CN101716402B - 一种智能森林灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种森林防火系统，特别涉及一种森林防火调度协调系统，包括：车载激光测距模块、机载监控模块、车载导航模块、车载安全监控模块、车载视频显示模块、车载接收发送模块、远程控制中心、网络交换处理模块、车载指挥控制模块、车载发射装置、先期到达分队导航及通信模块、卫星监控模块、监测站、车载导航模块、车载安全报警模块、交换备用模块、气象数据源。本发明解决了森林防火中没有协同作战能力的问题，提高了对火场的跟踪控制能力以及随机应变的能力。

Description

一种智能森林灭火系统

技术领域

本发明涉及一种森林防火系统，特别涉及一种森林防火调度协调系统，属于电子控制领域。

背景技术

目前，森林防火是关系到我国自然资源的保护、人民财产保护的关键一环，关于森林灭火车的专利技术有很多，如国家专利200820218029.7消防车智能操作系统，以及200420063670.x履带式多功能森林消防车等，这些都是对单车增加了一些电子控制器件以及一些新功能，增加了单车灭火的功能，但由于森林所处的位置都是远离人类居住区，地势险峻，火情不易被人发现，容易造成重大损失；即使火情及时被发现，也由于各种原因很难在短时间内调集车辆来及时灭火；并且火势是动态的，如果追踪不及时，很难在有效的时间内将火势控制住，而且通常情况下，需要不止一辆的灭火车进行联合工作，在火灾现场的恶劣环境下，能见度很低，互相联络配合很困难，特别是一些重大火灾现场。目前还没有针对火情的综合调配控制系统。

发明内容

本发明公开了一种森林防火系统，本发明解决了森林防火中没有协同作战能力的问题，提高了对火场的跟踪控制能力以及随机应变的能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种森林防火系统，包括：车载激光测距模块、机载监控模块、车载导航模块、车载安全监控模块、车载视频显示模块、车载接收发送模块、远程控制中心、网络交换处理模块、车载指挥控制模块、车载发射装置、先期到达分队导航及通信模块、卫星监控模块、监测站；

其连接关系为：

车载激光测距模块、车载导航模块、车载安全监控模块、车载视频显示模块、车载接收发送模块、车载指挥控制模块、车载发射装置安装于灭火车车体上，其中车载激光测距模块、车载导航模块、车载安全监控模块、车载视频显示模块、车载指挥控制模块分别与车载接收发送模块进行网络连接，并且车载指挥控制模块与车载激光测距模块、车载发射装置连接；

网络交换处理模块与车载接收发送模块、机载监控模块、先期到达分队导航与通信模块、卫星监控模块、监测站、远程控制中心连接；

主要模块的功能定义：

所述远程控制中心接受通过网络交换处理模块传输过来的卫星监控信息、机载监控信息、监控站监控信息以及各个灭火车的位置信息、各灭火车的当前状态，经过综合处理，得到灭火车调度方案；然后根据该灭火车调度方案对各个灭火车进行指挥，同时将各灭火车的位置信息、状态信息和火势情况分别实时传输到各个灭火车。所述各车的当前状态包括但不限于：距火场的距离、道路状况、车是否正常运行；所述各个灭火车的位置信息由车载导航模块获取；

所述机载监控模块通过航拍实时发现监控区域内的火灾，并实时将火灾情况发送至网络交换处理模块；

所述卫星监控模块通过卫星实时发现监控区域内的火灾，并实时将火灾情况发送至网络交换处理模块；

所述车载激光测距模块通过车载安全监控模块获得监控区域的安全范围，以及从机载监控模块、卫星监控模块、各监控站中的任何一个得到的火灾情况和相关信息，判断发射灭火弹的角度、距离和位置；

所述车载视频显示模块用于显示各类图像和数据，包括但不限于：车载激光测距模块的结果、车载导航模块的导航信息、车载安全监控模块的监控信息、车载发射装置的发射状态及发射结果；

所述车载接收发送模块用于实现灭火车内与其连接的各模块之间的数据通信，以及各灭火车与网络交换处理模块之间的数据传递；

所述车载指挥控制模块与车载安全监控模块共同控制车载发射装置的状态，也可以在屏蔽车载安全监控模块的情况下控制发射装置的状态；所述车载发射装置的状态包括但不限于：调转灭火弹的位置、发射灭火弹；

