2021 MCM问题B：扑灭野火
背景
澳大利亚2019-2020年火灾季节，各州都发生了毁灭性的野火，新南威尔士州和维多利亚州东部的野火影响最为严重。野火发生在严重干旱和持续热浪期间，气候变化加剧了这一情况。图1显示了该地区2019年10月1日至2020年1月7日的野火热点，黄色表示10月1日至1月6日的火灾，红色表示2020年1月7日的活跃火灾。
消防员已经使用无人机进行监视和态势感知（SSA）好几年了；SSA无人机携带高清和热成像摄像机以及遥测传感器，用于监测和报告前线人员可穿戴设备的数据。可穿戴设备可以用作个人定位信标或更复杂的环境监视器。SSA无人机帮助监控不断变化的形势，
紧急行动中心（EOC）。澳大利亚东南部的野火热点，10月1日，最佳直接现役人员最佳效果，2019年至2020年1月7日。资料来源：澳大利亚政府最高安全局。气象学，美国宇航局火灾信息资源图1管理制度。
双向无线电通信允许“靴子在地面上”的前锋队向平机会提供状态报告，并允许平机会直接向前锋队发出命令。部署人员携带在VHF/UHF波段工作的手持式双向无线电。手持无线电的射程受到发射功率低的限制，通常最大功率为5瓦，主要由农村地区的距离和物理地形或城市地区的“建筑地形”决定；天气对甚高频/超高频信号影响不大。一台5瓦的无线电在平坦、无障碍的地面上的标称射程为5公里，但在市区则下降到2公里。中继器，自动重播高功率信号的收发机，可以扩大无线电范围。位于前线和EOC之间的中继器可以将无线电信号从前线中继到EOC，也可以从EOC中继到前线。中继器的射程也由距离和地形决定，但远大于功率较低的手持无线电。
最近，搭载中继器的悬停无人机被用来大幅扩大前线低功率无线电的射程。一个10瓦的中继器，重1.3公斤，由一架悬停在远高于地面的无人机携带，可以达到20公里的射程。Akme公司的原型机WileE–15.2X混合动力无人机预计在配备无线电中继器或视频和遥测功能时成本约为10000美元（澳元）。测试表明这种无人机具有表1所列的能力。
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创建一个模型，以确定SSA无人机和无线电中继无人机的最佳数量和组合，以便为维多利亚州国家消防局（CFA）拟议的新部门“快速丛林火反应”购买。你的模型应该平衡能力和安全与经济，以及考虑观测和通信任务的需要和地形。您的模型还应该将火灾事件的大小和频率作为参数。 -
说明您的模型如何适应未来十年极端火灾事件不断变化的可能性。假设无人机系统的成本保持不变，预计设备成本会增加多少。 -
确定优化悬停VHF/UHF无线电中继器无人机位置的模型，以便在不同地形（如图2：维多利亚州东部地形图所示）上进行不同规模的火灾。请注意，海拔范围从海岸的海平面到维多利亚州的博贡山的1986米。 -
准备一个一到两页的带注释的预算申请，由您的模型支持，以便CFA提交给维多利亚州政府。
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总页数不超过25页的PDF解决方案应包括：
•一页总结表。
•目录。
•您的完整解决方案。
•一至两页带注释的预算请求。
•参考文献列表。
注：MCM竞赛现在有25页的限制。您提交的所有内容均计入25页的限制（摘要表、目录、参考列表和任何附录）。
词汇表
“靴子落地”前锋队：成语“靴子着地”指的是在行动地点的人员。在消防工作中，这些团队处于控制火灾事件的第一线；他们对迅速变化的形势有直接的、关键的了解。
预算请求：预算申请是为组织内的项目或部门寻求成本、费用和/或运营管理费用资金的商业信函。附加说明的预算请求为每个请求的项目提供理由或理由。
国家消防局（CFA）：澳大利亚维多利亚州大部分地区负责灭火、救援和应对其他事故和危险的志愿消防队
应急运行中心（EOC）：应急相关行动和活动的中央指挥和控制点，以及启动和部署资源（人员或设备）的请求。移动EOC可以部署在紧急情况现场附近。
中继器：一种无人值守的无线电收发机，在附近频率（±600kHz（0.6MHz）的甚高频和±5MHz的超高频）或相邻信道上以高功率自动重播接收到的信号。
态势感知：对事件的当前元素的感知，理解它们的意义，并将它们的状态推断到不久的将来；换句话说，就是对你周围发生的事情的认识和理解。
监控：系统地收集和分析数据，并将这些数据分享给能够根据这些信息采取行动的其他人。
收发器：既能发射又能接收的收音机。
超高频：超高频，无线电频率从300兆赫到3000兆赫。
甚高频：非常高的频率，无线电频率从30兆赫到300兆赫。