CN102231220B

CN102231220B - 火灾等级检测方法

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Publication number: CN102231220B
Application number: CN2011101449353A
Authority: CN
Inventors: 朴金波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102231220A

Abstract

本发明提供了一种火灾等级检测方法，包括步骤：S1、检测火场区域相关于火灾等级的物理量；S2、将获得的物理量转换为相关于火灾等级的参数；S3、根据取得的参数计算火灾等级的参考值；S4、根据参考值确定火灾等级。本发明极大地提高了火灾等级检测的客观性和准确性，并提高了对森林灭火进行控制的效率和成果。

Description

火灾等级检测方法

技术领域

本发明涉及灭火技术领域，尤其涉及一种用于检测火灾等级的方法。

背景技术

目前，在森林灭火指挥决策过程中通常采用经验法，即指挥决策者根据其对火灾现场的观察和/或从汇报者听取到的有关火灾形势的报告，并且凭借以往灭火过程的经验，做出指挥决策。

这种经验决策方法对于指挥决策者个人的经验依赖程度非常大，如果指挥决策者的经验不足以致制定错误的决策，将导致不可想象的灾难性后果。即便指挥决策者具有丰富的经验，但由于其通过观察和/或听取汇报的方式了解到的火灾情况不全面、不准确，也容易做出不正确的指挥决策，特别是在火场面积较大、火灾情形较复杂等情况下，更增加了能够做出正确决策的难度。另外，即便指挥决策者凭借经验能够做出正确决策，但由于个体差异，不同的指挥决策者对相同的火灾可能做出有差别的指挥决策，于是导致了森林灭火指挥决策的主观因素增加，而缺乏其客观性，并且在规模较大、较为复杂的火灾情势下，需要花费大量时间对火灾情况进行了解，以便做出准确判断，大大影响了森林灭火的效率，使得原本可以控制扑灭的火灾演化成进一步扩大化的灾难。

本发明的发明人正是从上述现有技术出发，针对其存在的的缺点，经过长期、反复的试验，利用计算机仿真技术进行现场模拟，并对模拟结果进行对比、分析和总结，做出了本发明。本发明克服了现有技术中森林灭火采取人工决策方式的缺陷，利用各种技术手段从而实现了决策的客观性和准确性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的发明人发现，影响森林灭火指挥决策的客观性和准确性的根本原因是无法获得做出决策的准确的客观依据，即不能得到火灾等级。

本发明首要解决的技术问题是，如何检测森林火灾等级，本发明进一步要解决的技术问题是，如何根据检测到的森林火灾等级，实现对森林灭火的有效控制。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种火灾等级检测方法，包括步骤：S1、检测火场区域相关于火灾等级的物理量；S2、将获得的物理量转换为相关于火灾等级的参数；S3、根据取得的参数计算火灾等级的参考值；S4、根据参考值确定火灾等级。

优选地，步骤S3包括根据取得的参数进行求和计算得到火灾等级的参考值。

优选地，相关于火灾等级的物理量包括风级-风速、空气的相对湿度、气温、连旱天数、林型、可燃物厚度、坡度、海拔高度、林火种类、火场面积。

优选地，相关于火灾等级的参数包括风级-风速参数A、空气的相对湿度参数B、气温参数C、连旱天数参数D、林型参数E、可燃物厚度参数F、坡度参数G、海拔高度参数H、林火种类参数I、火场面积参数J。

