T/CSF 0109-2025 森林草原防火多旋翼无人机喷洒炭化防火剂作业技术规范

　　CSF

　　团 体 标 准

　　T/CSF 0109—2025

　　森林草原防火多旋翼无人机喷洒炭化防火剂作业技术规范

　　Technical specification for forest and grassland fire prevention multi-axis UAV

　　spraying operation of charcoal type fireproofing agent

　　2025 - 01 - 20 发布 2025 - 01 - 20 实施

　　中 国 林 学 会 发 布

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

　　本文件由中国消防救援学院提出。

　　本文件由中国林学会归口。

　　本文件起草单位：中国消防救援学院、中国科学技术大学、中航金城无人系统有限公司、山东吉孚消防科技有限公司、国家消防救援局森林草原灭火和航空救援司。

　　本文件主要起草人：张东旭、胡伟兆、胡源、李鹏飞、毛浥霖、褚夫凯、张中军、阚永春、陈文超、王爱斌、郝慎思、乔爽、周一帆、叶文彬、莫凯燚、王国强。

　　森林草原防火多旋翼无人机

　　喷洒炭化防火剂作业技术规范

　　1 范围

　　本文件规定了森林草原防火多旋翼无人机喷洒炭化防火剂的作业条件和作业过程的具体要求。

　　本文件适用于空机质量不大于116 kg、最大起飞质量不超过150 kg的森林草原防火多旋翼无人机喷洒炭化防火剂预设防火隔离带作业。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB 10395.6 农林拖拉机和机械 安全技术要求 第6部分：植物保护机械

　　GB/T 38058 民用多旋翼无人机系统试验方法

　　GB/T 38909 民用轻小型无人机系统电磁兼容性要求与试验方法

　　GB/T 38924(所有部分) 民用轻小型无人机系统环境试验方法

　　GB/T 38931 民用轻小型无人机系统安全性通用要求

　　GB/T 38997 轻小型多旋翼无人机飞行控制与导航系统通用要求

　　MH/T 0017-1998 农业航空技术术语

　　MH/T 1031 农用飞机喷洒设备性能检测规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　炭化防火剂 charcoal type fireproofing agent

　　一种促进森林草原可燃物快速炭化形成致密炭层，阻止炭层下可燃性气体的逸出以及氧气供给，阻隔火蔓延的功能化助剂。

　　注：炭化防火剂在本文件中简称“防火剂”。

　　3.2

　　喷洒流量 spray flow rate

　　单位时间内喷洒液体的总量。

　　注：喷洒流量的单位为升每分钟(L/min)。

　　3.3

　　有效喷幅 spraying width

　　防火剂分布浓度达到防火最低要求相对应的喷幅。

　　注：有效喷幅的单位为米(m)。

　　3.4

　　雾滴分布均匀度 distribution uniformity of droplet

　　雾滴在目标表面分布的均匀程度。

　　[来源：MH/T 0017-1998，8.13，有修改]

　　注：雾滴分布均匀度用变异系数表示。

　　3.5

　　雾滴覆盖密度 droplet density

　　单位面积上的雾滴数。

　　[来源：MH/T 0017-1998，8.12]

　　注：雾滴覆盖密度用每平方厘米的雾滴个数表示。

　　3.6

　　雾滴谱宽度 droplet size spectrum

　　雾滴直径大小分布的均匀程度。

　　[来源：MH/T 0017-1998，3.13，有修改]

　　注：雾滴谱宽度用体积中值直径与数量中值直径的比值(VMD/NMD)表示。

　　4 作业条件

　　4.1 基本条件

　　4.1.1 喷洒作业应能够在海拔 3000 m 以下，环境温度 0℃~40℃,风速不大于8 m/s 的气象条件下进行。

　　4.1.2 喷洒作业参数应结合森林草原地形地貌、植被类型、无人机参数、作业模式等相关条件进行设置。

　　4.1.3 喷洒作业前，应了解相关气象条件，影响无人机飞行及防火剂喷洒效果的气象条件下不应作业，如雷雨、暴雨、闪电、大风、大雾等天气，并避免在降水前后 4 h 的时段内喷洒作业。

　　4.2 无人机

　　4.2.1 无人机应按照 GB/T 38058 规定的试验方法进行测试，飞行性能应满足以下要求：

　　——在飞行控制系统参与的情况下，起降阶段和飞行阶段应能抵抗 4 级风力;

　　——最大起飞质量应不小于 25 kg;

　　——空载悬停续航时间应不小于 20 min。

　　4.2.2 无人机的结构强度应满足以下要求：

　　——在承受各种规定的载荷状态下具有足够的强度和刚度，无人机结构不产生有害变形;

