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產(chǎn)品概述

林業(yè)巡檢是林業(yè)管理中必不可少的一部分,，我國(guó)是森林資源大國(guó),，但也是森林火災(zāi)多發(fā)國(guó)家,，火災(zāi)救援耗費(fèi)了大量的人力,、物力和財(cái)力,，森林火災(zāi)對(duì)森林資源和生態(tài)環(huán)境造成了難以估量的損失，而傳統(tǒng)的人工作業(yè)無(wú)法有效預(yù)防火災(zāi),，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)形勢(shì),。傳統(tǒng)的林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、巡查工作,，勞動(dòng)強(qiáng)度大,、人工成本高，效率低,，并且難以迅速掌控全局,；而衛(wèi)星巡檢周期長(zhǎng)、時(shí)效性差,、空間分辨率差,，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求。傳統(tǒng)載人飛機(jī)改善了時(shí)效性,、人工巡檢的問(wèn)題,，但是在森林火災(zāi)等環(huán)境惡劣的環(huán)境下，飛行安全將會(huì)受到嚴(yán)重威脅,，且受環(huán)境,、空域等影響較大，維護(hù)成本高,，難以滿(mǎn)足林業(yè)的日?；矙z需求。尋求一門(mén)新的高科技手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測(cè),、森林防火及林業(yè)執(zhí)法中,，已成為林業(yè)管理的一項(xiàng)迫在眉睫、亟待解決的重大課題,。

GA900 就是奧譜天成推出的這樣一種新型,、功能強(qiáng)大、可靠性極高的無(wú)人機(jī)森林巡檢及火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng),，它可巡視森林情況,，并可以提前預(yù)警火災(zāi)的發(fā)生，防患于未燃,，減少火災(zāi)的受災(zāi)面和受災(zāi)損失,。同時(shí)，它還可以?huà)燧d滅火粉等滅火設(shè)備,，進(jìn)行火災(zāi)撲滅,；另外，它還掛載遠(yuǎn)距離喊話(huà)器,，可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮,、調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)工作人員,。

特征

火災(zāi)預(yù)警：通過(guò)常博超紅外成像，能夠提前發(fā)現(xiàn)火災(zāi)點(diǎn),，防患于未燃,。

森林巡檢：快速、準(zhǔn)確,、大范圍,、實(shí)時(shí)。

內(nèi)載喊話(huà)器：可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮,、調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)工作人員,。

可掛載滅火粉：參與現(xiàn)場(chǎng)滅火。

操作簡(jiǎn)單：只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可進(jìn)行精確操作,。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：檢測(cè)所需器材及其它配件全部裝在約 40寸行李箱的儀器箱中,。

應(yīng)用場(chǎng)合

森林警察

消防警察

圖1 GA900FX采用的固定翼油電混合垂直起降無(wú)人機(jī),，飛行時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)

1.1 產(chǎn)品背景：

林業(yè)巡檢是林業(yè)管理中必不可少的一部分，我國(guó)是森林資源大國(guó),，但也是森林火災(zāi)多國(guó)家,，火災(zāi)救援耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力,，森林火災(zāi)對(duì)森林資源和生態(tài)環(huán)境造成了難以估量的損失,，而傳統(tǒng)的人工作業(yè)無(wú)法有效預(yù)防火災(zāi)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)形勢(shì),。傳統(tǒng)的林業(yè)資源監(jiān)測(cè),、巡查工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大,、人工成本高,，效率低，并且難以迅速掌控全局,；而衛(wèi)星巡檢周期長(zhǎng),、時(shí)效性差、空間分辨率差,，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性要求,。傳統(tǒng)載人飛機(jī)改善了時(shí)效性、人工巡檢的問(wèn)題，但是在森林火災(zāi)等環(huán)境惡劣的環(huán)境下,，飛行安全將會(huì)受到嚴(yán)重威脅,，且受環(huán)境、空域等影響較大,，維護(hù)成本高,，難以滿(mǎn)足林業(yè)的日?；矙z需求,。

尋求一門(mén)新的高科技手段應(yīng)用到森林資源監(jiān)測(cè)、森林防火及林業(yè)執(zhí)法中,，已成為林業(yè)管理的一項(xiàng)迫在眉睫,、亟待解決的重大課題。

1.2 系統(tǒng)組成

該方案可以通過(guò)遙控器,、**級(jí)智能地面站對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行控制,。通過(guò)高清圖像傳輸系統(tǒng)可將林區(qū)的監(jiān)控視頻實(shí)時(shí)傳回地面站、指揮中心,，第 一時(shí)間為指揮部門(mén)提供有效的現(xiàn)場(chǎng)信息,。同時(shí)決策者可以在云端對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制并發(fā)布指揮命令。

