ما هي الخصائص التي يجب أن أعطيها الأولوية في طائرة بدون طيار لمكافحة الحرائق لسيناريوهات حرائق الغابات؟

تتحرك حرائق الغابات بشكل أسرع من قدرة الطواقم الأرضية على الاستجابة، مما يخلق بيئة فوضوية حيث تنعدم الرؤية. نحن في سكاي روڤر نصنع طائراتنا بدون طيار لسد هذه الفجوة، مما يضمن بقاء فريقك آمناً مع الحصول على معلومات جوية مهمة.
تتحرك حرائق الغابات بشكل أسرع ¹

لمكافحة حرائق الغابات بفعالية، يجب إعطاء الأولوية للطائرات بدون طيار ذات التصوير الحراري عالي الدقة لاختراق الدخان، والقدرة على التحليق الطويل للمراقبة المستمرة، وأنظمة نقل قوية بعيدة المدى. بالإضافة إلى ذلك، تأكد من أن هيكل الطائرة يتميز بمقاومة عالية للحرارة وسعة حمولة ثقيلة لدعم جهود الإخماد النشطة في البيئات المتقلبة.

دعنا نحلل الميزات المحددة التي تحول الطائرة بدون طيار القياسية إلى أداة منقذة للحياة في قسمك.

ما مدى أهمية الإرسال بعيد المدى لتغطية مساحات كبيرة من الغابات؟

يُعد فقدان الإشارة في منتصف المهمة كابوساً مرعباً للطيار، خاصةً عندما تكون الأرواح في خطر. عندما نختبر طائراتنا بدون طيار في الغابات الكثيفة، نعلم أن الاتصال الموثوق به هو الفرق بين نجاح المهمة وفقدان المعدات.

يُعد الإرسال بعيد المدى أمرًا بالغ الأهمية لأن حرائق الغابات غالبًا ما تمتد لآلاف الأفدنة في مناطق نائية ذات عوائق طبيعية للإشارة. يضمن النظام القوي عمليات ما وراء خط الرؤية البصرية (BVLOS)، مما يسمح للمشغلين برسم خريطة للمحيط بأمان دون المخاطرة بفقدان الإشارة أو تعريض الطواقم الأرضية للخطر.

عند تقييم طائرة بدون طيار لسيناريوهات حرائق الغابات، فإن نظام الإرسال هو العمود الفقري لعملياتك. من خلال خبرتنا في تصنيع الوحدات للتصدير إلى الولايات المتحدة وأوروبا، وجدنا أن بروتوكولات الإرسال القياسية للمستهلكين غالباً ما تفشل في التضاريس الوعرة لحرائق الغابات. فالأشجار تحتوي على الماء الذي يمتص الترددات اللاسلكية، كما أن التضاريس الجبلية تحجب إشارات خط الرؤية. لذلك، لا يمكنك الاعتماد على أنظمة الإرسال الأساسية القائمة على Wi-Fi.
يمتص الترددات الراديوية ²

فهم اختراق الإشارة والتردد

يحدد التردد الذي تستخدمه طائرتك بدون طيار مدى قدرتها على التواصل عبر المظلة الكثيفة. الترددات الأعلى، مثل 5.8 جيجا هرتز، تحمل المزيد من البيانات (جودة فيديو أفضل) ولكن قدرتها على الاختراق ضعيفة. فهي ترتد عن الأوراق والصخور. أما الترددات المنخفضة، مثل 900 ميجا هرتز أو 2.4 جيجا هرتز، فهي أفضل بكثير في اختراق العوائق والحفاظ على الاتصال لمسافات طويلة.

في SkyRover، غالباً ما نوصي في SkyRover بأنظمة الوصلة المزدوجة التي يمكنها تبديل الترددات تلقائياً بناءً على مستويات التداخل. يضمن ذلك أنه في حالة تدهور تغذية الفيديو، يظل رابط التحكم مستقراً، مما يسمح للطيار بإعادة الطائرة إلى الوطن.