　　——在承受最大起飞重量 1.33 倍载荷时，无人机的主要承力结构不被破坏。

　　4.2.3 控制与导航精度应满足 GB/T 38997 的规定要求。

　　4.2.4 无人机应能在其使用运行的电磁环境下保证系统安全工作，且不对公共电磁信号产生干扰，电磁兼容性应满足表 1 要求。

　　表1 电磁兼容性要求

　　4.2.5 无人机应有产品合格证，主机完整、辅助设备齐全，环境适应性应满足 GB/T 38924(所有部分)的规定要求。

　　4.2.6 无人机应能正常操控，各部件安装正确、稳固可靠，安全性应满足 GB/T 38931 的规定要求。

　　4.3 喷洒系统

　　4.3.1 喷洒系统应能正常工作，喷洒管道无堵塞、无漏液，喷头能正常工作，并满足 GB 10395.6 的规定要求。

　　4.3.2 喷洒系统应按照规定试验方法(参见附录 A)进行测试，性能应满足以下要求：

　　——喷洒流量应不小于 5 L/min;

　　——有效喷幅应不小于 5 m;

　　——雾滴分布均匀度应不超过50 %;

　　——雾滴覆盖密度应不小于 25 个/cm2;

　　——雾滴直径 DV0.9 应不超过 500 μ m，雾滴谱宽度应不超过 2.5。

　　4.4 作业人员

　　4.4.1 无人机喷洒作业时，需配有无人机驾驶员，以及配药员、安全员等相关辅助作业人员 2 名以上。

　　4.4.2 无人机驾驶员应经过专业培训机构的培训，能够熟练操控无人机，获得无人机操控相关资质后持证上岗，并能够了解森林草原防火方法、地方飞行政策等基本知识，确保操作行为符合国家有关部门颁布的法律法规要求。

　　4.4.3 配药员应经过相关机构的培训，具备防火剂配制、使用的专业知识，掌握自我防护知识，能在突发状况时采取补救措施。

　　4.4.4 安全员应提前掌握作业区域相关情况、作业安全注意事项、防火剂安全使用规范以及紧急事故处理方法，并时刻关注作业期间周围环境变化，及时停止危险环境下的作业。

　　4.4.5 作业人员不应在酒后或身体疲劳状态下进行作业。

　　4.4.6 作业人员应做好个人防护措施的前提下，在上风口等安全环境下开展作业。

　　4.5 炭化防火剂

　　4.5.1 防火剂应具有良好的植物浸润性，药液配制粘度应不小于 100 cP。

　　4.5.2 防火剂应贮存在通风、阴凉干燥的库房内，防止日晒、雨淋、受潮。

　　4.5.3 防火剂的内包装采用单层聚乙烯塑料薄膜袋，封口时先排出空气，内袋分别用维尼龙绳或其他质量相当的绳人工扎口，或用与其相当的其他方式封口;外包装采用塑料编织袋，外袋用维尼龙或其他质量相当的线缝口，缝线整齐，针距均匀，无漏缝和跳线现象。