圖2 GA900無(wú)人機(jī)森林巡檢及火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的功能框圖

1.3 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

1.4 行業(yè)優(yōu)勢(shì)

l GA900無(wú)人機(jī)云平臺(tái)管理系統(tǒng)森林防火解決方案（1）森林日常巡檢GA900搭載30倍變焦相機(jī)該森林防火解決方案可采用無(wú)人機(jī)采集林場(chǎng)視頻音頻信息,，并可接入林業(yè)監(jiān)控專(zhuān)網(wǎng),，與原有的監(jiān)控，指揮系統(tǒng)結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)查看,、存儲(chǔ)和回放，并供各級(jí)指揮機(jī)關(guān)調(diào)用,。（2）防火滅火,，應(yīng)急指揮無(wú)人機(jī)參與森林滅火及巡檢

GA900林區(qū)防火解決方案，將北斗衛(wèi)星,、導(dǎo)航系統(tǒng),、熱成像數(shù)字圖像傳輸技術(shù)、高清視頻回傳系統(tǒng)等高新技術(shù)綜合應(yīng)用于森林資源管理。配備可見(jiàn)光,、紅外探測(cè)任務(wù)載荷在距地50~1000米高度對(duì)地面火場(chǎng)實(shí)時(shí)觀察,，將獲取的圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回地面，方便地面消防部門(mén)及時(shí)應(yīng)對(duì),。暗火隱患勘察及撲滅,、觀察肉眼無(wú)法觀察到火場(chǎng)暗火、配備紅外探測(cè)器,，可以穿透煙霧探測(cè)地表溫度,。

l 先進(jìn)紅外探測(cè)載荷，獲取火場(chǎng)完整的地面溫度分布狀態(tài)圖像,，并實(shí)時(shí)傳回地面,；可見(jiàn)光任務(wù)載荷獲取火災(zāi)損毀評(píng)估的實(shí)時(shí)圖像，亦可獲取重點(diǎn)區(qū)域更為詳細(xì)的圖像數(shù)據(jù),。

l 遠(yuǎn)紅外探測(cè)載荷,，可以提前發(fā)現(xiàn)火災(zāi)即將發(fā)生的地方，可以提前預(yù)警火災(zāi),；

配備拋投裝置,，掛載滅火彈和小型水袋，撲滅尚未熄滅的余火,，防止復(fù)燃,。

（ 3 ）林區(qū)測(cè)繪普查 （ 選配 ）

可以根據(jù)需求增加森林測(cè)繪功能，可增加五鏡頭傾斜相機(jī),，測(cè)繪攝影云臺(tái)等任務(wù)載荷,，布署三維測(cè)繪軟件和無(wú)人機(jī)管理平臺(tái)等軟件，將無(wú)人機(jī)偵查系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入林業(yè)森林防火監(jiān)控網(wǎng)和大數(shù)據(jù)平臺(tái),，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)目標(biāo)測(cè)繪生成的三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入林業(yè)防火指揮系統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺(tái),、雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

? 實(shí)現(xiàn)“圖像傳輸、數(shù)據(jù)交互,、遠(yuǎn)程控制,、網(wǎng)絡(luò)共享”的功能，系統(tǒng)升級(jí)空間大,，升級(jí)容易,。

1.5解決方案及方案設(shè)計(jì)

1.5.1 方案硬件設(shè)備

針對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇了 GA900 六旋翼無(wú)人機(jī)搭載 30 倍變焦,、熱紅外,、喊話(huà)器以及拋投設(shè)備，作為林業(yè)巡檢以及森林防火的硬件系統(tǒng),。GA900 多旋翼無(wú)人機(jī)采用碳纖維與鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，集成 ASRM 三冗余高可靠飛控系統(tǒng),、高性能機(jī)載電腦、高效能動(dòng)力系統(tǒng)與大帶寬圖數(shù)一體數(shù)據(jù)鏈,?？纱钶d30 倍變焦云臺(tái)相機(jī)系列、紅外云臺(tái)相機(jī)系列,、雙光吊艙系列,、可視拋投器系列、可視喊話(huà)器系列等多種任務(wù)載荷,。

（2）30 倍變焦云臺(tái)相機(jī),，擁有 30 倍光學(xué)變焦，總像素高達(dá) 216 萬(wàn),，61°～2.3°視場(chǎng)角為視頻拍攝提供更廣闊的空間,，能將百米之外的景物清晰呈現(xiàn)在眼前,。機(jī)身采用全鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，體積輕巧，結(jié)合專(zhuān)業(yè)的云臺(tái)控制技術(shù),，穩(wěn)像精度達(dá)±0.01°,，即使在*遠(yuǎn)焦段也具有優(yōu) 秀的穩(wěn)像效果?？煽焖凫`活掛載在無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái),。