所述车载安全监控模块根据火区情况和灭火弹覆盖范围，确定安全范围，与车载指挥控制模块协同工作，控制发射装置状态；但其可以被人为屏蔽，此时不起作用。

所述车载导航模块、先期到达分队导航及通信模块包括但不限于：GPS，GLONASS，伽利略或北斗导航模块；

所述先期到达分队导航与通信模块是便携式的，由先期到达分队携带，具有导航功能及通过网络交换处理模块和其它与网络交换处理模块连接的模块进行通信；

所述监测站是分布在监控区域内的能够近距离观察火势情况的固定监控哨所。

本发明的一种森林防火系统还包括：车载夜视仪，所述车载夜视仪用于安装于灭火车上，与车载接收发送模块连接；其作用是当灭火车处于浓烟范围时，车载夜视仪通过车载视频显示模块输出灭火车附近路况；

本发明的一种森林防火系统还包括：车载安全报警模块；所述车载安全报警模块安装于灭火车上，与车载指挥控制模块连接，其作用是当车载指挥控制模块控制发射装置进行发射的同时，灭火车上的指挥人员通过车载视频显示设备经车载监控报警模块对车载发射装置的发射状态和发射结果进行监控，如果在发射前，本车的指挥人员发现影响发射的重要因素，立即通过车载监控报警模块对车载发射装置的发射状态予以强制性停止。

本发明的一种森林防火系统还包括：气象数据源，所述气象数据源与网络交换处理模块连接；

本发明的一种森林防火系统还包括：交换备用模块，所述交换备用模块与网络交换处理模块连接，此模块有信息存储功能，每一次经过网络交换处理模块的通信记录都将被自动保存在该模块上，这个模块相当于飞机上的“黑匣子”。

本系统分为两个阶段工作：布局阶段和发射阶段；

布局阶段：

步骤一、发送发现火情信息

当机载监控模块、卫星监控模块或监测站中的任何一个发现火情后，通过网络交换处理模块将火情数据和相关情况传输给远程控制中心；所述火情数据及相关情况包括但不限于：火情位置信息；

步骤二、远程控制中心传达灭火车部署方案；具体为：

第1步：远程控制中心实时通过网络交换处理模块获得火情位置信息、灭火车位置信息、先期达到分队位置信息及其它相关情况，同时获区火情发生地区的气象数据；

第2步：组织相关人员对第1步获得的数据进行综合分析；如果在已有数据基础上，获得灭火车部署方案，则执行第3步；否则回到第1步；

第3步：远程控制中心将灭火车部署方案通过网络交换处理模块发给各灭火车及先期到达分队；

步骤三、灭火车实现合理部署

各灭火车接收到灭火车部署方案后，各灭火车在车载指挥控制模块的驱动下，在车载导航模块的帮助下赶赴各灭火车的各自目标位置；同时远程控制中心实时通过网络交换处理模块从机载监控模块、卫星监控模块、各监控站获取火情变化的相关信息，并实时通过网络交换处理模块与各灭火车、先期达到分队保持通信联络，使得各有关方面及时了解整个火场的运行态势和部署到位情况；如果远程控制中心判断火势情况发生改变，回到步骤二重新制定灭火车部署方案，实现在最短时间内，完成优化部署变动；

发射阶段：

步骤一、当消防车到达部署位置后，通过本车的车载安全监控模块获得的监控区域的安全范围，以及从机载监控模块、卫星监控模块、各监控站中的任何一个得到火势情况和相关信息，根据本车的车载激光测距模块，判断发射灭火弹的角度、距离和位置后，利用车载指挥控制模块来驱动车载发射装置进行发射；并实时将灭火情况通过网络交换处理模块向远程控制中心汇报；

与此同时，本车的指挥人员通过车载视频显示设备经车载监控报警模块对车载发射装置的发射状态和发射结果进行监控，如果在发射前，本车的指挥人员发现影响发射的重要因素，立即通过车载监控报警模块对车载发射装置的发射状态予以强制性停止。