ضرورة وجود قدرات التحليق فوق سطح البحر فوق مستوى سطح البحر

نادراً ما تحدث حرائق الغابات بالقرب من الطرق المريحة. قد يتمركز المشغلون على بُعد أميال من خط الحريق النشط لضمان سلامتهم. وهذا يتطلب أن تعمل الطائرة بدون طيار خارج خط الرؤية البصرية (BVLOS).
ما وراء خط الرؤية البصرية ³

غالبًا ما يكون نطاق الإرسال القياسي من 3 إلى 5 أميال غير كافٍ في ظروف العالم الحقيقي لأن هذا "المدى الأقصى" يفترض صحراء مسطحة ومفتوحة. في الغابة مع تداخل الدخان وتغيرات الارتفاع، يمكن أن ينخفض النطاق الفعال بمقدار 601 تيرابايت إلى 3 تيرابايت. نحن نصمم أنظمتنا الصناعية لدعم نطاقات تتراوح بين 10 كم و15 كم للتعويض عن هذا التدهور البيئي.

الشبكات الشبكية المتداخلة وقدرات السرب

من أحدث التقنيات التي نقوم بدمجها هي الشبكات المتداخلة. وهذا يسمح لعدة طائرات بدون طيار بالتحدث مع بعضها البعض. إذا حلّقت إحدى الطائرات بدون طيار خلف سلسلة من التلال الجبلية وفقدت الاتصال بالمحطة الأرضية، فيمكنها نقل إشارتها من خلال طائرة أخرى لا تزال في مرمى البصر. هذه "السلسلة المتسلسلة" من الإشارات أمر حيوي لتغطية حرائق الغابات الضخمة حيث لا يمكن قبول نقطة فشل واحدة.
الشبكات المتداخلة ⁴

مقارنة بين تقنيات الإرسال

لمساعدتك على فهم ما يجب أن تبحث عنه، إليك تفصيل لأنواع ناقل الحركة الشائعة المستخدمة في هذا المجال:

ما هي قدرة التحليق الواقعية للمراقبة المستمرة للغابات؟

إن التبديل المتكرر للبطاريات يقتل الزخم أثناء الحريق ويترك الطواقم عمياء. يركز فريقنا الهندسي بشكل كبير على زيادة وقت البث إلى أقصى حد لأننا ندرك أن كل دقيقة يتم فيها تبديل البطاريات هي دقيقة عمياء بالنسبة لقائد الحادث.

من أجل المراقبة الفعالة للغابات، تتراوح مدة التحليق الواقعية من 45 إلى 60 دقيقة للطائرات الكهربائية متعددة الدوارات، في حين يجب أن تحقق النماذج الهجينة أو ثابتة الجناحين مدة تتراوح بين ساعتين إلى 4 ساعات. تسمح هذه المدة برسم خرائط شاملة ومسح حراري لقطاعات كبيرة دون انقطاع مستمر لإعادة الشحن.

غالباً ما يكون تحمّل الطيران هو أكبر عائق في عمليات الطائرات بدون طيار. في سيناريو حرائق الغابات، لا تحوم الطائرة بدون طيار في الغابات فحسب، بل تحارب التيارات الصاعدة القوية الناجمة عن حرارة الحريق، وتكافح هبوب الرياح، وتحمل حمولات ثقيلة مثل الكاميرات الحرارية أو أجهزة تحديد المدى بالليزر. كل هذه العوامل تستنزف البطاريات بشكل أسرع مما قد توحي به المواصفات الموجودة على العلبة.
تحمّل الطيران ⁵

حقيقة "الحد الأقصى لوقت الطيران"

عندما ترى ورقة مواصفات تدعي "55 دقيقة من وقت الطيران"، تذكر أن هذا عادةً ما يتم اختباره على مستوى سطح البحر بدون رياح وبدون حمولة. في سيناريو حريق حقيقي، يجب أن تتوقع أن تحصل على حوالي 70% من هذا الوقت المقدر. إذا قمت بشراء طائرة بدون طيار مع 20 دقيقة فقط من وقت الطيران المقدر، فقد تحصل على 12 دقيقة فقط من الوقت القابل للاستخدام فوق الحريق قبل أن تصل إلى حد "العودة إلى المنزل". لهذا السبب ننصح عملاءنا بالبحث عن منصات ذات مخزن مؤقت كبير.