优选地，各项参数通过以下方式取值：(1)风级-风速参数A：如果风级为0-2级、0.2m/s≤风速≤3.3m/s，则A＝3；如果风级为3级、3.3m/s＜风速≤5.4m/s，则A＝8；如果风级为4级、5.4m/s＜风速≤7.9m/s，则A＝14；如果风级为5级、7.9m/s＜风速≤10.7m/s，则A＝21；如果风级大于5级、风速＞10.7m/s，则A＝30；(2)空气的相对湿度参数B：如果空气的相对湿度＞50％，则B＝4；如果40％≤空气的相对湿度≤49％，则B＝9；如果30％≤空气的相对湿度≤39％，则B＝15；如果20％≤空气的相对湿度≤29％，则B＝20；如果空气的相对湿度＜20％，则B＝25；(3)气温参数C：如果0℃≤气温≤5℃，则C＝5；如果6℃≤气温≤10℃，则C＝10；如果11℃≤气温≤15℃，则C＝16；如果16℃≤气温≤20℃，则C＝21；如果气温＞20℃，则C＝25；(4)连旱天数参数D：如果连旱天数＝1，则D＝1；如果2≤连旱天数≤7，则D＝5；如果8≤连旱天数≤14，则D＝10；如果15≤连旱天数≤21，则D＝16；如果连旱天数＞21，则D＝20；(5)林型参数E：如果林型为阔叶，则E＝5；如果林型为针阔，则E＝11；如果林型为针叶，则E＝16；如果林型为灌木，则E＝20；如果林型为草塘，则E＝25；(6)可燃物厚度参数F：如果1cm≤可燃物厚度≤5cm，则F＝2；如果6cm≤可燃物厚度≤10cm，则F＝4；如果11cm≤可燃物厚度≤15cm，则F＝11；如果16cm≤可燃物厚度≤20cm，则F＝15；如果可燃物厚度＞20cm，则F＝20；(7)坡度参数G：如果0°≤坡度≤10°，则G＝5；如果11°≤坡度≤20°，则G＝9；如果21°≤坡度≤30°，则G＝14；如果31°≤坡度≤40°，则G＝20；如果坡度＞40°，则G＝30；(8)海拔高度参数H：如果海拔高度＜1500m，则H＝5；如果1501m≤海拔高度≤2000m，则H＝10；如果2001m≤海拔高度≤2500m，则H＝15；如果2501m≤海拔高度≤3000m，则H＝20；如果海拔高度＞3000m，则H＝25；(9)林火种类参数I：如果林火种类为稳进地表火，则I＝5；如果林火种类为急进地表火，则I＝12；如果林火种类为地下火，则I＝20；如果林火种类为稳进树冠火，则I＝25；如果林火种类为急进树冠火，则I＝30；(10)火场面积参数J：如果0.1Km²≤火场面积≤5Km²，则J＝5；如果6Km²≤火场面积≤10Km²，则J＝15；如果11Km²≤火场面积≤15Km²，则J＝25；如果16Km²≤火场面积≤20Km²，则J＝35；如果火场面积＞20Km²，则J＝40。

优选地，火灾等级包括火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级。

优选地，火灾等级根据所述参考值K通过以下方式确定：如果40≤K≤80，则火场等级为I级、灭火难易等级为易、火灾危险等级为低险；如果81≤K≤120，则火场等级为II级、灭火难易等级为较易、火灾危险等级为较险；如果121≤K≤160，则火场等级为III级、灭火难易等级为较难、火灾危险等级为危险；如果161≤K≤200，则火场等级为IV级、灭火难易等级为难、火灾危险等级为高险；如果201≤K≤270，则火场等级为V级、灭火难易等级为极难、火灾危险等级为极险。

优选地，还包括步骤：S4a、输出火灾等级。

优选地，还包括步骤：S5、根据火灾等级确定灭火方式。

优选地，灭火方式通过以下方式确定：如果火场等级为I级，则采用快速推进、前打后清、速战速决的方式；如果火场等级为II级，则采用迅速推进、加强清理、力求速决的方式；如果火场等级为III级，则采用稳步推进、二组清理、扩大战果的方式；如果火场等级为IV级，则采用打烧结合、三组清理、防范复燃的方式；如果火场等级为IV级，则采用打尾打翼、多组清理、阻截火头的方式。

优选地，还包括步骤：S5a、输出所述灭火方式。

本发明还提出了一种森林灭火控制方法，其包括上述火灾等级检测方法的任意一种，并根据火灾等级检测的结果来控制森林灭火。

(三)有益效果

本发明提出的火灾等级检测方法及森林灭火控制方法，极大地提高了火灾等级检测的客观性和准确性，并提高了对森林灭火进行控制的效率和成果。

附图说明

下面参照附图并结合实例来进一步描述本发明。其中：

图1示出了本发明的示例性火灾等级检测方法。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1示出了本发明的火灾等级检测方法的示例性流程图。如图1所示，根据该实施例，本发明的方法包括以下步骤：S1、检测火场区域相关于火灾等级的物理量；S2、将获得的物理量转换为相关于火灾等级的参数；S3、根据取得的参数计算火灾等级的参考值；S4、根据参考值确定火灾等级。

