淺談固定翼航空模型在撫州氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊熠　江鵬　鄧建斌　石進婧

（江西省撫州市氣象局江西撫州344000）

淺談固定翼航空模型在撫州氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊熠江鵬鄧建斌石進婧

（江西省撫州市氣象局江西撫州344000）

作為近年來新興起來的一種氣象探測和作業(yè)平臺,航模飛行器在氣象應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用，有力突破了原有的氣象災(zāi)害監(jiān)測方式，大大創(chuàng)新了撫州市氣象應(yīng)急系統(tǒng)、應(yīng)急裝備方面的監(jiān)測手段，豐富應(yīng)急監(jiān)控管理模式，為快速、準(zhǔn)確獲取災(zāi)情等各類環(huán)境信息提供有力支撐。結(jié)合撫州現(xiàn)狀,本文詳細(xì)分析了固定翼航空模型在撫州氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)中的技術(shù)特點和影響因子。

固定翼航空模型氣象應(yīng)急監(jiān)測應(yīng)用

撫州市境內(nèi)由于地形復(fù)雜，氣候多變，氣象災(zāi)害常有發(fā)生。目前市氣象應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)急裝備依托于應(yīng)急車輛上的氣象觀測設(shè)備，然而受車輛移動條件的限制，遇上特大洪水等氣象災(zāi)害及衍生災(zāi)害造成道路通行障礙時，現(xiàn)有的氣象應(yīng)急車不能第一時間趕到災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場獲取第一手的資料，氣象應(yīng)急系統(tǒng)也不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。航模飛行器從空中進行立體監(jiān)測，則不受道路是否通暢的限制，利用空中優(yōu)勢能夠第一時間趕到災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場獲取實時資料，其在應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用，是對氣象災(zāi)害監(jiān)測平臺的有力拓展。

1　固定翼航空模型氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)介紹

固定翼航空模型是一種以無線電遙控為主、自備程序控制為輔操縱的非載人飛行器，它具備體積小、造價低、使用方便、對環(huán)境要求低等優(yōu)點。固定翼航空模型用于氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)可分為以下幾個子系統(tǒng)：地面控制系統(tǒng)、飛行器、空中視頻監(jiān)控平臺、微波無線實時圖像傳輸系統(tǒng)、GPS定位、電力推進系統(tǒng)和高效大容量鋰聚合物供電單元等。

2　固定翼航空模型在氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用背景

2.1氣象環(huán)境的復(fù)雜與氣象服務(wù)手段的不足

2008年1月底至2月初，一場50年一遇的雨雪冰凍災(zāi)害天氣突襲撫州，其冰凍范圍之廣、持續(xù)時間之長、雪量之大、危害程度之重都是撫州歷史上所罕見。道路結(jié)冰難行、交通中斷封閉，停電斷水、通信受阻、樹木折斷、房屋倒塌、農(nóng)作物受災(zāi)嚴(yán)重，贛撫大地遭遇了一場嚴(yán)峻的冰雪考驗。這場災(zāi)難，越發(fā)突顯了目前氣象監(jiān)測系統(tǒng)在氣象服務(wù)，特別是防災(zāi)減災(zāi)方面的局限性。撫州氣象人在思索：大災(zāi)使道路阻斷后如何提高氣象災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)能力?隨后,開拓空中立體式監(jiān)測手段便被提上了議事日程。

2.2嚴(yán)苛的法規(guī)及設(shè)施要求

據(jù)航空法規(guī)定,我國的領(lǐng)空是不開放的,任何組織單位或個人的飛行都需經(jīng)空軍或民航審批,其難度大,對申報主體資格限制嚴(yán)，審批時間長。而且撫州市行政區(qū)劃內(nèi)無通用航空的機場，不可能租用到通用航空器用于氣象應(yīng)急監(jiān)測。基于國家有關(guān)法律法規(guī)，特別是民航局飛行司2013年11月18日發(fā)布的《民用無人駕駛航空器系統(tǒng)駕駛員管理暫行規(guī)定》，明確規(guī)定只要重量在7千克以下的“微型無人機”，且“目視飛行”范圍在“目視視距內(nèi)半徑500米，相對高度低于120米的區(qū)域內(nèi)”，由駕駛員自行負(fù)責(zé)，無需額外的辦證審批，超出以上標(biāo)準(zhǔn)的飛行器必須嚴(yán)格審批飛行任務(wù)。