البطارية مقابل الأنظمة الهجينة

بالنسبة للاستطلاع التكتيكي قصير المدى، تعتبر المروحيات الكهربائية متعددة الدوارات ممتازة. فهي هادئة وسهلة النشر وتتطلب القليل من الصيانة. ومع ذلك، فإن البطاريات الكهربائية محدودة لمراقبة الحرائق التي تمتد لآلاف الأفدنة.

وهنا يأتي دور الطائرات بدون طيار الهجينة التي تعمل بالغاز والكهرباء. تستخدم هذه الوحدات مولداً صغيراً يعمل بالبنزين لتشغيل المحركات الكهربائية، مما يزيد من أوقات الطيران إلى 3 أو 4 ساعات. لقد شهدنا إقبالاً كبيراً على هذه الطرازات بين خدمات الغابات لأنها يمكن أن تنطلق وترسم خريطة لسلسلة جبال بأكملها وتعود دون الحاجة إلى التوقف في نقطة الصيانة.
الطائرات بدون طيار الهجينة التي تعمل بالغاز والكهرباء ⁶

الطائرات بدون طيار المربوطة للمراقبة المستمرة

في بعض الأحيان، لا تحتاج في بعض الأحيان إلى التحليق بعيداً، بل تحتاج فقط إلى البقاء في الجو لفترة طويلة. إذا كان هدفك هو مراقبة فاصل حرائق محدد أو حماية أحد الأصول الهامة مثل برج اتصالات أو حي سكني، فإن الطائرة بدون طيار المربوطة هي الحل.

تتصل هذه الطائرات بدون طيار بمحطة طاقة أرضية عبر كابل رفيع. وطالما أن المولد الموجود على الأرض مزود بالوقود، يمكن للطائرة بدون طيار أن تبقى في الجو لمدة 24 ساعة أو أكثر. غالباً ما نوفر هذه الطائرات لمراكز القيادة التي تحتاج إلى "عين في السماء" دائمة لمراقبة أي اشتعال أو تحولات في الرياح قد تعرض رجال الإطفاء للخطر.

الكفاءة التشغيلية والشحن

إذا اخترت الطائرات بدون طيار الكهربائية القياسية، فيجب عليك التفكير في لوجستيات الشحن. في الميدان، لن يكون لديك على الأرجح إمكانية الوصول إلى منافذ الحائط. ستحتاج إلى مولدات ميدانية عالية السعة ومحطات شحن سريع.

نوصي بنسبة لا تقل عن 4 مجموعات بطاريات لكل طائرة بدون طيار. وهذا يسمح بوجود مجموعة واحدة في الهواء، ومجموعة واحدة للتبريد (لا يمكن شحن البطاريات مباشرةً بعد رحلة جوية ساخنة)، ومجموعتين للشحن. تضمن هذه الدورة التشغيل المستمر.

تأثير الحمولة على القدرة على التحمل

من المهم جداً أن تفهم المفاضلة بين ما تحمله ومدة الطيران.

هل يمكن للكاميرا الحرارية أن تكشف بفعالية عن النقاط الساخنة من خلال الدخان الكثيف؟

يعمي الدخان الطيارين البشر، ولكن لا ينبغي أن يعمي بياناتك. نحن ندمج أجهزة استشعار إشعاعية محددة في حمولات SkyRover الخاصة بنا لضمان رؤية عملائنا لمصدر الحرارة، وليس فقط الضباب الرمادي.

نعم، يمكن للكاميرات الحرارية الإشعاعية عالية الجودة أن تكتشف بفعالية البؤر الساخنة من خلال الدخان الكثيف عن طريق التقاط الأشعة تحت الحمراء بدلاً من الضوء المرئي. تصوّر هذه المستشعرات الفروق في درجات الحرارة، مما يسمح لرجال الإطفاء بتحديد مركز الحريق بدقة، وتحديد الحرائق الموضعية وتتبع أنماط انتشارها حتى عندما تكون الرؤية شبه معدومة.

