2021 MCM問題B：撲滅野火
背景
澳大利亞2019-2020年火災季節，各州都發生了毀滅性的野火，新南威爾士州和維多利亞州東部的野火影響最爲嚴重。野火發生在嚴重乾旱和持續熱浪期間，氣候變化加劇了這一情況。圖1顯示了該地區2019年10月1日至2020年1月7日的野火熱點，黃色表示10月1日至1月6日的火災，紅色表示2020年1月7日的活躍火災。
消防員已經使用無人機進行監視和態勢感知（SSA）好幾年了；SSA無人機攜帶高清和熱成像攝像機以及遙測傳感器，用於監測和報告前線人員可穿戴設備的數據。可穿戴設備可以用作個人定位信標或更復雜的環境監視器。SSA無人機幫助監控不斷變化的形勢，
緊急行動中心（EOC）。澳大利亞東南部的野火熱點，10月1日，最佳直接現役人員最佳效果，2019年至2020年1月7日。資料來源：澳大利亞政府最高安全局。氣象學，美國宇航局火災信息資源圖1管理制度。
雙向無線電通信允許“靴子在地面上”的前鋒隊向平機會提供狀態報告，並允許平機會直接向前鋒隊發出命令。部署人員攜帶在VHF/UHF波段工作的手持式雙向無線電。手持無線電的射程受到發射功率低的限制，通常最大功率爲5瓦，主要由農村地區的距離和物理地形或城市地區的“建築地形”決定；天氣對甚高頻/超高頻信號影響不大。一臺5瓦的無線電在平坦、無障礙的地面上的標稱射程爲5公里，但在市區則下降到2公里。中繼器，自動重播高功率信號的收發機，可以擴大無線電範圍。位於前線和EOC之間的中繼器可以將無線電信號從前線中繼到EOC，也可以從EOC中繼到前線。中繼器的射程也由距離和地形決定，但遠大於功率較低的手持無線電。
最近，搭載中繼器的懸停無人機被用來大幅擴大前線低功率無線電的射程。一個10瓦的中繼器，重1.3公斤，由一架懸停在遠高於地面的無人機攜帶，可以達到20公里的射程。Akme公司的原型機WileE–15.2X混合動力無人機預計在配備無線電中繼器或視頻和遙測功能時成本約爲10000美元（澳元）。測試表明這種無人機具有表1所列的能力。
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創建一個模型，以確定SSA無人機和無線電中繼無人機的最佳數量和組合，以便爲維多利亞州國家消防局（CFA）擬議的新部門“快速叢林火反應”購買。你的模型應該平衡能力和安全與經濟，以及考慮觀測和通信任務的需要和地形。您的模型還應該將火災事件的大小和頻率作爲參數。 -
說明您的模型如何適應未來十年極端火災事件不斷變化的可能性。假設無人機系統的成本保持不變，預計設備成本會增加多少。 -
確定優化懸停VHF/UHF無線電中繼器無人機位置的模型，以便在不同地形（如圖2：維多利亞州東部地形圖所示）上進行不同規模的火災。請注意，海拔範圍從海岸的海平面到維多利亞州的博貢山的1986米。 -
準備一個一到兩頁的帶註釋的預算申請，由您的模型支持，以便CFA提交給維多利亞州政府。
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•一頁總結表。
•目錄。
•您的完整解決方案。
•一至兩頁帶註釋的預算請求。
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詞彙表
“靴子落地”前鋒隊：成語“靴子着地”指的是在行動地點的人員。在消防工作中，這些團隊處於控制火災事件的第一線；他們對迅速變化的形勢有直接的、關鍵的瞭解。
預算請求：預算申請是爲組織內的項目或部門尋求成本、費用和/或運營管理費用資金的商業信函。附加說明的預算請求爲每個請求的項目提供理由或理由。
國家消防局（CFA）：澳大利亞維多利亞州大部分地區負責滅火、救援和應對其他事故和危險的志願消防隊
應急運行中心（EOC）：應急相關行動和活動的中央指揮和控制點，以及啓動和部署資源（人員或設備）的請求。移動EOC可以部署在緊急情況現場附近。
中繼器：一種無人值守的無線電收發機，在附近頻率（±600kHz（0.6MHz）的甚高頻和±5MHz的超高頻）或相鄰信道上以高功率自動重播接收到的信號。
態勢感知：對事件的當前元素的感知，理解它們的意義，並將它們的狀態推斷到不久的將來；換句話說，就是對你周圍發生的事情的認識和理解。
監控：系統地收集和分析數據，並將這些數據分享給能夠根據這些信息採取行動的其他人。
收發器：既能發射又能接收的收音機。
超高頻：超高頻，無線電頻率從300兆赫到3000兆赫。
甚高頻：非常高的頻率，無線電頻率從30兆赫到300兆赫。