3　固定翼航空模型的技術(shù)優(yōu)勢

航模飛行器具備體積小、造價低、使用方便、對環(huán)境要求低等優(yōu)點，在出現(xiàn)重大災(zāi)情和突發(fā)公共安全事件時，能作為固定系統(tǒng)的有效延伸，可在時空尺度上進行加密精確監(jiān)測，可采集并快速傳輸現(xiàn)場的聲像實況以及多種氣象要素，以保障固定服務(wù)中心對現(xiàn)場監(jiān)控服務(wù)，實時掌控現(xiàn)場狀況，支持領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)專家獲取現(xiàn)場第一手信息，從而實現(xiàn)高效、快速的現(xiàn)場服務(wù)決策，因此具有良好應(yīng)用前景。其技術(shù)優(yōu)勢有：

3.1機動靈活

小型固定翼航空模型一般只有10千克以下的重量，只需要1-2人就可以完成操作任務(wù)。在道路不暢，交通中斷的情況下，徒步就可以攜帶至災(zāi)害事故現(xiàn)場，且起飛條件很簡單，對地形要求低，加上固定翼航空模型攜帶方便，所以具有很強的靈活性。此外，固定翼航空模型的飛行速度易于控制，轉(zhuǎn)彎半徑小，機動性好，可以靈活機動控制飛行方向，機載攝像頭也可以跟蹤拍攝對象；固定翼航空模型還能快速到達(dá)指定地點，反應(yīng)能力快捷。

3.2操作簡單

從技術(shù)層面上看，通過遙控攝像機及其輔助設(shè)備（鏡頭、云臺、圖傳等），就能直接觀看固定翼航空模型攝像頭拍攝的實時視頻，使觀測人員對現(xiàn)場情況一目了然，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程、方便的全方位監(jiān)控；從應(yīng)用層面上看，固定翼航空模型的實際操作也并不復(fù)雜，只要掌握好飛行、視頻控制和其他兼容模塊的操作，便能發(fā)揮效能。

3.3任務(wù)時間長、出勤率高

固定翼航空模型具有較大空間搭載各類監(jiān)測設(shè)備和動力電源，成本較低、易于操控。半小時即可做好首次升空準(zhǔn)備，續(xù)航能力達(dá)到單組電池平均30分鐘以上，兩次巡航準(zhǔn)準(zhǔn)備間隙少于15分鐘。

4　固定翼航空模型在應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)中的作用

通過試驗及在撫河大堤等地參加多次應(yīng)急演練證明,采用航模遙控飛行監(jiān)測有效延伸了監(jiān)測范圍，適合對氣象災(zāi)情地區(qū)進行較長時間重點監(jiān)測,在氣象災(zāi)情普查與實時監(jiān)測中取得較好效果，有助于完善我市氣象應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)。

4.1增加有效監(jiān)測手段

實現(xiàn)固定翼航空模型在氣象應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用,可以豐富氣象災(zāi)害現(xiàn)場勘查方式和極大地提升災(zāi)害現(xiàn)場的勘查能力。尤其是在洪澇災(zāi)害、冰雪災(zāi)害、山體滑坡等氣象衍生災(zāi)害造成的復(fù)雜地理條件下,道路和通訊完全中斷,工作人員無法抵達(dá)預(yù)定普查地點時,航模飛機可以克服上述問題飛抵災(zāi)情現(xiàn)場,抵近監(jiān)測現(xiàn)場實時傳輸動態(tài)圖像。

4.2及時獲取災(zāi)情資料

根據(jù)拍攝的航片,可以比較客觀地獲取災(zāi)情信息,實現(xiàn)災(zāi)情的快速上報。同時,還可以利用長航時航模飛機,對氣象災(zāi)害的分布范圍實施實時動態(tài)監(jiān)測,及時把握災(zāi)情,并且能夠迅速地研究災(zāi)害發(fā)生發(fā)展的一般規(guī)律,為相關(guān)部門及時采取有效救災(zāi)措施提供及時全面的信息。

5　結(jié)束語

固定翼航空模型在氣象應(yīng)急系統(tǒng)中的應(yīng)用,能很好的規(guī)避上述人身傷害的因素,可以替代人員前往危險區(qū)域進行災(zāi)情險情的監(jiān)測,以便領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)專家及時作出正確決策。是一個投入少,安全高,效益好的有效氣象應(yīng)急監(jiān)測辦法。

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S716.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-383-1