ربما تكون القدرة على الرؤية من خلال الدخان هي الخاصية الوحيدة الأكثر قيمة للطائرة بدون طيار لمكافحة الحرائق. ومع ذلك، ليست كل الكاميرات الحرارية متساوية. كثيراً ما نصادف عملاء اشتروا طائرات حرارية بدون طيار أرخص ثمناً من الدرجة الاستهلاكية ليجدوا أنها لا تستطيع التمييز بين الصخور الدافئة والجذع المشتعل.

القياس الإشعاعي مقابل القياس غير الإشعاعي

بالنسبة لمكافحة الحرائق، فأنت تحتاج بالتأكيد إلى القياس الإشعاعي كاميرا حرارية. تُظهر لك الكاميرا غير الإشعاعية ببساطة صورة للمناطق الساخنة والباردة (بكسلات أفتح وأغمق). أما الكاميرا الإشعاعية فتقيس درجة الحرارة المحددة لكل بكسل في الصورة.

ما أهمية ذلك؟ في حرائق الغابات، تحتاج إلى معرفة ما إذا كانت درجة حرارة النقطة الساخنة 50 درجة مئوية (حرارة متبقية من الشمس) أو 400 درجة مئوية (احتراق نشط). تسمح لك البيانات الإشعاعية بضبط إنذارات درجة الحرارة. على سبيل المثال، يمكنك إخبار الطائرة بدون طيار بتمييز أي بكسل أكثر سخونة من 200 درجة مئوية باللون الأحمر الفاتح. وهذا يلفت انتباه الطيار على الفور لاكتشاف الحرائق التي قد تكون غير مرئية للعين المجردة أو مخفية تحت مظلة كثيفة.

الدقة وخيارات العدسة

الدقة أمر بالغ الأهمية بالنسبة للارتفاع. إذا كنت تحلق على ارتفاع 400 قدم لمسح خط الأشجار، فإن الكاميرا الحرارية منخفضة الدقة (مثل 160×120 بكسل) ستعرض الحريق كنقطة ضبابية. لن تتمكن من معرفة الشجرة التي تحترق بالضبط.

نوصي بحد أدنى من الدقة 640×512 بكسل. وهذا يوفر تفاصيل كافية لتحديد الحرائق الموضعية الصغيرة من ارتفاع آمن. بالإضافة إلى ذلك، فإن وجود إمكانية التكبير/التصغير الحراري يغير قواعد اللعبة. فهي تسمح للمشغل بالتحقق من البصمة الحرارية دون الحاجة إلى التحليق بالطائرة بدون طيار بالقرب من النيران بشكل خطير.

لوحات الألوان والألوان المتساوية

تقدم الكاميرات الحرارية الاحترافية لوحات ألوان مختلفة. في مكافحة الحرائق، "القوس الحديدي" أو "الأبيض الساخن" شائعان، لكن "متساوي الحرارة" هي الأكثر فائدة. يسمح لك "متساوي الحرارة" بعزل نطاق درجة حرارة محددة.

تخيل أنك تنظر إلى جانب تل دافئ بشكل عام من الشمس. مع ضبط متساوي الحرارة على "وضع النار"، يمكن للشاشة أن تظل الشاشة ذات تدرج رمادي لكل شيء أقل من 150 درجة مئوية، ولكنها تتحول إلى اللون البرتقالي الفاتح لأي شيء أعلى من ذلك. هذا العرض عالي التباين يخترق الضوضاء البصرية ويسمح باتخاذ قرارات سريعة.

