度）、火场面积、火场蔓延趋势等信息。 2、
获奖情况及鉴定结果
- 1、作品在2010年3月15日通过吉林省教育厅科研成果鉴定（吉教科验字【2010】20号）； 2、作品通过长春净月经济开发区林业局应用测试（2010年3月17日，长春市净月开发区林业局）； 3、荣获“2008年全国航空航天模型锦标赛”科研类无人机遥测三等奖（2008年10月，浙江，国家体育总局、教育部）； 4、荣获“2009年全国航空航天模型锦标赛”科研类低成本高精度微小型自动驾驶仪二等奖（2009年10月，合肥，国家体育总局、教育部、科技部）； 5、2011年4月6日荣获实用新型专利，森林防火无人机预警装置。
作品所处阶段
- 处于中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物；图片；录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明及技术特点和优势： 该项技术能有效解决森林防火问题，产品的潜在用户主要是林业部门，需求量很大，加上产品具有造价低、体积小、检测灵活、实用性能强等特点，是一项重大改革的新型防火检测系统。可以对火灾现场做出640*480分辨率的视频监控，并达到了实时监控的效果。系统在林区作业，能够及时发现新生火情和即将要发生的火情，使工作人员尽早的采取相应的救火措施，从而使损失降到最低。 推广前景和经济效益预测： 当前我国的森林火情频繁，监测系统不健全，火场通信联络不畅，防火网密度过低，森林航空消防覆盖面不广，缺乏夜航和低能见度条件的飞行能力，远不能满足实际工作需要。而无人机具有续航时间长，影像实时传输，高危地区探测，成本低，机动性好等特点。目前无人机在林业中的应用尚处于初始阶段，没有形成规模，随着无人机在林业不同领域应用的不断深入，将为我国林业特别是森林防火工作，促进林业经济发展做出积极的贡献。
同类课题研究水平概述
- 1.国家投入1.3亿元在大兴安岭北部地区建设先进的雷电监测系统及预测预警系统，加强对雷电的监测和预测预警。这一系统具有较高的监测能力和定位精度，能立即对雷电发生的方位、强度、距离和频次进行准确测定，并建立雷电监测信息数据库，以便随时查阅与调用。此外，还利用计算机通信网络等技术形成一个完整的监测体系。这一体系一旦监测到雷电信号则会自动报警，并将雷电各种信息实时传输到大兴安岭各个森林防火指挥部。按照设计，监测落雷位置的精确度达到一公里以内，强度准确率在95%以上，雷电探测率在95%以上。 2.湖北省竹山县投资18万元，新建了卫星遥感森林火灾监测系统，自2003年初投入运行以来，已6次成功监测到境内火灾，挽回经济损失100余万元。对于国内技术的投资，有的采用雷电监测技术，成本相对较高，并且工程所耗费大量的时间及资源。还有的仍然采用摄像头，户外监测平台等传统设备，探测准确性较低，且维护较困难。这些均无法满足森林防火的要求。而基于传感器信息融合技术的无人机火灾预警系统，其成本相对较低，使用和维护相对简单，对地巡航速度快，在对车、对人无法到达地带的资源环境监测以及救援指挥等方面具有独特的优势。