該變焦云臺(tái)相機(jī)具有以下特點(diǎn)：

① 搭載專(zhuān)業(yè)的 30 倍光學(xué)變焦相機(jī)；

② 機(jī)械三軸穩(wěn)像,；

③ 領(lǐng) 先的專(zhuān)用解耦姿態(tài)算法,；

④ 高度優(yōu)化的伺服電機(jī)矢量控制算法；

⑤ 高達(dá) 8000 Hz 的控制頻率,；

⑥ ±0.01°的穩(wěn)像精度,；

⑦ 全鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，輕巧堅(jiān)固,、散熱性能好,；

⑧ 支持跟蹤；

⑨ 網(wǎng)絡(luò)視頻輸出接口,；

⑩ 支持快拆,。

（3）喊話(huà)器，采用高音質(zhì)喇叭,，搭載在飛行器上可快速進(jìn)入作業(yè)區(qū)域,，既能實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況，又能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行喊話(huà),。適用于應(yīng)急救援等現(xiàn)場(chǎng),，完成傳達(dá)指揮任務(wù),。

主要有以下特點(diǎn)：

① 喊話(huà)器廣播距離* 大 500 米；

② 自帶高清相機(jī),，可實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況,；

③ 喊話(huà)方向可操縱；

④ 實(shí)時(shí)喊話(huà),，低延遲,；

⑤ 支持預(yù)錄；

⑥ 支持快拆,。

（5）ATC8000 雙光吊艙集 30 倍光學(xué)變焦相機(jī)及 25mm 熱成像相機(jī)于一體,，具有優(yōu) 秀的成像質(zhì)量，即使在夜間環(huán)境,，不需要輔助光源也能拍攝到清晰的圖像,，它擁有 30倍光學(xué)變焦，總像素高達(dá) 216 萬(wàn),，61°～2.3°視場(chǎng)角為視頻拍攝提供更廣闊的空間,，能將百米之外的景物清晰呈現(xiàn)在眼前，即使在*遠(yuǎn)焦段也具有優(yōu) 秀的穩(wěn)像效果,。熱成像相機(jī)搭載高性能 7-14 μm 波長(zhǎng)非制冷焦平面探測(cè)器,，多種色板模式可切換，具有優(yōu) 秀的成像效果,。結(jié)合專(zhuān)業(yè)的云臺(tái)控制技術(shù),，穩(wěn)像精度達(dá)±0.01°?？蓱?yīng)用于消防,、森林公安、公安監(jiān)控,、搜尋救援,、環(huán)保執(zhí)法等多個(gè)行業(yè)。

圖 6 ATC8000 雙波段相機(jī)吊艙

主要特點(diǎn)：

① 集 30 倍星光級(jí)光學(xué)變焦相機(jī)和紅外相機(jī)于一體,；

② 支持智能跟蹤,；

③ 畫(huà)中畫(huà)/單路視頻一鍵切換；

④ 單 IP 視頻輸出,；

⑤ 三軸穩(wěn)像,；

⑥ 領(lǐng) 先的專(zhuān)用解耦姿態(tài)算法和高度優(yōu)化的伺服電機(jī)矢量控制算法；

⑦ 高達(dá) 5000 Hz 的控制頻率,；

⑧ ±0.01°的穩(wěn)像精度,；

⑨ 支持快拆。

（6）便攜式地面站集成了控制手柄,、大帶寬圖數(shù)一體數(shù)據(jù)鏈與 4G 數(shù)據(jù)鏈,，配合移動(dòng)

設(shè)備預(yù)裝的地面站應(yīng)用程序,，可實(shí)時(shí)操縱飛行器與飛行器所掛載的任務(wù)載荷設(shè)備，規(guī)

劃飛行任務(wù),，并查看云臺(tái)相機(jī)所拍攝的圖像,。通過(guò)集成的 4G 數(shù)據(jù)鏈，可將飛行器數(shù)