الذكاء الاصطناعي والكشف الآلي

يمكن الآن لبرامج الطيران الحديثة، التي نساعد في تطويرها لعملائنا، معالجة هذه البيانات الحرارية في الوقت الفعلي. يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي مسح موجز الفيديو ووضع علامات على الحرائق المشتبه بها تلقائياً. وهذا يقلل من العبء المعرفي على الطيار. فبدلاً من التحديق في الشاشة في محاولة تفسير النقاط الرمادية، يتلقى الطيار تنبيهاً: "تم اكتشاف نقطة ساخنة عند إحداثيات GPS X، Y." يمكن بعد ذلك نقل هذه البيانات على الفور إلى الطواقم الأرضية.

تكامل المستشعرات

تأتي أفضل النتائج من تراكب البيانات الحرارية مع البيانات المرئية.

هل هيكل الطائرة متين بما يكفي لتحمل الحرارة العالية والرماد؟

يذوب البلاستيك القياسي بالقرب من الحرائق، ولهذا السبب نرفض استخدامه للمكونات الحرجة. نحن نختار مركبات من الدرجة الفضائية لإطارات SkyRover لأننا نعلم أن معداتك يجب أن تتحمل الحرارة الشديدة والرماد المتآكل الناتج عن حرائق الغابات.

المتانة غير قابلة للتفاوض؛ فالطائرات بدون طيار الاستهلاكية القياسية غالباً ما تفشل تحت الحرارة العالية. تستخدم الطائرات بدون طيار الصناعية لمكافحة الحرائق مركّبات ألياف الكربون والراتنجات عالية الحرارة لتحمل الحرارة المشعة، بينما تحمي المحركات محكمة الغلق وتصنيفات IP الإلكترونيات الداخلية من الرماد الموصّل ورذاذ الماء أثناء عمليات الإخماد.

تُعد حرائق الغابات واحدة من أكثر البيئات عدائية لأي طائرة. فالهواء مضطرب وساخن ومليء بالجسيمات. عندما نصمم طائرات بدون طيار لهذا القطاع، علينا أن نفكر في ما هو أبعد من مجرد "الطيران الجيد". علينا التفكير في البقاء على قيد الحياة.

مقاومة الحرارة واختيار المواد

التهديد الأكثر وضوحاً هو الحرارة. على الرغم من أنه لا ينبغي أن تطير الطائرة بدون طيار مباشرة في ألسنة اللهب، إلا أن الحرارة المشعة من حريق التاج يمكن أن تكون شديدة حتى من مسافة بعيدة. يمكن للإطارات البلاستيكية، الشائعة في الطائرات بدون طيار للهواة، أن تشوه أو تلين، مما يؤدي إلى فشل هيكلي كارثي.

نحن نستخدم ألياف الكربون و ألومنيوم الطيران لهيكل الطائرة. ألياف الكربون قوية للغاية ومقاومة للحرارة. ومع ذلك، يجب أن يكون الراتنج الذي يربط ألياف الكربون ببعضها البعض مقاوماً للحرارة العالية. كما أننا نولي اهتماماً كبيراً لمبيت البطارية. فالبطاريات تتحلل بسرعة ويمكن أن تنفجر إذا ارتفعت درجة حرارتها كثيراً. غالبًا ما تتميز تصميماتنا الصناعية بمواد تبريد نشطة أو مواد واقية من الحرارة حول حجرة البطارية للحفاظ على درجات حرارة تشغيل آمنة.

الحماية من الرماد والحطام

الرماد قاتل صامت للإلكترونيات. فهو دقيق وكاشط وغالباً ما يكون موصلاً. إذا دخل الرماد داخل جسم الطائرة بدون طيار واستقر على وحدة التحكم في الطيران أو وحدات التحكم الإلكترونية في السرعة (ESCs)، فقد يتسبب في حدوث ماس كهربائي.

ولمكافحة ذلك، نلتزم بتصنيفات صارمة للحماية من الدخول (IP). يجب أن تتمتع الطائرة بدون طيار لمكافحة الحرائق بتصنيف لا يقل عن IP54, على الرغم من أن IP65 مفضلة.

• IP5X: الغبار محمي.
• IPX4: مقاومة للرذاذ (المطر أو رذاذ الماء).
• IPX5: مقاوم لنفث الماء.

