消防无人机群
森林火灾在世界各地都是一个日益严重的问题。由于气候变化和景观条件的变化，火灾风险增加，森林火灾更加频繁，对自然和人类产生重大影响。近年来，几乎所有大陆都经历过常规灭火方法无法或难以控制的大火。
热那亚大学机械工程系(DIME)的埃琳娜·奥索尼奥(Elena Ausonio)与帕特里齐亚·巴涅里尼(Patrizia Bagnerini)和马可·吉奥(Marco Ghio)一起研究了无人机群在森林灭火中的应用。她拥有土木建筑工程硕士学位，研究领域包括测绘学、摄影测量学和数字数字制图学。自2018年以来，她是意大利热那亚大学数学与模拟工程的博士生，与衍生项目Inspire (www.inspire.flights)合作。她热衷于跟踪无人机和自动化系统的发展，自己也是一名持证的无人机飞行员。她向我们介绍了她的工作，以更多地了解无人机在这一领域的潜力。
这篇论文《无人机在灭火活动中的蜂群:一个概念框架》概述了无人机如何扑灭森林火灾或支持传统灭火方法。研究人员提出了一个由一群无人机组成的系统，每个无人机能够携带5到50公斤的有效载荷。这些无人机将作为一个统一的系统，遵循一个网格网络来执行各自的任务。在这方面，无人机群比传统的空中灭火方法(如直升机或飞机)有显著的优势，正如埃琳娜·奥索尼奥(Elena Ausonio)描述的:
“使用可重新定位的服务平台的无人机群可以立即部署，使快速反应，并在任何能见度条件下，在白天和晚上使用，而不需要附近可用的水池。考虑到在大多数国家，出于安全原因，消防飞机只能在白天飞行，而且由于距离加水点的距离，每小时只能进行有限的滴水。
另一个基本特征是，无人机群是一个真正的无人解决方案:无人机不会危及飞机飞行员和消防人员的生命，他们经常必须在相当危险的条件下操作。它是一个精确和灵活的系统，因为飞行计划，目标区域等，可以准确地概述和实时修改的条件，火灾演变。最后，基于无人机群的解决方案可以很容易地扩展以满足特定的紧急需求。”
此外，无人机群可以利用所谓的降雨效应。因为水的蒸发对灭火有显著的作用，所以分布式使用灭火水不仅仅能起到一点作用。这种降雨效应可以用许多小群来模拟。
技术挑战
一个功能性的无人机群要有效地用于消防，必须满足复杂的要求。除了无人机能成功合作外，还必须能够自动为无人机电池充电或更换电池，并成功地为其注入灭火液。然后是在一个移动单元中快速部署无人机群，比如在一辆卡车或失火地区附近的基站。
Ausonio相信这些挑战在未来可以被克服，“技术每天都在进一步发展。自主消防系统需要多种技术的结合，包括计算机视觉、人工智能、避物、耐火材料和快速维修机制。在这个时候，我们继续我们的研究，通过研究混合无人机，可以提供更大的效率和运输水和灭火液体。I, Inspire和热那亚大学的研究小组继续改进我们的平台无人机系统，希望主要参与者理解在不久的将来使用无人机进行森林灭火是可能和可行的。”
总而言之，这项研究为未来使用无人机群进行野外灭火描绘了一幅积极的图景。自动无人机群可以快速灵活地部署，有助于快速控制火势，尤其是小型火灾。同样可以想象的是，蜂群可以用来补充传统的灭火方法。
奥索尼奥对未来持乐观态度，并希望在这一领域看到更多的研究，“我确信无人机，小型、中型和大型，是森林灭火的未来。当然，许多研究和实验仍然是必要的，但对我来说，他们的使用可以提供的巨大优势是显而易见的。在过去的几年里，有一项重大的技术进步，表明我们将在这十年里看到无人机群灭火。”
使用无人机群扑灭森林和灌木丛火灾很可能只是消防领域转变的开始。最后，我们想从Elena Ausonio那里了解她是如何看待无人机群在城市地区灭火的:
“我设想在城市、城市化和人口稠密地区使用消防无人机。我认为它们非常适合处理建筑中的火灾，特别是在建筑的高层，因为消防人员和他们的地面车辆在那里会有更多的麻烦。无人机不仅可以扑灭最靠近外墙外围开口的房间内的火焰，还可以为可能被困在建筑内的人带来消防支持材料，如消防毯或降落伞。
它们也将是一个宝贵的工具，在火灾时，脆弱的结构无法承受高过载，如从直升机和加拿大航空水滴的重量。例如，我想到了1996年威尼斯La Fenice剧院的大火和2019年巴黎圣母院的大火。一些在这一领域进行试验的公司和初创企业已经进行了初步尝试，但由于该系统的自主性，我们假设的系统能够快速响应干预请求，并持续有效地采取行动。”
如果您想进一步了解该话题或有具体问题，欢迎参加2020年5月5日举行的第56届无人机大师聚会(在线)。在其他三位来自无人机行业的鼓舞人心的演讲者中，埃琳娜·奥索尼奥(Elena Ausonio)将介绍她的研究并回答问题。在无人机大师聚会上，来自不同领域的专家和爱好者分享了塑造无人机可持续使用的想法和经验。
