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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 多傳感器信息融合技術(shù)在森林防火無(wú)人機(jī)預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類(lèi)：
- 信息技術(shù)
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 系統(tǒng)是以無(wú)人機(jī)為載體，在林區(qū)作業(yè)，結(jié)合多種傳感器，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)新生火情和即將要發(fā)生的火情，并盡早的將火情現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像傳回指揮中心，是工作人員盡早的采取相應(yīng)的救火措施，從而使損失降到最低。
- 詳細(xì)介紹：
- 該項(xiàng)技術(shù)能有效解決森林防火問(wèn)題，產(chǎn)品的潛在用戶(hù)主要是林業(yè)部門(mén)，需求量很大，加上產(chǎn)品具有造價(jià)低、體積小、檢測(cè)靈活、實(shí)用性能強(qiáng)等特點(diǎn)，故在森林防火方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)重大改革的新型防火檢測(cè)系統(tǒng)。可以對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)做出640*480分辨率的視頻監(jiān)控，并達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。系統(tǒng)在林區(qū)作業(yè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)新生火情和即將要發(fā)生的火情，并盡早的將火情現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像傳回指揮中心，使工作人員盡早的采取相應(yīng)的救火措施，從而使損失降到最低。 該系統(tǒng)還避免了原始人工觀察火情的局限，實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門(mén)的費(fèi)用支出和管理成本，提高了林區(qū)的企業(yè)效應(yīng)。在監(jiān)測(cè)火情的同時(shí)，還可以對(duì)森林資源、生態(tài)環(huán)境及野生動(dòng)物等進(jìn)行有效監(jiān)控。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)的目的和基本思路： 本項(xiàng)目提出了一種新型方法——多傳感器信息融合技術(shù)在森林防火無(wú)人機(jī)預(yù)警系統(tǒng)中的應(yīng)用，該系統(tǒng)由無(wú)人機(jī)信息采集、多源數(shù)據(jù)傳輸和地面監(jiān)控三部分功能構(gòu)成。無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低，不但能完成有人駕駛飛機(jī)執(zhí)行的任務(wù)，更適用于有人飛機(jī)不宜執(zhí)行的任務(wù)，該項(xiàng)技術(shù)克服了資金龐大，使用局限等缺點(diǎn)。無(wú)人機(jī)裝備有機(jī)載遙感設(shè)備、高分辨率CCD攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)的采集。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)與其它高新技術(shù)組合的地面監(jiān)控功能模塊，實(shí)現(xiàn)了傳感器信息處理，并對(duì)關(guān)鍵信息點(diǎn)采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火險(xiǎn)、火情，達(dá)到自動(dòng)預(yù)警的目的。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1、集成了高空拍攝、遙控、遙測(cè)技術(shù)、視頻影像微波傳輸和計(jì)算機(jī)影像信息處理的新型應(yīng)用技術(shù)； 2、基于信息融合的火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估模型。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、建立基于無(wú)人機(jī)的數(shù)學(xué)模型； 2、對(duì)于非結(jié)構(gòu)性火災(zāi)信號(hào)的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的局部決策； 3、多傳感器信息融合技術(shù)對(duì)預(yù)警的處理算法。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1、飛行高度：50-3000m; 2、飛行最大速度：130km/h； 3、起飛最大重量：6kg; 4、飛行時(shí)間：2h； 5、起飛方式：滑跑、彈射； 6、定位精度：3-5m； 7、檢測(cè)范圍：100km2/h。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 通過(guò)對(duì)本預(yù)警系統(tǒng)的總體論證和深入研究，我們最終得出了一套完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。期間我們攻克了多項(xiàng)的技術(shù)難題，其中包括飛行器機(jī)體的設(shè)計(jì)，自動(dòng)駕駛儀的設(shè)計(jì)導(dǎo)航算法的設(shè)計(jì)。 1、利用紅外診斷技術(shù)監(jiān)測(cè)森林溫度；通過(guò)CCD攝像頭和紅外熱成像對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行空中觀測(cè)，可獲取森林火災(zāi)損毀評(píng)估的實(shí)時(shí)圖像，并可對(duì)重點(diǎn)區(qū)域獲取更為詳細(xì)的圖像數(shù)據(jù)；利用GPS獲得火災(zāi)林區(qū)地理坐標(biāo)（經(jīng)、緯度）、火場(chǎng)面積、火場(chǎng)蔓延趨勢(shì)等信息。 2、
