清明節(jié)前后，森林防火形勢嚴峻。盡管四川涼山西昌森林火災終于撲滅，但造成19人不幸遇難。人們在沉痛哀悼之余，不禁要問：今后，高科技手段能在森林滅火中發(fā)揮什么作用，能否最大限度減少人員傷亡和財產損失？帶著這些問題，科技日報記者采訪了業(yè)內相關專家。
高空探查：繪就火場3D態(tài)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(fā)生在氣候干旱、氣溫較高的季節(jié)，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(fā)生在山區(qū)，地形崎嶇，交通不便。此外，在山區(qū)林火可能發(fā)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(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長孫永生博士在接受科技日報記者采訪時說。
“針對森林消防中的‘看不清、聽不到、無法觸摸、盲區(qū)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(fā)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(zhí)行精準救援計劃。”孫永生表示。
孫永生介紹，救援期間，復合翼無人機可飛到火場高空執(zhí)行火勢火情偵察任務，通過掛載的三軸吊艙，清晰穩(wěn)定地將火場態(tài)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(tài)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(qū)舉行了一場特殊的森林防火實戰(zhàn)演練，參與無人機應急救援的創(chuàng)新企業(yè)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，我們采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(qū)域進行測溫偵查，搜索被困人員，后者對目標進行勘察、識別，也可以作為臨時監(jiān)控，搭配系留模塊，持續(xù)飛行10小時以上；通過4G圖傳系統(tǒng)將現場畫面?zhèn)髦林笓]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范圍后，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(fā)生后第一時間救援，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能與救援結合起來，以救助更多的人。
那么，在森林火災救援中，人工智能的用武之地體現在哪里？
“對于森林消防來說，單一的無人機由于載重、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，建議采用無人機蜂群戰(zhàn)術，如同天降奇兵，多機型、多層次聯(lián)合作戰(zhàn)，以期達到最佳的滅火效果。”航天科工仿真技術有限責任公司無人機滅火系統(tǒng)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(fā)現早、反應快、決策準、效果實?；馂牡钠鹨蛲嵌鄻拥?，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，通過將智能算法注入無人機群，形成層次化布局，協(xié)同作戰(zhàn)，進一步提升滅火的效能。
據了解，目前無人機森林滅火系統(tǒng)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(tǒng)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(fā)射裝置飛行到火源附近，采用飛行器編隊設計、智能集群、任務規(guī)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(fā)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。目前航天科工仿真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(yè)部主任申研介紹，實際操作中，當偵查無人機發(fā)現火情后，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(fā)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，以及研制的消防裝備、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(fā)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，研究人員投入研制智能消防機器人，利用基于人工智能的機器人協(xié)助消防員進行救援，將大大增加安全系數，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復雜的環(huán)境，其可在人力所不及之處充分發(fā)揮作用，有助于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，為后方指揮提供決策依據，為后期事故分析提供依據；為救援提供協(xié)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(fā)展趨勢，業(yè)內專家認為，以人工智能消防機器人為例，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(zhí)行能力，這一階段滅火裝備的特點是已初步具有類似于人的思維，可以自主進行判斷和執(zhí)行相應措施，并且依據實際情況判斷用什么樣的滅火方法滅火；
二是展開自主的學習和自我適應，并且在情況允許的情況下進行自我提升，即“發(fā)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(zhàn)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云計算的相關技術，把一體化以及智能化和云化效果實現，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(zhí)行滅火行動。
總之，如今我國科研人員正在不斷探索和創(chuàng)新，把人工智能和消防救援設備進行有機結合，讓消防救援設備盡早實現智能化。
文中圖片由受訪者提供