在该实施例中，相关于火灾等级的物理量包括风级-风速、空气的相对湿度、气温、连旱天数、林型、可燃物厚度、坡度、海拔高度、林火种类、火场面积。在本发明中，选取上述物理量作为相关于火灾等级的物理量并非是任意的，也并非是本领域技术人员根据需要的常规设计，而是本发明的发明人经过长期、大量的实验得到的最佳的选取方式，并且经过比对得知，使用本发明的各物理量以及相应参数的取值，可以极大地提高森林火灾等级检测的准确性，从而获得明显优于其它选取方式的技术效果。

下面，对各物理量的检测分别进行说明。

其中，风级-风速的检测可以采用现有技术中的各种风速测量装置，包括各种风速传感器、风速仪、风速计，例如杯状风速计、翼状风速计、卡他温度计和热球式电风速计等等。

空气的相对湿度的检测可以采用现有技术中的各种空气湿度测量仪器，包括各种湿度传感器、电子温湿度器、干湿计、湿度计，例如伸缩式湿度计、干湿球湿度计、露点计和阻抗式湿度计等等。

气温的检测可以采用现有技术中的各种温度测量仪器，包括各种温度传感器、温度计等等。

连旱天数是指在发生火灾前连续干旱(即未降水)的天数，其来源于存储有连旱天数的数据库中的数据资料。

林型是指森林中林木的种类，按照本领域中通用的划分方式，其主要包括阔叶、针阔、针叶、灌木、草塘5种植被。林型的检测可以采用现有技术中的各种方式，例如可以通过采用各种图像检测设备来完成。

可燃物厚度主要是指火场地表可燃落叶的厚度，其可以通过使用现有技术中的各种厚度测量设备和测量方法进行测量。为了提高测量精度，可以使用山脊-山坡-山谷三点测量取均值的方法，该方法通过分别测量山脊、山坡、山谷三处的可燃物厚度，然后计算其平均厚度作为火场可燃物厚度。

坡度是指火场的地势与水平地面的倾斜度，坡度的测量可以采用现有技术中的各种坡度测量仪器，包括各种坡度仪、水准仪、罗盘仪等等。

海拔高度是指火场所处位置的海拔高度，可以通过使用现有技术中测量海拔高度的各种设备和各种方法进行测量，包括使用GPS、电子地图等各种方式。

林火种类是指林木发生火灾的类型，按照本领域中通用的划分方式，其主要包括稳进地表火、急进地表火、地下火、稳进树冠火、急进树冠火5种类型。林火种类的检测可以采用现有技术中的各种方式，例如可以通过采用各种图像检测设备来完成。

火场面积可以使用现有技术中测量面积的各种设备和各种方法进行测量，包括使用卫星勘测、飞机勘测等各种方式。

根据本发明的森林火灾等级检测方法，在步骤S1中，可以根据以上描述的测量装置以及测量方法来分别检测风级-风速、空气的相对湿度、气温、连旱天数、林型、可燃物厚度、坡度、海拔高度、林火种类、火场面积。

在步骤S2中，将所检测到的上述各物理量分别转换为相关于火灾等级的各项参数，该参数分别对应于相应的物理量，即相关于火灾等级的参数包括风级-风速参数A、空气的相对湿度参数B、气温参数C、连旱天数参数D、林型参数E、可燃物厚度参数F、坡度参数G、海拔高度参数H、林火种类参数I、火场面积参数J，并且，各项参数A-J的取值分别与其对应的物理量的测量值相关，其对应关系(即转换关系)如表1所示。

表1

这种转换可以通过现有技术中的各种具有数据转换功能的设备来完成，例如，可以使用具有数据转换功能的上述各物理量的测量设备，也可以将上述各物理量的测量值传送至具有数据转换功能的计算设备，例如，各种计算机、工作站、服务器、PDA、蜂窝电话、以及其它各种固定的和/或移动的终端设备等等，为便于携带使用，较佳的是各种便携式移动设备，例如，手持设备，由上述具有数据转换功能的计算设备完成物理量-参数的转换。

