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    无人机成为森林灭火好帮手 它到底是怎样做到的?

    2018/8/28 9:36:36 人评论

    本文由腾讯数码独家发布5层高的大楼突然发生火灾,浓烟滚滚,消防员知道有两人困在大楼内,可是只能看到其中一个,如何找到第二人呢?你可以将无人机派出去,捕捉热图,实时传给消防员。图像很清晰,可以看到房间里有没有人,如果有人,就可以指派消防员爬上楼梯,实施救…

    本文由腾讯数码独家发布

    5层高的大楼突然发生火灾,浓烟滚滚,消防员知道有两人困在大楼内,可是只能看到其中一个,如何找到第二人呢?你可以将无人机派出去,捕捉热图,实时传给消防员。图像很清晰,可以看到房间里有没有人,如果有人,就可以指派消防员爬上楼梯,实施救援。

    请注意,这场大火不是真的,只是模拟。加州门洛帕克消防局开展模拟活动,只为展示无人机的搜救潜力。门洛帕克位于硅谷中心地带,适合测试新技术。Facebook捐钱给消防局,购买无人机、热摄像头。

    模拟的时间点刚刚好。在加州,此时正是火灾高发季节,比如Mendocino Complex火灾(现在还没有扑灭),熊熊大火已经烧毁423000英亩土地,还有Carr大火,毁掉1600幢建筑,据说有7人不幸遇难。

    为了帮助消防员战胜火灾,美国向无人机求助,用它侦测火灾,收集数据。例如,加州空军国民警卫队引入MQ-9 Reaper(一种军事级无人机),在Mendocino Complex和Carr火灾中投入使用。无人机可以从2万英尺的高空捕捉火灾场景,实时将视频发送给消防员,它可以在天空巡逻几小时,判断火灾正在朝哪里蔓延。

    不论是小型四旋翼无人机还是大型固定翼无人机,在消防员眼中,它们都变得越来越实用,这些无人机以身涉险,寻找威胁,让消防员更安全。有些无人机装备激光雷达,用激光测量距离,收集精准3D火势图,告诉消防员大火最有可能朝哪里蔓延。

    在美国,许多消防局开始引入无人机,门洛帕克只是其中之一。在未来4年里,超过180个消防局将会购买无人机,用于灭火援救。门洛帕克消防局走在最前方,其它消防机构难以匹敌,门洛帕克甚至还搭建了专用无人机控制中心,训练消防员,告诉他们如何操纵无人机。

    无人机可以在禁闭空间飞行,而且飞行高度比直升机低。分析视频图像,消防员能够知道在火灾蔓延的路径上会有什么障碍物,热量密度如何,是否有人困在浓烟区。去年,约塞米蒂国家公园发生火灾,当时门洛帕克消防局消遣无人机救火,无人机装有热摄像头。当大火越过安全线,消防员通过图像就能看到,有了视频图像的帮助,消防员穿越危险环境时就会更安全。

    门洛帕克消防局大队长Tom Calvert说:“有人之所以遇难,主要是因为在狭小的空间内气候突然变化,有时没有任何预警。如果有无人机帮忙,消防员就会更警觉。”

    派遣无人机

    参观无人机控制中心,你会看到摄像机、电视、充电器,还有各式各样的电池,简直就是无人机大本营。只要是大疆消费无人机,每一款都有,包括小巧的Mavic Pro,还有比较大的Phantom 4,这架无人机主要用于训练和绘图。

    有的无人机不只可以拍摄图像,还能携带物资。例如,大疆 DJI Matrice 210 和600最多可以携带6磅重的物资,手机、LED灯、无线电装置、救生用品,它都能送过去。

    大型无人机可以装备更先进的摄像系统。例如,有一个摄像头甚至支持180倍变焦,还有Zenmuse XT2,它有“两只眼睛”,一只是热模块,可以看到浓烟热图,还有一只是常规4K摄像头。因为具备这样的能力,操作员可以命令无人机锁定最热的对象,或者将常规视频图像叠加在热图之上。

    消防局队长Chris Dennebaum说:“如果只有热图像,操作者很难感知深度。”所以说,在两种视觉之间切换、将热图与常规视图叠加相当重要。

    门洛帕克消防局建有无人机控制中心,操作员一次可以操纵几架无人机,从多块屏幕查看数据。控制中心还能实时将视频传给公众,让他们知道哪些地区已经被大火摧毁,哪些地区躲过火灾,哪些地区仍然很危险。