據(jù)和圖像實(shí)時(shí)傳送至云端及后臺(tái)指揮中心,。便攜式地面站提供了人性化的操作界面,，

可極大降低飛行任務(wù)的復(fù)雜度。

主要特點(diǎn)：

① 實(shí)時(shí)顯示飛行器位置坐標(biāo),、姿態(tài),、電池電壓等數(shù)據(jù)；

② 實(shí)時(shí)顯示云臺(tái)相機(jī)拍攝的高清圖像,；

③ 遙控遙測(cè)及圖像傳輸距離*遠(yuǎn)可達(dá) 10 km（無(wú)線(xiàn)電通視條件下）,；

④ 支持自動(dòng)起飛、自動(dòng)降落,、自動(dòng)返航,、自主巡航及收放起落架（需飛行器支持）等快捷操作；

⑤ 支持航線(xiàn)規(guī)劃,，* 大可編輯 200 個(gè)航點(diǎn),；

⑥ 支持美國(guó)手,、日本手等 4 種搖桿操縱模式,；

⑦ 支持通過(guò) 4G 連接公安專(zhuān)網(wǎng)；

配合無(wú)人飛行器遠(yuǎn)程管控系統(tǒng),，可在任意聯(lián)網(wǎng)電腦上遠(yuǎn)程監(jiān)控飛行器,，使后端指揮中心可實(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)信息。

1.2 方案軟件及配置

（1 ）云平臺(tái)與指揮調(diào)度系統(tǒng)

云平臺(tái)主要特點(diǎn)：

① 支持靈活的賬戶(hù)管理,。一臺(tái)電腦,、一個(gè)賬戶(hù)可同時(shí)管理多架無(wú)人機(jī)。

② 支持遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o人機(jī)拍攝的視頻,、下載照片,，實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況。

③ 支持遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o人機(jī)飛行狀態(tài),、健康狀態(tài),。

④ 支持遠(yuǎn)程發(fā)指令給無(wú)人機(jī)，控制無(wú)人機(jī)自動(dòng)起降,、自動(dòng)巡航,，在線(xiàn)編輯航線(xiàn)，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)飛行操作員,。

⑤ 支持云端存儲(chǔ)任務(wù)航線(xiàn),，再次執(zhí)行時(shí)可直接調(diào)取,。實(shí)現(xiàn)重復(fù)任務(wù)的規(guī)范化、自動(dòng)化,、簡(jiǎn)易化,。

⑥ 支持遠(yuǎn)程控制相機(jī)載荷、遠(yuǎn)程喊話(huà),、遠(yuǎn)程拋投,。

⑦ 云端可存儲(chǔ)視頻、照片,、飛行數(shù)據(jù),，方便日后調(diào)取查看與分析。

（2）云服務(wù)器配置

服務(wù)器可以選擇搭載本地單位的服務(wù)器上或者云服務(wù)器上,。

1.6 作業(yè)流程

（1）現(xiàn)場(chǎng)勘查

班瑪縣隸屬果洛藏族自治州,，地處自治州的東南部，大渡河上游,，位于東經(jīng)99°45′~101°14′,，北緯 32°27′~33°18′，東南部與四川省阿壩,、壤塘,、色達(dá)縣接壤，西部與四川省色達(dá)縣和州屬達(dá)日縣為鄰,，北部與州屬久治縣相連,。東西長(zhǎng)約 137 公里，南北寬約 96 公里,。*東邊為東經(jīng) 101°14',，*南為北緯 32°27′，*西面為東經(jīng) 99°45′,，*北面為北緯 33°18′,。

通過(guò)勘查該區(qū)域內(nèi)需要布設(shè)中繼站才可完成無(wú)人機(jī)的視頻回傳。

（2）規(guī)劃航線(xiàn)

將林區(qū)的區(qū)域進(jìn)行任務(wù)劃分,，并對(duì)劃分的區(qū)域進(jìn)行航線(xiàn)的規(guī)劃,。可以提前完成規(guī)劃,，等到現(xiàn)場(chǎng)后直接導(dǎo)入無(wú)人機(jī)中進(jìn)行外業(yè)飛行,。

（ 3 ）外業(yè)飛行數(shù)據(jù)采集

（4）內(nèi)業(yè)處理提交成果

① 定期對(duì)林區(qū)進(jìn)行無(wú)人機(jī)巡檢，實(shí)時(shí)將巡檢結(jié)果圖傳回指揮大廳,，便于指揮人員實(shí)時(shí)指導(dǎo)巡檢工作,；

② 通過(guò)分析無(wú)人機(jī)的巡檢結(jié)果分析出林區(qū)林業(yè)資源分布情況，了解林區(qū)的資源分布情況,，并分析樹(shù)木的類(lèi)型劃分書(shū)易燃區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控,；

③ 針對(duì)大面積的林業(yè)使用無(wú)人機(jī)巡檢可以獲取林區(qū)內(nèi)樹(shù)木的病蟲(chóng)災(zāi)害情況,，可以監(jiān)視是否有偷盜伐木的情況；

④ 火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行巡查,，配置熱紅外傳感器可以對(duì)火點(diǎn)進(jìn)行精 準(zhǔn)定位,，便于后方防火指揮部制定有關(guān)方案。

圖13 GA900FX采用的固定翼油電混合垂直起降無(wú)人機(jī),，飛行時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)