转换方式较佳的可以是，在具有数据转换功能的设备中，例如该设备的存储单元中，建立物理量-参数的转换关系，例如可以是如表1所示的数据映射表。采用这种方式，当物理量测量值输入至具有数据转换功能的设备中时，设备中的控制单元将根据数据映射表，将物理量测量值转换为相应的参数值。

这里需要说明的是，表1所示的各物理量以及相应参数的取值并非是任意的，也并非是本领域技术人员根据需要的常规设计，而是本发明的发明人经过长期、大量的实验取得的最佳取值，并且经过对比得知，使用本发明的各物理量以及相应参数的取值，可以极大地提高森林火灾等级检测的准确性，从而获得明显优于其它取值的技术效果。

在步骤S3中，根据在步骤S2中所取得的各项参数来计算火灾等级的参考值。该计算可以采用现有技术中的各种计算设备，例如，各种计算机、工作站、服务器、PDA、蜂窝电话、以及其它各种固定的和/或移动的终端设备等等，为便于携带使用，较佳的是各种便携式移动设备，例如，手持设备。在计算时，将各项参数传送至计算设备，计算设备根据预先确定的算法计算得到火灾等级的参考值。

根据本发明，最佳的计算方式采用加法运算，即对参数A-I进行求和计算得到火灾等级的参考值K。应该注意的是，该求和计算并非是任意的，也并非是本领域技术人员根据需要的常规设计，而是本发明的发明人经过长期、大量的实验确定的最佳算法，并且经过对比得知，使用求和运算，可以极大地提高森林火灾等级检测的准确性，从而获得明显优于其它算法的技术效果。

在步骤S4中，根据在步骤S3中计算得到的参考值K来确定火灾等级。用于表示火灾等级的方式可以包括火场等级，还可以包括与火场等级对应的灭火难易等级、火灾危险等级。其中，火场等级包括5个级别：I、II、III、IV、V，与之对应的灭火难易等级、火灾危险等级分别包括相应的5个级别：易、较易、较难、难、极难；低险、较险、危险、高险、极险。并且，火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级的确定分别对应于相应的参考值K，其对应关系如表2所示。根据该对应关系，可以确定当前发生火灾的火灾等级。

通过以上描述的步骤S1～步骤S4，可以实现森林火灾等级的检测。并且进一步地，可以将检测结果提供给灭火者。提供方式可以是各种输出方式，例如可以通过显示设备来向灭火者显示火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级，也可以通过语音设备将有关火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级的信息提供给灭火者，还可以通过上述两种方式的组合向灭火者提供火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级的信息。以上描述的各种输出方式仅是示例性的，本领域技术人员应该明白，适用于将火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级的信息提供给灭火者的其它方式也可以用于本发明。

如图1所示，根据本发明的方法，在完成森林火灾等级的检测后，进一步地，还可以包括步骤S5、根据检测到的火灾等级确定灭火方式。灭火方式包括5种，并且分别对应于相应的森林火灾等级，其对应关系以及各种灭火方式的含义如表2所示。根据该对应关系，可以确定当前的灭火方式。

表2

进一步地，可以将确定的结果提供给灭火者，提供结果可以通过各种输出方式，例如可以通过显示设备来向灭火者显示灭火方式及其含义，也可以通过语音设备将有关灭火方式及其含义的信息提供给灭火者，还可以通过上述两种方式的组合向灭火者提供灭火方式及其含义的信息。以上描述的各种输出方式仅是示例性的，本领域技术人员应该明白，适用于将灭火方式及其含义的信息提供给灭火者的其它方式也可以用于本发明。

根据本发明的森林火灾等级检测方法以及森林灭火控制方法，可以采用分布式的系统架构来实现森林火灾等级的检测及灭火控制。例如，可以采用多点分布测量、集中计算控制的方式，通过以上描述的测量各物理量的设备来检测相关的物理量，并将检测的结果和/或经数据转换后的各项参数值传送给中央处理装置，经中央处理装置的处理后，得到检测结果及相应的处理方式，以实现对灭火过程的有效控制。该中央处理装置可以使用具有数据处理功能以及通信功能的各种计算机、工作站、服务器、PDA、蜂窝电话、以及其它各种固定的和/或移动的终端设备等等，为便于携带使用，较佳的是各种便携式移动设备，例如，手持设备。通过以上描述的物理量检测及数据处理方式，可以实现对火灾等级的快速、准确的检测，从而实现对森林灭火的高效、精准的控制。