　　4.5.4 防火剂在符合产品说明书要求的包装、运输、贮存条件下，保质期应不低于 5 年。

　　4.6 作业区域

　　4.6.1 作业区域或附近应有适合无人机临时起降的平地，起降地点在多旋翼无人机周围 5 m 范围内应无障碍物。

　　4.6.2 作业区域及周边 10 m 范围内应避免有电线杆、高大建筑物等影响无人机作业的障碍物或妨碍无人机作业人员视线的其他障碍物。

　　4.6.3 作业区域 100 m 范围内不应有高压变电站、高压线等可能产生电磁干扰的设施。

　　4.6.4 作业区域 200 m 范围内不宜有河流、湖泊、池塘、水源以及居民居住区、学校、医院、作物种植区、各类养殖区地。

　　5 作业程序

　　5.1 作业前准备

　　5.1.1 作业区域准备

　　5.1.1.1 根据要求确定作业区域，规划作业路径，形成作业地图，并在作业图中标注障碍物和不适宜作业区域。

　　5.1.1.2 作业区域处在禁飞区域或法律敏感区域，需要向国家相关部门进行申报、申请或者备案。

　　5.1.1.3 当作业区域气象条件无法满足作业时，应取消作业或者调整作业时间。

　　5.1.1.4 除必要的保障人员外，应对作业区域进行清场，并放置作业警示牌。

　　5.1.2 防火剂配制

　　5.1.2.1 防火剂应根据作业区域面积、防火剂喷洒强度、无人机装载性能等情况合理配制。

　　5.1.2.2 防火剂应在开阔空间配制，禁止在密闭空间、下风向等环境下配制防火剂。

　　5.1.2.3 防火剂的配制应使用无污染、洁净的水源或稀释剂。

　　5.1.3 确定作业方案

　　5.1.3.1 根据可燃物情况、作业目的和作业区域面积，确定无人机飞行路线及飞行高度、飞行速度、喷幅宽度、喷洒流量等参数。

　　5.1.3.2 根据规划任务确定手动或自动的操控方式、单机或多机的作业方式、防火剂的种类及配制数量等。

　　5.1.3.3 对于需要划分不同区域的作业，应确定作业顺序，并针对每个区域单独输出作业方案。

　　5.1.4 设备检查

　　5.1.4.1 检查无人机状态，包括各零部件和组件情况、紧固件及其他连接部件连接状态、通信设备功能等，如发现异常，应排除异常后才能实施作业。

　　5.1.4.2 检查物资储备情况，特别是电池、防火剂等可能由于火场高温、环境高压发生异常的物资，应超额储备并做好防护。

　　5.1.4.3 检查作业起点、飞行路线和作业终点周围的定位系统工作状态。

　　5.1.4.4 检查无人机参数设置与作业方案是否相符，作业区域周边飞行安全影响因素是否存在异常，并熟练掌握可能发生的紧急事故及相应处置方法。

　　5.1.4.5 作业前，无人机可根据作业需要按照作业方案进行预飞行，确保各系统正常工作。

　　5.2 现场作业

　　5.2.1 无人机的飞行速度应根据作业方案的喷洒流量确定，但不应高于产品使用说明书规定的最大值。

　　5.2.2 无人机的飞行高度应保持在可燃物表面的上方 1.5 m～10 m 之间。

　　5.2.3 作业人员应与无人机之间保持 10 m 以上的安全距离。

　　5.2.4 无人机连续喷洒防火剂的时间不应超过 4 h。

　　5.2.5 往复作业时，应考虑侧风的影响;往复的飞行速度和喷洒流量应匹配，避免重喷、漏喷。

　　5.2.6 多机群协同作业时，相邻无人机之间应保持 10 m 以上的安全距离。

　　5.2.7 作业结束应及时建立作业档案，结合作业前设置参数、作业过程中变化内容，及时记录作业状况(参见附录 B)，并由作业人员签字后归档留存。

　　5.3 保养与存放

　　5.3.1 作业结束后应立即排净并妥善处理喷洒系统内的防火剂，已配制但未使用的防火剂应统一回收存放，未配置使用的防火剂应在确保标签完好的情况下分类存放。

　　5.3.2 按照产品使用说明书对无人机和喷洒系统进行清洗和维护，检查并更换变形或破损的零部件，金属零件涂防锈油，运动部件涂润滑油。

　　5.3.3 按照产品使用说明书整理无人机以及通讯设备、遥控器、充电器等相关附件，归类保存。

　　5.3.4 按照产品使用说明书妥善保存电池：

　　—— 若长期不使用，应按推荐电压值进行存放，每 3 个月进行一次充放电循环。

　　—— 应将每次使用的情况进行记录，掌握电池寿命。

　　5.3.5 定期启动无人机系统，对固件进行升级，保证固件版本最新，使无人机在工作时处于最佳状态。

　　5.3.6 设备应与防火剂分开放置，储存在清洁、干燥通风的室内，远离火源及酸碱等腐蚀性物质。

　　5.4 安全注意事项及紧急事故处理

　　5.4.1 作业前，应指定紧急情况处理预案，包括应急迫降点、航线转移策略等内容，并应配有灭火设备，用于无人机失火事件的应急处理。

　　5.4.2 作业时，如果出现可能威胁人身安全的情况，例如，无关人员或其他动物闯入作业区域、天气突变等，应在保证安全的情况下立即停止作业，待危险因素排除后再进行作业。

　　5.4.3 作业时，如果无人机意外进入限飞区域，作业人员应立即停止作业、报警提示、离开限飞区域，并在确认无人机周边安全的情况下着陆。

　　5.4.4 作业时，如果发生重大意外事故，例如，人身伤亡、防火剂泄露等，应及时通知公安、卫生、环保、水运等相关部门，并采取应急措施，做好事故记录，积极配合善后工作。

　　5.4.5 作业时，作业人员应时刻关注通过遥控器或其他控制终端接收到的无人机反馈信号，包括但不限于电池电量、飞行路线、飞行姿态、飞行高度、飞行速度、剩余剂量等，如有异常，应根据情况及时调整或终止作业。

　　5.4.6 作业时，如需更换电池或补充油料和防火剂，应严格按照厂家规定程序进行操作。

　　5.4.7 作业时，无人机因各种原因降落后应立即切断动力电源，避免意外启动。

　　A

　　A

　　附 录 A

　　(规范性)