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、作品在2010年3月15日通過(guò)吉林省教育廳科研成果鑒定（吉教科驗(yàn)字【2010】20號(hào)）； 2、作品通過(guò)長(zhǎng)春凈月經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)林業(yè)局應(yīng)用測(cè)試（2010年3月17日，長(zhǎng)春市凈月開(kāi)發(fā)區(qū)林業(yè)局）； 3、榮獲“2008年全國(guó)航空航天模型錦標(biāo)賽”科研類(lèi)無(wú)人機(jī)遙測(cè)三等獎(jiǎng)（2008年10月，浙江，國(guó)家體育總局、教育部）； 4、榮獲“2009年全國(guó)航空航天模型錦標(biāo)賽”科研類(lèi)低成本高精度微小型自動(dòng)駕駛儀二等獎(jiǎng)（2009年10月，合肥，國(guó)家體育總局、教育部、科技部）； 5、2011年4月6日榮獲實(shí)用新型專(zhuān)利，森林防火無(wú)人機(jī)預(yù)警裝置。
作品所處階段
- 處于中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物；圖片；錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明及技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 該項(xiàng)技術(shù)能有效解決森林防火問(wèn)題，產(chǎn)品的潛在用戶(hù)主要是林業(yè)部門(mén)，需求量很大，加上產(chǎn)品具有造價(jià)低、體積小、檢測(cè)靈活、實(shí)用性能強(qiáng)等特點(diǎn)，是一項(xiàng)重大改革的新型防火檢測(cè)系統(tǒng)?？梢詫?duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)做出640*480分辨率的視頻監(jiān)控，并達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。系統(tǒng)在林區(qū)作業(yè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)新生火情和即將要發(fā)生的火情，使工作人員盡早的采取相應(yīng)的救火措施，從而使損失降到最低。 推廣前景和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 當(dāng)前我國(guó)的森林火情頻繁，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不健全，火場(chǎng)通信聯(lián)絡(luò)不暢，防火網(wǎng)密度過(guò)低，森林航空消防覆蓋面不廣，缺乏夜航和低能見(jiàn)度條件的飛行能力，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際工作需要。而無(wú)人機(jī)具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，影像實(shí)時(shí)傳輸，高危地區(qū)探測(cè)，成本低，機(jī)動(dòng)性好等特點(diǎn)。目前無(wú)人機(jī)在林業(yè)中的應(yīng)用尚處于初始階段，沒(méi)有形成規(guī)模，隨著無(wú)人機(jī)在林業(yè)不同領(lǐng)域應(yīng)用的不斷深入，將為我國(guó)林業(yè)特別是森林防火工作，促進(jìn)林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1.國(guó)家投入1.3億元在大興安嶺北部地區(qū)建設(shè)先進(jìn)的雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)雷電的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)警。這一系統(tǒng)具有較高的監(jiān)測(cè)能力和定位精度，能立即對(duì)雷電發(fā)生的方位、強(qiáng)度、距離和頻次進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，并建立雷電監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，以便隨時(shí)查閱與調(diào)用。此外，還利用計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)形成一個(gè)完整的監(jiān)測(cè)體系。這一體系一旦監(jiān)測(cè)到雷電信號(hào)則會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并將雷電各種信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)酱笈d安嶺各個(gè)森林防火指揮部。按照設(shè)計(jì)，監(jiān)測(cè)落雷位置的精確度達(dá)到一公里以?xún)?nèi)，強(qiáng)度準(zhǔn)確率在95%以上，雷電探測(cè)率在95%以上。 2.湖北省竹山縣投資18萬(wàn)元，新建了衛(wèi)星遙感森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，自2003年初投入運(yùn)行以來(lái)，已6次成功監(jiān)測(cè)到境內(nèi)火災(zāi)，挽回經(jīng)濟(jì)損失100余萬(wàn)元。對(duì)于國(guó)內(nèi)技術(shù)的投資，有的采用雷電監(jiān)測(cè)技術(shù)，成本相對(duì)較高，并且工程所耗費(fèi)大量的時(shí)間及資源。還有的仍然采用攝像頭，戶(hù)外監(jiān)測(cè)平臺(tái)等傳統(tǒng)設(shè)備，探測(cè)準(zhǔn)確性較低，且維護(hù)較困難。這些均無(wú)法滿(mǎn)足森林防火的要求。而基于傳感器信息融合技術(shù)的無(wú)人機(jī)火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，其成本相對(duì)較低，使用和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)地巡航速度快，在對(duì)車(chē)、對(duì)人無(wú)法到達(dá)地帶的資源環(huán)境監(jiān)測(cè)以及救援指揮等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
