何刚(左三)和项目团队成员合影
何刚(左二)与相关部门现场交流
安装在古柏王旁的智能传感终端 均为受访者供图
在巴蜀大地的广袤山林间,翠云廊犹如一条绿色的丝带,串联起历史与自然的瑰宝。这里,古柏参天,绿荫如盖,每一株古树都承载着岁月的厚重与文化的传承。然而,森林火灾的威胁如同潜伏的幽灵,时刻“觊觎”着这片珍贵的生态家园。鉴于此,西南科技大学和绵阳市梓潼县公安局联合研发了“潼域”应急森防数字孪生防护系统,以科技创新为利刃,斩断火灾的魔爪,为翠云廊的古柏撑起了一片安全的天空。
古柏无声的“呼唤”
2023年7月25日,习近平总书记在四川省广元市剑阁县翠云廊考察时指出,要把古树名木保护好,把中华优秀传统文化传承好。这殷殷嘱托,重若千钧。
翠云廊自清代嘉庆年间,就拥有古柏3万余株,1997年再次逐株挂牌登记的古柏有9233株,分布于梓潼石牛镇至剑阁、剑阁至阆中的330华里蜀道上。“这些古柏若照城市路灯般整齐排列,翠云道平均每隔16米就有一株古柏。若加上新中国成立后育树成林的新柏,则共有柏树15000余株,形成平均每5米一株柏树的独特景观。”西南科技大学计算机科学与技术学院副教授、项目负责人何刚介绍:“其中一株古柏已有2300多年历史,在世界范围内的长距离交通线路中极为罕见。”
然而,近年频发的森林火灾却给这些珍稀林木资源的保护敲响了警钟。一旦这些古树被火焰吞噬,不仅千年的自然奇观将毁于一旦,更会带来难以估量的生态损失和文化断层。
面对如此严峻的形势,传统的防护手段显得力不从心。“传统的防火手段,如地面巡护、瞭望塔和卫星遥感监测,存在响应慢、监测范围有限、无法实时预警等问题,已难以满足现代森林防火需求。”何刚说。火灾的突发性、复杂性,以及林区环境的特殊性,使得及时有效的处理变得异常困难。“不能再让古柏遭受火灾的侵害了。”何刚及其团队怀揣着对这片土地深深的热爱和责任感,决心用科技的力量为古柏筑牢防火墙。
巧布“蘑菇”阵
经过深入调研和反复论证,何刚及其团队决定研发一套智能森林防火系统,将翠云廊的古柏纳入严密的保护之中。
既然要严密保护,自然少不了“放哨”的哨兵,即能随时感知危险的智能终端设备。将这些终端放置在林区的各个关键位置,24小时不间断地监测着周围环境。一旦检测到烟雾、高温等可能起火的因素,它们便迅速将信息传递出去。然而要在林区铺设设备却面临着一个大问题:既要能隐蔽融入千年古柏环境,又要解决野外持续供电难题。
最终,何刚及其团队决定采用太阳能供电,既环保又实用。在外观设计上,团队成员胡秀梅老师提出了一个大胆又巧妙的创意---设计成蘑菇形状。
“蘑菇形态的设计不仅能与周围自然环境完美融合,‘蘑菇’顶部的伞盖还能高效吸收光能。”何刚说。终端的基座则模拟古柏的沧桑纹理。为让这些“蘑菇”真正实现与古柏林共生,何刚及其团队采用全手工制作基座模型。冷冰冰的水泥、钢筋在他们手中瞬间有了生命与温度。“翠云廊的每一个基座都包含了我们的劳动和情感,我们在制作时,就像用颜料在作画,而这样的设计是需要生活指挥和艺术灵感的。”胡秀梅说。
后来,越来越多的仿生“蘑菇”悄然在古蜀道旁落生根。它们静立林间,仿佛是大自然的一部分,与古柏林相得益彰,既不突兀,又能有效发挥监测的功能。“仿生基座安装完成后,群众给我们的反馈也都很好。”
“空天地”的智能联动
如果说“蘑菇”终端如同站岗放哨的哨兵,那么,“潼域”应急森防数字孪生防护系统的强大,还在于拥有一个超强的智能指挥中心。
接到终端传回的警情后,一套精密运转的智能应急系统随即苏醒。巡航无人机旋即腾空而起,直奔预警坐标。机上搭载的高清镜头穿透烟尘,将实时画面即刻传回指挥中心。火点位置、蔓延趋势在指挥大屏上清晰显现,“这得益于系统后台强大的AI与数字孪生技术,构建起古柏林动态虚拟镜像,使火情研判更加精准。”何刚说。
确认火情后,指令再传,携带灭火弹或高压水剂的无人机编队迅速升空支援。它们如同精准的空中消防队,直抵传统人力难以快速接近的火场核心区域。与此同时,系统已依据模型推演,将火势未来1小时可能威胁到的村庄信息,通过移动网络传至村民手机。数字时代的“烽火台”,在危情发生前已筑起无形的生命防线。“系统还可智能生成最佳的逃生路线和救援路线,并自动生成应急预案,协调各单位进行救援。”何刚说。
从智能“蘑菇”终端的灵光乍现,到无人机群的协同作战,再到预警信息的秒级触达,处处闪烁着基层一线智慧解决实际难题的光芒。目前,该系统正逐步在梓潼县重点古柏林区实施部署,成功预警并辅助处置早期火情险情多次,将保护区古柏火灾隐患响应时间由小时级缩短至分钟级。
何刚告诉记者,“潼域”应急森防数字孪生防护系统,是基于梓潼县森林防灭火的实战需求,利用现代化科技手段,重构工作逻辑和工作流程的实战系统。何刚说:“这个系统是我们和梓潼县公安局联合研发的,围绕人防、物防、技防构建起一个全方位、多层次综合应急防护系统,系统不仅实现了全景区的覆盖,还接入了公安大数据,实时分析来往车辆和人员的情况,实现全方位监控。”
从实验室最初的灵感乍现到蜀道苍柏间的真实守护,科技为千年古柏续写年轮,每一圈都记录着守护者最质朴的初心与最前沿的智慧。当“蘑菇”终端在古道上静静站立,它们不仅是科技的象征,更是人类为留存这片跨越千年的绿意所许下的无声诺言。