يضمن هذا العزل عدم اختراق الرماد أو الماء/الرغوة التي يستخدمها رجال الإطفاء للإلكترونيات الأساسية.

متانة المحرك

المحركات هي الأجزاء المتحركة الوحيدة المعرضة للعناصر. في حالة نشوب حريق، يمتلئ الهواء بالسخام. نحن نستخدم محركات مغلقة بالكامل تعمل بالطرد المركزي. على عكس المحركات ذات الفتحات المفتوحة التي تمتص الهواء (والرماد) عبر اللفات لتبريدها، فإن المحركات المغلقة تبقي الحطام خارجًا، مما يطيل عمر نظام الدفع بشكل كبير.
تصنيفات الحماية من الدخول (IP) ⁷

الصيانة والإصلاح

حتى أقوى الطائرات بدون طيار ستتعرض للضرب. سوف تتكسر المراوح بسبب الحطام المتطاير، وستعاني معدات الهبوط من الهبوط القاسي على الأراضي الصخرية.
المتماثلات ⁸

إحدى نقاط الألم التي نسمعها من العملاء هي نقص قطع الغيار. الطائرة بدون طيار المتينة هي أيضاً طائرة بدون طيار قابلة للإصلاح. نحن نصمم أنظمتنا بأذرع ومعدات هبوط معيارية. إذا تعطل أحد المحركات أو تعطل أحد الأذرع، فيمكن تبديله في الميدان باستخدام الأدوات الأساسية. لا يجب أن تضطر إلى إعادة الوحدة بأكملها إلى المصنع في الصين لإجراء إصلاح بسيط.
كاميرا حرارية إشعاعية ⁹

قائمة التحقق من المتانة

عند تقييم أحد الموردين، اسأل عن ميزات المتانة المحددة هذه:

• حماية من الدخول: هل الطائرة بدون طيار مصنفة IP54 أو أعلى؟
• درجة حرارة التشغيل: هل يمكنها الطيران في درجات حرارة محيطة تصل إلى 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت)؟
• مقاومة الرياح: هل يمكنها التعامل مع هبوب رياح تتراوح سرعتها بين 12 و15 م/ث (رياح من المستوى 6-7)؟
• مقاومة التآكل: هل الموصلات مطلية بالذهب أو محكمة الغلق ضد المواد الكيميائية المثبطة للحريق المسببة للتآكل؟

الخاتمة

لإنقاذ الأرواح والغابات، أعط الأولوية لدقة القياس الإشعاعي الحراري واختراق الإشارة بعيد المدى والمتانة القوية. في SkyRover، نحن مستعدون لتزويد فريقك بالأدوات الموثوقة اللازمة لترويض النيران.
طائرة بدون طيار مربوطة ¹⁰

الحواشي

1. يؤكد سرعة حرائق الغابات وسلوكها الفوضوي. ︎
   

2. شرح علمي لكيفية تخفيف الماء في الغطاء النباتي للإشارات اللاسلكية. ︎
   

3. السياق التنظيمي والتشغيلي للطيران خارج نطاق الرؤية البصرية. ︎
   

4. نظرة عامة على تقنية الشبكات الشبكية اللاسلكية وفوائدها. ︎
   

5. يناقش العوامل التي تؤثر على زمن تحليق الطائرات بدون طيار وحسابات التحمل. ︎
   

6. تفاصيل حول أنظمة الدفع الهجينة التي تطيل زمن تحليق الطائرات بدون طيار. ︎
   

7. المعايير الرسمية التي تحدد مستويات الحماية من الدخول للحاويات الكهربائية. ︎
   

8. يصف كيف يساعد متساوي الحرارة رجال الإطفاء في تصور نطاقات درجات الحرارة. ︎
   

9. تعريف تقنية القياس الإشعاعي وأهميتها لقياس درجة الحرارة. ︎
   

10. يشرح قدرات وحالات استخدام أنظمة الطائرات بدون طيار المربوطة. ︎