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    用途很多

    许多公共机构已经开始用无人机应对火灾危险,有一家公司帮上大忙,它就是Flight Evolved,这家公司用无人机构建3D图像,无人机配备激光雷达,能够将有可能引发火灾的东西挑出来。圣地亚哥天然气电力公司、Edison公司分析3D图像,判断电线在极端天气下是否会下垂,电杆是否已经老化,需要更换。

    Flight Evolved负责人David Ilgenfritz说:“在许多结构工程分析任务中,这种技术都有用武之地,我们要确定某些东西与树、植被、房屋的位置关系,还要查找可能引发火灾的潜在问题。”

    消防部门和大学正在寻找新方法,让无人机拥有更强的救火能力。科罗拉多先进技术空中消防卓越中心正在调试一套系统,它可以将无人机视频直接发送到消防员的手机上。

    美国空军开发出一个名叫ATAK的绘图引擎,有了这套引擎的支持,消防员可以追踪彼此的位置,查看实时火灾数据。谁在做什么?他在哪里?消防员都能看见,他们还可以获得关键天气信息。

    如果有移动信号,这种技术当然实用,如果没有呢?那就有点麻烦了。

    在中心工作的Ben Miller说:“ATAK在手机上效果不错,但是如果不能用信号将一名消防员与另一名联系起来,那就没有意义了。”中心正在测试一项工具,也就是GoTenna Pro,它可以搭建移动网络,设备很小。

    最终,研究团队想让太阳能固定翼无人机飞到6万英尺的高空,将宽带信号发送到地面,取代信号塔等基础设施。

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    操作员

    随后,我来到一个仓库,离门洛帕克消防局大约几英里远,在那里,消防员正在训练无人机,在室内训练。即使是经验丰富的操作员,要操纵无人机在如此复杂的环境中飞行,也是一件很有挑战的事。他们必须控制无人机在封闭昏暗的室内飞行。

    如果是无人机爱好者,一般会在良好的环境中飞行,白天,风不大,没有下雨,而且光线充足。消防无人机很难有如此良好的飞行条件。

    大疆高管Romeo Durscher说:“急救员必须以正确的方式快速处理压力,他们受过这样的训练,但是这门技术却是新的。”

    许多消防局资源不足,无法训练消防员。

    Skyfire Consulting站了出来,它提供培训课程。在美国,已经120个部门接受Skyfire Consulting培训。

    一旦学员学会操纵无人机,就会迎接下一个挑战,比如阅读数据,找到潜在火灾隐患,判断火势可能会向哪里蔓延。任务艰苦,因为操作员的大脑必须不断切换,一边控制无人机飞行,还要查看屏幕上的摄像头图像,知道视野中正在发生什么事。

    听起来精神压力很大,AR也许可以缓解压力。Edgybees开发一个免费的App,名叫First Response,专门给警察、消防部门和地方政府使用。在App中,地区数据(比如电线、街道名称、团队位置信息)会与摄像头视频图像重叠。有了数据的支持,操作员可以看得更清楚。

    未来,Edgybees可以将增强的视觉图像与ATAK融合,加入通信、态势感知功能。

    大火扑灭之后,无人机仍然可以继续发挥作用。在Carr大火扑灭之后,操作员驾驶无人机在低空飞行,给被破坏的地区拍摄360度图像。有些居民被迫迁移,通过图像可以分析财产受损情况,然后向保险商索陪。

    有些问题还没解决

    无人机远比想像的更加坚强。即使无人机撞机了,只要更换一下螺旋桨或者塑料组件,就可以继续起飞了。如果无人机不慎飞入烟雾,只要用棉签清理一下内部碳尘就行了。

    当然,有些问题是无人机无法处理的。比如,如果烟雾过浓,有时会让传感器摄像头无法判断。无人机可能会将浓烟看成固体物,触发防碰撞系统。

    还有一个问题就是电池续航。大型无人机可以飞40分钟,如果风很大,携带物资,续航时间会明显缩短。当然,续航时间受限也有有利的一面:操作员的注意力会被打断,有利于重新集中注意力。

    无人机的确可以为消防员提供超棒视角,除此之外,它还有其它的潜能。例如,消防员可以让一群无人机围着同一团火飞行,从多个角度拍摄图像,或者给无人机安装水箱,协助其它空中消防工具,比如直升机、飞机。

    Durscher说:“听起来有点遥远,不过依我之见,这样的未来并不远。”

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