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無人機整機
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無人機服務(wù)
設(shè)備與工具
無人機成為野火氣象學(xué)中的有用工具，這種努力是了解導(dǎo)致火災(zāi)危險的天氣的努力。隨著野火繼續(xù)席卷美國西部廣大地區(qū)，研究人員正在開發(fā)使用無人機來了解導(dǎo)致起火和蔓延的天氣系統(tǒng)，并幫助開發(fā)抗擊火焰的工具。
加利福尼亞圣何塞州立大學(xué)火災(zāi)天氣研究實驗室的一組研究人員最近完成了一項研究，該研究表明，配備聲速計的無人機是獲取大氣變量垂直剖面的有效工具，否則該過程將需要使用昂貴的氣象氣球或建造氣象塔。
SJSU消防研究實驗室教授，項目負責人Craig Clements在一次采訪中說：“它消除了野火環(huán)境的采樣率，而且野火周圍沒有很多測量方法?！?nbsp;“我們需要這些數(shù)據(jù)來更好地了解建模的火災(zāi)環(huán)境，以便我們能夠更好地預(yù)測變化，尤其是在氣候變化和火災(zāi)加劇時?！?/p>
克萊門茨（Clements）于2008年開始嘗試使用無人飛機測量野火附近的氣象條件，當時他通過野火的煙氣飛過一架小型的固定翼，天然氣動力遙控飛機。他說，自那時以來，無人機的日益成熟大大擴展了其在消防研究中的應(yīng)用潛力。
圣何塞研究團隊與美國森林服務(wù)局和沙漠研究所（DRI）合作，使用配備了TriSonica?微型風(fēng)和天氣傳感器的DJI Matrice 200（M200）來采樣三維垂直風(fēng)廓線根據(jù)研究論文，由野火產(chǎn)生的風(fēng)。
因為研究人員想測量垂直風(fēng)速，所以必須將傳感器放置在無人機的側(cè)面，以避免從無人機轉(zhuǎn)子上沖走的支撐物干擾其測量。解決方案是安裝一個碳纖維吊桿，該吊桿將傳感器放置在距無人機主體螺旋槳寬度約兩倍的距離處，以消除一些螺旋槳清洗的影響。
消防氣象研究實驗室的前研究生研究助理馬修·布魯爾（Matthew Brewer）說，該團隊使用風(fēng)速計，其數(shù)據(jù)監(jiān)視器通過無人機本身的USB端口供電。
在進行了一系列的測試飛行之后，該團隊準備在2019年11月在猶他州菲什萊克國家森林的受控火場附近將無人機帶出進行測試飛行。不幸的是，該團隊無法像過去那樣接近火勢飛行希望，當受控燒傷的組織者決定用直升機點燃大火時。
克萊門茨說：“一旦空中有一架直升機，那么你真的無法駕駛無人機?！?nbsp;“所以，我們必須在直升機點火之前進行飛行?！?/p>
布魯爾說，盡管研究人員實際上無法在火附近飛行，但他們能夠?qū)o人機帶到現(xiàn)場并進行飛行，并獲取大氣的垂直剖面，這使他們產(chǎn)生了兩種聲音。因為布魯爾是根據(jù)美國聯(lián)邦航空局（FAA）的授權(quán)證書操作該無人機的，該證書允許飛行超出正常400英尺的限制，所以布魯爾能夠在距地面1,500英尺的高度進行一次測量。
他說：“這表明該平臺可用于高分辨率大氣探測?！?nbsp;“我們發(fā)現(xiàn)，對于某些應(yīng)用，UAS可以很好地測量風(fēng)，例如監(jiān)測火勢和發(fā)出粗糙的聲音。但是還需要進一步的工作?！?/p>
克萊門茨說，這項研究表明，無人機可以用作野火附近大氣測量的平臺，它比氣象氣球等更傳統(tǒng)的氣象傳感器平臺具有許多優(yōu)勢。例如，由氣球攜帶的傳感器包裝是一次性的，并且僅設(shè)計用于一次使用。
他說：“天氣氣球上升到50,000英尺，然后它們破裂，傳感器掉落到地面，并且沒有被收集。因為使用無人機可以使研究人員保持傳感器的重復(fù)使用，所以科學(xué)家可以負擔得起使用比氣球更復(fù)雜，更昂貴的傳感器套件。
Clements說，無人機平臺的使用“為我們提供了更多的靈活性”。“我們可以將其飛往任何地方。隨著時間的流逝，它將為我們節(jié)省金錢?！?/p>
最后的考慮尤為重要，因為使用氣象氣球會變得非常昂貴，尤其是對于像SJSU火災(zāi)天氣研究實驗室這樣的相對較小的研究機構(gòu)而言?！懊看伟l(fā)射氣象氣球時，您都會有一個200美元的傳感器，一個10美元的氣球和大約10美元的氦氣。氦氣成本也在上升?！?/p>
但是，克萊門茨說，在野火氣象學(xué)中使用無人機存在一些限制。一個是垂直高度，無人機為1,500英尺，而氣象氣球為50,000英尺。Clements說，像Matrice 200這樣的無人機的另一個局限性在于它們是如此的小巧輕巧，他不確定它是否可以直接飛過像目前肆虐西方的大規(guī)模野火。他說：“我認為，許多小型無人機無法應(yīng)對與這些大火相關(guān)的極端上升氣流?！?nbsp;研究人員更有可能駕駛配備傳感器的無人機，使其遠離火場，在靠近火場的地方進行測量。
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