　　喷洒系统性能试验方法

　　A.1 喷洒流量

　　药箱内注入不少于1/3有效载荷的清水，称量喷洒前整个系统的实际重量。

　　按设计的工作压力进行空中试喷，每次喷洒时间不少于30 s，记录实际喷洒时间和喷头数量，称量喷洒后整个系统的实际重量。

　　按照公式(1)，计算单次喷洒流量。

　　··················································(1)

　　式中：

　　----单次喷洒流量，单位为升每分钟(L/min)

　　----喷洒前整个系统的实际重量，单位为千克(kg)

　　式中：

　　----平均喷洒流量(即喷洒系统的喷洒速率)，单位为升每分钟(L/min)

　　M----重复次数

　　A.2 有效喷幅

　　取采样片水平夹持在0.2 m高的支架上，在无人机飞行航线的垂直方向，由中心向两边每隔0.2 m或连续排列布置。

　　无人机按照最佳作业参数进行喷施作业，若没有给出最佳作业参数，则以2 m的作业高度、3 m/s飞行速度进行喷雾。

　　收集采样片，检查采样片上的雾滴数，每平方厘米不小于15个雾滴的采样片为有效采样片，相距最远的两个有效采样片之间的距离即为有效喷幅。

　　A.3 雾滴覆盖密度

　　采样线的设置及采样方式按照MH/T 1031的规定进行。

　　在有效喷幅范围内，每条采样线上供测采样片的数量应不少于30个，每个采样片的测量面积应不小于1 cm2。

　　无人机按照最佳作业参数进行喷施作业，若没有给出最佳作业参数，则以2 m的作业高度、3 m/s飞行速度进行喷雾。

　　统计各样片的雾滴数，按照公式(3)，计算雾滴覆盖密度。

　　························································(3)

　　式中：

　　----单个样片的雾滴覆盖密度，单位为个每平方厘米(个/cm2)

　　----单个样片的雾滴个数

　　----样片面积，单位为平方厘米(cm2)

　　按照公式(4)，计算平均覆盖密度。

　　······················································(4)

　　式中：

　　----平均雾滴覆盖密度，单位为个每平方厘米(个/cm2)

　　N----样片总数

　　A.4 雾滴分布均匀度

　　在A.1.3统计结果的基础上，按照公式(5)和公式(6)，计算标准偏差和变异系数，用变异系数表示雾滴分布均匀度。

　　式中：

　　SD ----标准偏差

　　cv ----变异系数

　　A.5 雾滴直径及雾滴谱宽度

　　采用滴谱仪完成雾滴直径及雾滴谱宽度的测量。

　　将滴谱仪固定在高度为1 m的平台上，无人机按照最佳作业参数进行喷施作业，若没有给出最佳作业参数，则以2 m的作业高度。

　　通过滴谱仪读出雾滴直径DV0.9 、体积中值直径VMD和数量中值直径NMD。

　　计算体积中值直径与数量中值直径的比值(VMD/NMD)，即可用于表示雾滴谱宽度。

　　B

　　B

　　附 录 B

　　(资料性)

　　无人机喷洒炭化防火剂作业情况记录表

　　无人机喷洒炭化防火剂作业情况记录表见表B.1。

　　表B.1 无人机喷洒炭化防火剂作业情况记录表

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 35018 民用无人驾驶航空器系统分类及分级

　　[2] GB/T 38152 无人驾驶航空器系统术语

　　[3] GB/T 38905 民用无人机系统型号命名

　　[4] GB/T 38911 民用轻小型无人直升机飞行控制系统通用要求

　　[5] GB/T 38930 民用轻小型无人机系统抗风性要求及试验方法

　　[6] GB/T 38996 民用轻小型固定翼无人机飞行控制系统通用要求

　　[7] GB/T 38997 轻小型多旋翼无人机飞行控制与导航系统通用要求

　　[8] GB/T 39567 多旋翼无人机用无刷伺服电动机系统通用规范

　　[9] GB/T 41300 民用无人机唯一产品识别码

　　[10] GB/T 41450 无人机低空遥感监测的多传感器一致性检测技术规范

　　[11] MH/T 1002.1 农业航空作业质量技术指标 第1部分：喷洒作业

　　[12] MH/T 1049 分级喷洒设备设计规范

　　[13] MH/T 1063 飞机喷洒设备装机要求

　　[14] MH/T 1067 直升机喷洒质量指标与检测方法

　　[15] NY/T 3213 植保无人飞机 质量评价技术规范

　　[16] NY/T 4258 植保无人飞机 作业质量

　　[17] NY/T 4259 植保无人飞机 安全施药技术规程