步骤二、先期达到分队导航及通信模块定时向远程控制中心汇报灭火的情况；

步骤三、远程控制中心综合各方灭火车、先期达到分队及通信模块、机载监控模块、卫星监控模块、监控站的数据，决定下一步的工作部署，保证在短时间内达到效率最大化；

有益效果

本发明的一种森林防火系统能够通过卫星、航拍等多种手段及时发现监控区域的火灾发生情况，并实时将获取的数据传送到远程控制中心，结合各灭火车、先期达到分队的位置及天气情况等多种因素，制定出灭火车部署方案，在最短的时间，完成部署；同时，本系统通过实时的火场监控信息，能够及时调整部署方案，实现在最短时间内，完成优化部署变动。

附图说明

图1为本发明关于森林防火系统的一种具体实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。

本发明涉及一种森林防火系统，如图1所示，包括：车载激光测距模块(1)、机载监控模块(2)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载视频显示模块(6)、车载接收发送模块(7)、远程控制中心(9)、网络交换处理模块(10)、车载指挥控制模块(11)、车载发射装置(13)、先期到达分队导航及通信模块(15)、卫星监控模块(16)、监测站(17)、车载夜视仪(5)、车载安全报警模块(12)、交换备用模块(19)、气象数据源(18)；

车载激光测距模块(1)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载夜视仪(5)、车载视频显示模块(6)、车载接收发送模块(7)、车载指挥控制模块(11)、车载安全报警模块(12)、车载发射装置(13)安装于灭火车车体上，其中车载激光测距模块(1)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载夜视仪(5)、车载视频显示模块(6)、车载指挥控制模块(11)分别与车载接收发送模块(7)进行网络连接，并且车载指挥控制模块(11)与车载激光测距模块(1)、车载安全报警模块(12)、车载发射装置(13)连接；

网络交换处理模块(10)与车载接收发送模块(7)、机载监控模块(2)、先期到达分队导航与通信模块(15)、卫星监控模块(16)、监测站(17)、远程控制中心(9)、气象数据源(18)、交换备用模块(19)连接；

当有火情发生时，本系统分为两个阶段工作：布局阶段和发射阶段；

布局阶段：

步骤一、发送发现火情信息

当机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)或监测站(17)中的任何一个发现火情后，通过网络交换处理模块(10)将火情数据或相关情况传输给远程控制中心(9)；所述火情数据及相关情况包括但不限于：火情位置信息；

步骤二、远程控制中心(9)传达灭火车部署方案；具体为：

第1步：远程控制中心(9)实时通过网络交换处理模块(10)获得火情位置信息、灭火车位置信息及其它相关情况，同时通过网络交换处理模块(10)从气象数据源(18)获得火情发生地区的气象数据；

第2步：组织相关人员对第1步获得的数据进行综合分析；如果在已有数据基础上，获得灭火车部署方案，则执行第3步；否则回到第1步；

第3步：远程控制中心(9)将灭火车部署方案通过网络交换处理模块(10)发给各灭火车及先期到达分队导航及通信模块(15)；同时，实时通过网络交换处理模块(10)从机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、监控站(17)获取火情变化的相关信息，一旦火势情况有变化，能及时察觉并调整部署；

步骤三、灭火车实现合理部署

各灭火车接收到灭火车部署方案后，各灭火车在车载指挥控制模块的驱动下，在车载导航模块的帮助下赶赴相关位置，并在行驶途中实时通过网络交换处理模块与远程控制中心(9)、先期达到分队以及其它灭火车之间保持通信联络，使得各有关方面及时了解整个火场的运行态势和部署到位情况，并且如果火势情况发生改变，回到步骤二重新制定灭火车部署方案，实现在最短时间内，完成优化部署变动。

发射阶段：

步骤一、当消防车到达部署位置后，通过本车的车载安全监控模块(4)获得的监控区域的安全范围，以及从机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、各监控站(17)中的任何一个得到火势情况和相关信息，根据本车的车载激光测距模块(1)，判断发射灭火弹的角度、距离和位置后，利用车载指挥控制模块(11)来驱动车载发射装置(13)进行发射；并实时将灭火情况通过网络交换处理模块(10)向远程控制中心(9)汇报；

与此同时，本车的指挥人员通过车载视频显示设备(6)经车载监控报警模块(12)对车载发射装置(13)的发射状态和发射结果进行监控，如果在发射前，本车的指挥人员发现影响发射的重要因素，立即通过车载监控报警模块(12)对车载发射装置(13)的发射状态予以强制性停止。

