助力森林滅火，科技能做些什麼？
◎ 科技日報記者 華凌
清明節前後，森林防火形勢嚴峻。儘管四川涼山西昌森林火災終於撲滅，但造成19人不幸遇難。人們在沉痛哀悼之餘，不禁要問：今後，高科技手段能在森林滅火中發揮什麼作用，能否最大限度減少人員傷亡和財產損失？帶著這些問題，科技日報記者採訪了業內相關專家。
高空探查：繪就火場3D態勢圖
森林火災的消防救援一直是世界難題。
「首先，因為森林火災往往發生在氣候乾旱、氣溫較高的季節，加之一些林木富含油脂，積累不少林下可燃物，再加上火借風勢，往往火勢很大，擴散快，點多面廣。而且不少森林火災發生在山區，地形崎嶇，交通不便。此外，在山區林火可能發生爆燃，特別是在陡坡、山脊、草塘溝等特殊險境地形中，極大增加滅火的危險性。」中國低空安全研究中心主任、中國無人機產業創新聯盟副理事長孫永生博士在接受科技日報記者採訪時說。
「針對森林消防中的『看不清、聽不到、無法觸摸、盲區多、危險性強』等痛點，無人機猶如『偵察兵』，可以飛到消防員無法到達之地，展開全面無死角偵察，一旦發現燃點，迅速報出準確坐標，輔助決策者進行指揮調度，快速執行精準救援計劃。」孫永生表示。
孫永生介紹，救援期間，複合翼無人機可飛到火場高空執行火勢火情偵察任務，通過掛載的三軸吊艙，清晰穩定地將火場態勢拍攝下來，包括準確的地理信息、風力風向信息、火情火勢信息、人員分布信息等，生成3D態勢圖實時傳至指揮中心，供指揮人員快速掌握火情火勢分析預判，為制定救援方案和撲救計劃提供重要數據支持。
清明前夕，北京延慶區舉行了一場特殊的森林防火實戰演練，參與無人機應急救援的創新企業藍天飛揚經理楊諾介紹說，「在實際操作中，率先用無人機飛到現場，進行航拍觀察，其可搭載多種攝像鏡頭，實時進行災害現場的畫面直播，觀察災害現場情況。」
楊諾說，我們採用大疆四旋翼無人機搭載紅外熱成像相機和30倍變焦相機，前者可對危險區域進行測溫偵查，搜索被困人員，後者對目標進行勘察、識別，也可以作為臨時監控，搭配系留模塊，持續飛行10小時以上；通過4G圖傳系統將現場畫面傳至指揮中心，決策者可對火災現場人員、車輛進行調度；同時起飛的快速建模無人機，對災害現場進行實時正射和三維建模，勾勒災害面積和災害範圍後，傳回分析結果，也可將模型作為電子沙盤，進行現場指揮調度。
天降奇兵：無人機蜂群滅火神速
災害發生後第一時間救援，可將造成的損傷降到最低。目前，有不少團隊都在研究如何將人工智慧與救援結合起來，以救助更多的人。
那麼，在森林火災救援中，人工智慧的用武之地體現在哪裡？
「對於森林消防來說，單一的無人機由於載重、處理能力等限制，難以有效撲滅火災，為了消除隱患，將火災盡量遏制在初生階段，建議採用無人機蜂群戰術，如同天降奇兵，多機型、多層次聯合作戰，以期達到最佳的滅火效果。」航天科工模擬技術有限責任公司無人機滅火系統設計師楊興光表示。
楊興光介紹說，森林消防對無人機的基本要求是發現早、反應快、決策准、效果實。火災的起因往往是多樣的，不同的火情需要針對性的滅火方案和滅火設備。滅火彈可以裝載多種類型的滅火劑，按現場使用策略及時換裝。此外，通過將智能演算法注入無人機群，形成層次化布局，協同作戰，進一步提升滅火的效能。
據了解，目前無人機森林滅火系統主要由無人機（集群）、機載滅火彈、機載探測設備和地面綜控設備組成。系統中的無人機具備偵察功能，可以大載重長時間飛行，搭載數枚滅火彈及發射裝置飛行到火源附近，採用飛行器編隊設計、智能集群、任務規劃、圖像識別、彈道設計、中繼導航等技術，可精確、快速鎖定起火點，自動對準目標發射滅火彈。滅火彈飛到著火點附近，在指定高度爆炸、拋灑滅火劑，有效撲滅火焰。目前航天科工模擬技術有限責任公司正在進行相關產品的設計工作。
據206所事業部主任申研介紹，實際操作中，當偵查無人機發現火情後，第一時間將火情信息（包括著火位置、圖片、視頻）傳遞給指揮人員。206所可以運用發射技術、地面裝備技術、滅火彈技術、指揮控制技術、人員定位通訊技術、智能控制技術等，以及研製的消防裝備、人員定位、呼吸防護裝備進行有效地消防和救援。
地面救援：消防機器人趨智能化
在突發緊急火災時，地面人力滅火和搜救的效率遠遠不夠，為了高效率、更精準的救援，現在地面滅火救援中，研究人員投入研製智能消防機器人，利用基於人工智慧的機器人協助消防員進行救援，將大大增加安全係數，以及為救援工作帶來更多便利。
在哪些情況下，智能消防機器人可替代人工滅火？「面對高溫、有毒、缺氧、易爆和濃煙等各種危險複雜的環境，其可在人力所不及之處充分發揮作用，有助於減少消防人員的傷亡，增強火災控制能力。」哈工大機器人集團(HRG)合肥研究院無人裝備研究所副所長管永賀說。
HRG防爆消防滅火機器人
據管永賀介紹，機器人拖拽能力比較強，速度快，可以替代人工托水帶前進；機器人本身會攜帶各種儀器，對前方災情進行記錄反饋，為後方指揮提供決策依據，為後期事故分析提供依據；為救援提供協助，比如高穿透性的燈光、通信中繼、救援運輸、破拆、排風等。」
未來消防救援設備智能化是發展趨勢，業內專家認為，以人工智慧消防機器人為例，將主要經歷：
一把被動遙控式的消防救援設備當作基礎，進一步提高相關裝備的自我感知能力甚至自我執行能力，這一階段滅火裝備的特點是已初步具有類似於人的思維，可以自主進行判斷和執行相應措施，並且依據實際情況判斷用什麼樣的滅火方法滅火；
二是展開自主的學習和自我適應，並且在情況允許的情況下進行自我提升，即「發展階段」，消防救援的機器人能夠通過微型計算機的計算，比較準確的判斷出火災的實際級別，繼而做出滅火的作戰計劃，最終組織局部的自動化滅火救援；
三是通過大數據以及雲計算的相關技術，把一體化以及智能化和雲化效果實現，能夠形成一盤棋、一張圖甚至立體化以及綜合性的消防救援。這當中會出現和人高度相似的機器人，同人一樣具有聰明的大腦，可以自行觀察、判斷進而開始執行滅火行動。
總之，如今我國科研人員正在不斷探索和創新，把人工智慧和消防救援設備進行有機結合，讓消防救援設備儘早實現智能化。
來源：科技日報 文中圖片由受訪者提供
編輯：陳可軒
審核：王小龍
終審：冷文生
