[发明专利]基于无人机进行大范围森林防火巡护预警方法及其系统

说明书

本发明公开基于无人机进行大范围森林防火巡护预警方法及其系统，通过在森林边缘建设5G基站及挂载边缘计算设备实现森林边缘的优质网络覆盖和数据就近计算处理；通过在森林中部署自动化无人机机库实现网络桥接、信息接收、数据处理、以及在特定情况下自动派遣无人机执行精确巡查观测任务，保障无人机续航等功能；部署多架次长续航无人机往来于森林边缘5G网络覆盖范围内的各个机库，实现24小时不间断的全方位覆盖森林防火巡查；通讯卫星全覆盖，确保森林腹地无移动网络覆盖区域可通过卫星窄带传输火警预警坐标等数据。本发明适用于复杂地形的大范围森林防火自动巡护，以及森林火灾应急调度指挥等场景。

技术领域

本发明尤其涉及基于无人机进行大范围森林防火巡护预警方法及其系统。

背景技术

森林再生产过程中常常遇到各种自然灾害，而森林火灾带来的危害是及其严重的。我国拥有森林面积约为2.08×107hm2森林蓄积量为1.5137×109m3，森林覆盖率为21.63%，平均每年发生森林火灾一万多次，年均受害森林面积有几十万至上百万公顷。多发、频发的森林火灾给我国宝贵的森林资源造成了巨大的损失。森林火灾往往扑救难度大，需要投入巨大的人力和资金，并且及其容易造成人员伤亡，火灾后的生态环境恢复也需要几十年甚至数百年的时间，因此需要未雨绸缪、防患于未然，火灾隐患的监察和火灾前期迅速有效的预警十分重要。

目前我国主要的森林防火监控方式是卫星监控、瞭望塔观测、有人机载观察、人工巡查。此方式有以下几点弊端：1、卫星监控对气候要求高（通常卫星遥感需要无云天气），只能拍摄图片影像、分辨率低。2、人工瞭望塔观测无法对火点进行精准定位，延误救火最佳时机；

载人飞行器进行航空护林成本较高，且是一项风险较高的行业。载人机操作和运行复杂，在巡护观察、火情处置、机降等过程中容易发生安全事故。3、人工巡查受地形因素影响大，容易出现危险、覆盖范围小、效率低。

基于无人机进行飞行和巡护可以解决以上问题，但是目前的解决方案在巡护前需要将无人机带至操作现场，并用遥控器手动进行相应操作，无法做到无人机全自动自主运行。无人机与实际应用场地往往距离远，不能即时反应，携带无人机赶往现场，调试起飞等延误时间，无法有效应对及时性、突发性工作。森林地区工作环境复杂气候恶劣，特别是山区，巡检人员需要翻山越岭，安全风险高，无法实现高频次、24小时巡逻防护。严重制约了无人机在森林防火方面的优势发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供基于无人机进行大范围森林防火巡护预警方法及其系统。

本发明采用的技术方案是：

基于无人机进行大范围森林防火巡护预警系统，其包括复合翼无人机、多旋翼无人机和5G基站，若干5G基站间隔配置于巡护区域的边界线上，复合翼无人机在5G基站之间往来并长距离巡航巡护区域，多旋翼无人机用于巡护区域内低空定点侦察，巡护区域内分散配置若干自动化机库，多旋翼无人机分散配置于自动化机库内，并根据指令对自动化机库覆盖范围区域进行侦察，多旋翼无人机与自动化机库通信连接，且自动化机库与数据中心通信连接；自动化机库用于复合翼无人机和多旋翼无人机的充电续航，5G基站上配置边缘计算设备，边缘计算设备就近计算处理复合翼无人机的巡航数据并通过5G基站传输至数据中心，复合翼无人机上搭载有卫星通信模块与覆盖该巡护区域的卫星通信，并通过卫星将警情及时发送至数据中心。

进一步地，巡护区域内分布有若干定点瞭望塔，瞭望塔上配置瞭望摄像头，瞭望摄像头将采集数据传输至数据中心。

进一步地，自动化机库上设有用于复合翼无人机和多旋翼无人机的起降的无人机挂载云台。

进一步地，多旋翼无人机通过微波与自动化机库实时传输视频，自动化机库转发至数据中心，数据中心人工通过网络发送命令调控制多旋翼无人机悬停，调整云台拍摄角度以实时回传视频采集数据提供给数据中心进行复核。