步骤二、先期达到分队导航及通信模块(15)定时向远程控制中心汇报灭火的情况；

步骤三、远程控制中心(9)综合各方灭火车、先期达到分队及通信模块(15)、机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、监控站(17)的数据，决定下一步的工作部署，保证在短时间内达到效率最大化；

此外，在网络交换处理模块上连接的交换备用模块(19)，将经过网络交换处理模块(10)的通信记录逐一自动保存在该模块上。

本发明不局限以上实施例，如果多处同时起火各个灭火车队可分头行动，也可相互补充；且车队的数量和每个车队的灭火车数也不限于此。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何局部改进或等同替换，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种森林防火系统，其特征在于：包括：车载激光测距模块(1)、机载监控模块(2)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载视频显示模块(6)、车载接收发送模块(7)、远程控制中心(9)、网络交换处理模块(10)、车载指挥控制模块(11)、车载发射装置(13)、先期到达分队导航及通信模块(15)、卫星监控模块(16)、监测站(17)；

其连接关系为：

车载激光测距模块(1)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载视频显示模块(6)、车载接收发送模块(7)、车载指挥控制模块(11)、车载发射装置(13)安装于灭火车车体上，其中车载激光测距模块(1)、车载导航模块(3)、车载安全监控模块(4)、车载视频显示模块(6)、车载指挥控制模块(11)分别与车载接收发送模块(7)进行网络连接，并且车载指挥控制模块(11)与车载激光测距模块(1)、车载发射装置(13)连接；

网络交换处理模块(10)与车载接收发送模块(7)、机载监控模块(2)、先期到达分队导航及通信模块(15)、卫星监控模块(16)、监测站(17)、远程控制中心(9)连接；

主要模块的功能定义：

所述远程控制中心(9)接受通过网络交换处理模块(10)传输过来的卫星监控信息、机载监控信息、监控站监控信息以及各个灭火车的位置信息、各灭火车的当前状态，经过综合处理，得到灭火车调度方案；然后根据该灭火车调度方案对各个灭火车进行指挥，同时将各灭火车的位置信息、状态信息和火势情况分别实时传输到各个灭火车；所述各灭火车的当前状态包括但不限于：距火场的距离、道路状况、灭火车是否正常运行；所述各个灭火车的位置信息由车载导航模块(3)获取；

所述机载监控模块(2)通过航拍实时发现监控区域内的火灾，并实时将火灾情况发送至网络交换处理模块(10)；

所述卫星监控模块(16)通过卫星实时发现监控区域内的火灾，并实时将火灾情况发送至网络交换处理模块(10)；

所述车载激光测距模块(1)通过车载安全监控模块(4)获得监控区域的安全范围，以及从机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、各监控站(17)中的任何一个得到的火灾情况和相关信息，判断发射灭火弹的角度、距离和位置； 

所述车载视频显示模块(6)用于显示各类图像和数据，包括但不限于：车载激光测距模块(1)的结果、车载导航模块(3)的导航信息、车载安全监控模块(4)的监控信息、车载发射装置(13)的发射状态及发射结果；

所述车载接收发送模块(7)用于实现灭火车内与其连接的各模块之间的数据通信，以及各灭火车与网络交换处理模块(10)之间的数据传递；

所述车载指挥控制模块(11)与车载安全监控模块(4)共同控制车载发射装置(13)的状态，也可以在屏蔽车载安全监控模块(4)的情况下控制发射装置(13)的状态；所述车载发射装置(13)的状态包括但不限于：调转灭火弹的位置、发射灭火弹；

所述车载安全监控模块(4)根据火区情况和灭火弹覆盖范围，确定安全范围，与车载指挥控制模块(11)协同工作，控制发射装置(13)状态；但其可以被人为屏蔽，此时不起作用；

所述先期到达分队导航及通信模块(15)是便携式的，由先期到达分队携带，具有导航功能并通过网络交换处理模块(10)和其它与网络交换处理模块(10)连接的模块进行通信；

