扑灭野火的高科技工具

产品时间:2024-02-14 来源:消防报警器材

详细介绍
功能特点:

  由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、图文并茂地介绍最新科技知识,形式多样地普及科学技术的特点,对提高广大群众的科学水平,启发青年爱好科学、投身科学事业起了很大的作用,当今的不少著名学者、教授、科学家,青少年时代都曾受到它的熏陶和启发。

  近年来,澳大利亚、美国等地接连发生大规模野火。随着气候平均状态随时间的变化,未来人们将面对更频繁、更大、更严重的野火,依靠传统的灭火手段难以达到理想的效果。科学技术人员正在开发更尖端的工具,让消防人员能够更快、更安全地控制和扑灭野火。

  扑灭野火的第一步是及时有效地发现火情,然而,目前的真实的情况往往是:当火情被发现的时候,野火已经蔓延开来了。现在的大多数火灾是由市民或飞行员报告的,等到消防部门做出一定的反应时,火灾可能已经持续了数小时,甚至好几天。

  一些科研机构正在尝试利用人工智能技术监测处于“萌芽”状态的野火,由此减少因火情报告不及时而导致的救灾响应延迟。例如,一家美国科技公司开发了一个AI系统。该系统每隔10分钟搜索一次气象卫星拍摄的图像,在上面寻找野火发生的迹象,如烟雾、红外数据的变化等。系统会运行多种算法,不同的算法对应野火的不一样的属性。如果通过计算判定发生火情,系统就会向当地的消防部门发送警报,告知火场的经纬度和到达那里的路线。

  消防人员表示,这种AI系统对他们的帮助非常大,特别是火灾发生在晚上,或者在距离较远的山上时,凭人力很难确定火场的实际位置。该系统运行两年来,取得了令人满意的效果:迄今已经发现了6000多起火灾,其中一些火灾面积非常小,有些在短短几分钟内就被发现了。

  像这样监测火灾“萌芽”状态的技术还有不少。美国一些地区安装了联网的火灾监控摄像头。它们能够扫描和拍摄火灾易发区域,每10秒就将图像发送到当地的消防应急中心,那里的工作人员会一直密切观察拍摄情况。摄像机还和AI软件相连,该软件将拍摄的图像与同一地点的历史照片作比较。一经发现不正常的情况,紧急救援人员会立即得到通知,并前往该地进行核实。

  从目前的运作情况看,与依靠人力报告火情相比,该系统发现火情的时间平均缩短了十几分钟——别小看这十几分钟,它可能意味着小火苗与失控的森林大火之间的区别。

  野火之所以危险,是因为它们够“野”——一旦被点燃,它们就会在短短几秒钟内改变蔓延的速度和方向,这使得火焰的动向非常难以预测。在大多数情况下,人们都是通过人工判断野火发展的新趋势:观察天气、地形和植燥度等情况,然后将相关信息和数据汇总后做多元化的分析。这种方式耗时很长,有时在大多数情况下要一天时间,而火情变化飞速,人力推算的速度远远跟不上。

  现在,消防机构拥有了强大的新工具作为助手。研究人员利用美国加州大学圣迭戈超级计算中心的平台开发了一个AI系统,可以在几分钟内创建火灾未来轨迹的预测地图。

  该系统运用了多项深度学习算法,能处理有关天气、地形、植燥度等实时数据,这一些数据来自卫星、地面传感器、摄像头以及配备红外雷达的飞机。研究人员将这一些信息整合在一起,并将它们输入相关的模型。该模型可以预测出未来6小时内火灾的位置、蔓延速度和方向。

  这些预测有助于救援指挥者做出关键的判断,例如将有限的消防人员派往何处,还有是不是发布疏散命令。在野火频频发生的美国加州,不少消防部门常常使用这个火灾预测系统来扑灭野火。还有很多其他机构也在测试这项技术。

  扑灭野火时,常常要出动飞机和直升机观测火情和投掷阻燃剂,但它们执行任务时有很多限制,例如在天黑后、烟雾浓重的环境中或者过于狭窄的空间内都无法飞行。飞越熊熊大火也会使飞行员和机组人员处于危险之中。根据美国林务局统计,大约四分之一的山地消防员死亡事故与航空有关。

  与传统的载人飞行器相比,无人机具有很多优势,因此慢慢的变多地出现在火灾现场。2020年,美国西部山火肆虐,消防人员动用了20多台配备红外热像仪的无人机,遥控它们透过浓浓的烟雾观察火场情况,拍摄高分辨率图像,获取其他实时数据,为救援指挥者提供用于决策的关键信息。

  一些无人机还配备了阻燃系统,这是一种安装在无人机底部的漏斗形装置,可以在大约4分钟内投掷450个小型燃烧球。这些燃烧球看起来就像乒乓球,它们被投放到接近火场的地区,落到地面后,装填在球中的两种化学物质就会发生反应,引发小规模可控火灾,从而阻止大火蔓延。

  2020年8月,美国科罗拉多州发生的野火烧毁了超过13平方千米植被。消防人员利用无人机投掷燃烧球,引燃了火场附近的树木,形成了一个烧焦的屏障。它还与另外两条围堵线连接起来,形成了范围更广、更有效的防火屏障。

  无人机空投燃烧球快速、高效且用途广泛,有助于降低在危险地形上使用飞机或直升机的风险,而且投放更加精确。未来,无人机还将在扑灭野火的工作中发挥更大的作用。例如:利用高空无人机在火场上方巡航多天以拍摄连续的火灾现场视频;天黑以后或者能见度不佳时,可以遥控无人机携带物资扑灭火焰。


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