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无人机是野火灾害气象很好的研究工具

2020-11-13 21:45 性质:原创 作者:雨歌 来源:无人机网
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无人机成为野火气象学中的有用工具,这种努力是了解导致火灾危险的天气的努力。随着野火继续席卷美国西部广大地区,研究人员正在开发使用无人机来了解导致起火和...

无人机成为野火气象学中的有用工具,这种努力是了解导致火灾危险的天气的努力。随着野火继续席卷美国西部广大地区,研究人员正在开发使用无人机来了解导致起火和蔓延的天气系统,并帮助开发抗击火焰的工具。

加利福尼亚圣何塞州立大学火灾天气研究实验室的一组研究人员最近完成了一项研究,该研究表明,配备声速计的无人机是获取大气变量垂直剖面的有效工具,否则该过程将需要使用昂贵的气象气球或建造气象塔。

SJSU消防研究实验室教授,项目负责人Craig Clements在一次采访中说:“它消除了野火环境的采样率,而且野火周围没有很多测量方法。” “我们需要这些数据来更好地了解建模的火灾环境,以便我们能够更好地预测变化,尤其是在气候变化和火灾加剧时。”

克莱门茨(Clements)于2008年开始尝试使用无人飞机测量野火附近的气象条件,当时他通过野火的烟气飞过一架小型的固定翼,天然气动力遥控飞机。他说,自那时以来,无人机的日益成熟大大扩展了其在消防研究中的应用潜力。

圣何塞研究团队与美国森林服务局和沙漠研究所(DRI)合作,使用配备了TriSonica™微型风和天气传感器的DJI Matrice 200(M200)来采样三维垂直风廓线根据研究论文,由野火产生的风。

因为研究人员想测量垂直风速,所以必须将传感器放置在无人机的侧面,以避免从无人机转子上冲走的支撑物干扰其测量。解决方案是安装一个碳纤维吊杆,该吊杆将传感器放置在距无人机主体螺旋桨宽度约两倍的距离处,以消除一些螺旋桨清洗的影响。

消防气象研究实验室的前研究生研究助理马修·布鲁尔(Matthew Brewer)说,该团队使用风速计,其数据监视器通过无人机本身的USB端口供电。

在进行了一系列的测试飞行之后,该团队准备在2019年11月在犹他州菲什莱克国家森林的受控火场附近将无人机带出进行测试飞行。不幸的是,该团队无法像过去那样接近火势飞行希望,当受控烧伤的组织者决定用直升机点燃大火时。

克莱门茨说:“一旦空中有一架直升机,那么你真的无法驾驶无人机。” “所以,我们必须在直升机点火之前进行飞行。”

布鲁尔说,尽管研究人员实际上无法在火附近飞行,但他们能够将无人机带到现场并进行飞行,并获取大气的垂直剖面,这使他们产生了两种声音。因为布鲁尔是根据美国联邦航空局(FAA)的授权证书操作该无人机的,该证书允许飞行超出正常400英尺的限制,所以布鲁尔能够在距地面1,500英尺的高度进行一次测量。

他说:“这表明该平台可用于高分辨率大气探测。” “我们发现,对于某些应用,UAS可以很好地测量风,例如监测火势和发出粗糙的声音。但是还需要进一步的工作。”

克莱门茨说,这项研究表明,无人机可以用作野火附近大气测量的平台,它比气象气球等更传统的气象传感器平台具有许多优势。例如,由气球携带的传感器包装是一次性的,并且仅设计用于一次使用。

他说:“天气气球上升到50,000英尺,然后它们破裂,传感器掉落到地面,并且没有被收集。因为使用无人机可以使研究人员保持传感器的重复使用,所以科学家可以负担得起使用比气球更复杂,更昂贵的传感器套件。

Clements说,无人机平台的使用“为我们提供了更多的灵活性”。“我们可以将其飞往任何地方。随着时间的流逝,它将为我们节省金钱。”

最后的考虑尤为重要,因为使用气象气球会变得非常昂贵,尤其是对于像SJSU火灾天气研究实验室这样的相对较小的研究机构而言。“每次发射气象气球时,您都会有一个200美元的传感器,一个10美元的气球和大约10美元的氦气。氦气成本也在上升。”

但是,克莱门茨说,在野火气象学中使用无人机存在一些限制。一个是垂直高度,无人机为1,500英尺,而气象气球为50,000英尺。Clements说,像Matrice 200这样的无人机的另一个局限性在于它们是如此的小巧轻巧,他不确定它是否可以直接飞过像目前肆虐西方的大规模野火。他说:“我认为,许多小型无人机无法应对与这些大火相关的极端上升气流。” 研究人员更有可能驾驶配备传感器的无人机,使其远离火场,在靠近火场的地方进行测量。

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