所述监测站(17)是分布在监控区域内的能够近距离观察火势情况的固定监控哨所。

2.如权利要求1所述的一种森林防火系统，其特征在于：还包括车载安全报警模块(12)；所述车载安全报警模块(12)安装于灭火车上，与车载指挥控制模块(11)连接，其作用是当车载指挥控制模块(11)控制发射装置(13)进行发射的同时，灭火车上的指挥人员通过车载视频显示模块(6)经车载安全报警模块(12)对车载发射装置(13)的发射状态和发射结果进行监控，如果在发射前，本车的指挥人员发现影响发射的重要因素，立即通过车载安全报警模块(12)对车载发射装置(13)的发射状态予以强制性停止。

3.如权利要求1或2所述的一种森林防火系统，其特征在于：还包括车载夜视仪(5)，所述车载夜视仪(5)用于安装于灭火车上，与车载接收发送模块(7)连接；其作用是当灭火车处于浓烟范围时，车载夜视仪(5)通过车载视频显示模块(6)输出灭火车附近路况。

4.如权利要求1或2所述的一种森林防火系统，其特征在于：还包括气象数据源(18)，所述气象数据源(18)与网络交换处理模块(10)连接。 

5.如权利要求1或2所述的一种森林防火系统，其特征在于：还包括交换备用模块(19)，所述交换备用模块(19)与网络交换处理模块(10)连接，此模块有信息存储功能，每一次经过网络交换处理模块的通信记录都将被自动保存在该模块上。

6.如权利要求1或2所述的一种森林防火系统，其特征在于：所述车载导航模块(3)、先期到达分队导航及通信模块(15)包括但不限于：GPS，GLONASS，伽利略或北斗导航模块。

7.一种森林防火方法，其特征在于：该方法基于权利要求1所述的一种森林防火系统，将系统分为两个阶段工作：布局阶段和发射阶段；

布局阶段：

步骤一、发送发现火情信息

当机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)或监测站(17)中的任何一个发现火情后，通过网络交换处理模块(10)将火情数据和相关情况传输给远程控制中心(9)；所述火情数据及相关情况包括但不限于：火情位置信息；

步骤二、远程控制中心(9)传达灭火车部署方案；具体为：

第1步：远程控制中心(9)实时通过网络交换处理模块(10)获得火情位置信息、灭火车位置信息、先期达到分队位置信息及其它相关情况，同时获取火情发生地区的气象数据；

第2步：组织相关人员对第1步获得的数据进行综合分析；如果在已有数据基础上，获得灭火车部署方案，则执行第3步；否则回到第1步；

第3步：远程控制中心(9)将灭火车部署方案通过网络交换处理模块(10)发给各灭火车及先期到达分队；

步骤三、灭火车实现合理部署

各灭火车接收到灭火车部署方案后，各灭火车在车载指挥控制模块(11)的驱动下，在车载导航模块(3)的帮助下赶赴各灭火车的各自目标位置；同时远程控制中心(9)实时通过网络交换处理模块(10)从机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、各监控站(17)获取火情变化的相关信息，并实时通过网络交换处理模块(10)与各灭火车、先期达到分队保持通信联络，使得各有关方面及时了解整个火场的运行态势和部署到位情况；如果远程控制中心(9)判断火势情况发生改变，回到步骤二重新制定灭火车部署方案，实现在最短时间内， 完成优化部署变动；

发射阶段：

步骤一、当灭火车到达部署位置后，通过本车的车载安全监控模块(4)获得的监控区域的安全范围，以及从机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、各监控站(17)中的任何一个得到火势情况和相关信息，根据本车的车载激光测距模块(1)，判断发射灭火弹的角度、距离和位置后，利用车载指挥控制模块(11)来驱动车载发射装置(13)进行发射；并实时将灭火情况通过网络交换处理模块(10)向远程控制中心(9)汇报；

步骤二、先期到达分队导航及通信模块(15)定时向远程控制中心汇报灭火的情况；

步骤三、远程控制中心(9)综合各方灭火车、先期到达分队导航及通信模块(15)、机载监控模块(2)、卫星监控模块(16)、监控站(17)的数据，决定下一步的工作部署，保证在短时间内达到效率最大化；

此外，在网络交换处理模块(10)上连接的交换备用模块(19)，将经过网络交换处理模块(10)的通信记录逐一自动保存在该模块上。 

Images