以上结合图1描述了森林火灾等级检测方法及森林灭火控制方法。为了便于描述，在上述实施例中是以森林火灾作为检测对象和控制对象而举例说明的，但本领域技术人员应该明白，该火灾检测方法及灭火控制方法也适用于其它情况和其它场合的火灾，而仅仅根据需要对其进行相应的改型。

根据本发明的火灾等级检测方法及森林灭火控制方法，极大地提高了火灾等级检测的客观性和准确性，并提高了对森林灭火进行控制的效率和成果。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims

1.一种火灾等级检测方法，包括步骤：

S1、检测火场区域相关于火灾等级的物理量；

S2、将获得的所述物理量转换为相关于所述火灾等级的参数；

S3、根据取得的所述参数计算所述火灾等级的参考值；

S4、根据所述参考值确定所述火灾等级；

其中，所述步骤S3包括根据取得的所述参数进行求和计算得到所述火灾等级的参考值；

其中，所述相关于火灾等级的物理量包括风级-风速、空气的相对湿度、气温、连旱天数、林型、可燃物厚度、坡度、海拔高度、林火种类、火场面积；

其中，所述相关于所述火灾等级的参数包括风级-风速参数A、空气的相对湿度参数B、气温参数C、连旱天数参数D、林型参数E、可燃物厚度参数F、坡度参数G、海拔高度参数H、林火种类参数I、火场面积参数J，上述参数通过以下方式取值：

(1)风级-风速参数A：

如果风级为0-2级、0.2m/s≤风速≤3.3m/s，则A＝3；

如果风级为3级、3.3m/s＜风速≤5.4m/s，则A＝8；

如果风级为4级、5.4m/s＜风速≤7.9m/s，则A＝14；

如果风级为5级、7.9m/s＜风速≤10.7m/s，则A＝21；

如果风级大于5级、风速＞10.7m/s，则A＝30；

(2)空气的相对湿度参数B：

如果空气的相对湿度＞50％，则B＝4；

如果40％≤空气的相对湿度≤49％，则B＝9；

如果30％≤空气的相对湿度≤39％，则B＝15；

如果20％≤空气的相对湿度≤29％，则B＝20；

如果空气的相对湿度＜20％，则B＝25；

(3)气温参数C：

如果0℃≤气温≤5℃，则C＝5；

如果6℃≤气温≤10℃，则C＝10；

如果11℃≤气温≤15℃，则C＝16；

如果16℃≤气温≤20℃，则C＝21；

如果气温＞20℃，则C＝25；

(4)连旱天数参数D：

如果连旱天数＝1，则D＝1；

如果2≤连旱天数≤7，则D＝5；

如果8≤连旱天数≤14，则D＝10；

如果15≤连旱天数≤21，则D＝16；

如果连旱天数＞21，则D＝20；

(5)林型参数E：

如果林型为阔叶，则E＝5；

如果林型为针阔，则E＝11；

如果林型为针叶，则E＝16；

如果林型为灌木，则E＝20；

如果林型为草塘，则E＝25；

(6)可燃物厚度参数F：

如果1cm≤可燃物厚度≤5cm，则F＝2；

如果6cm≤可燃物厚度≤10cm，则F＝4；

如果11cm≤可燃物厚度≤15cm，则F＝11；

如果16cm≤可燃物厚度≤20cm，则F＝15；

如果可燃物厚度＞20cm，则F＝20；

(7)坡度参数G：

如果0°≤坡度≤10°，则G＝5；

如果11°≤坡度≤20°，则G＝9；

如果21°≤坡度≤30°，则G＝14；

如果31°≤坡度≤40°，则G＝20；

如果坡度＞40°，则G＝30；

(8)海拔高度参数H：

如果海拔高度＜1500m，则H＝5；

如果1501m≤海拔高度≤2000m，则H＝10；

如果2001m≤海拔高度≤2500m，则H＝15；

如果2501m≤海拔高度≤3000m，则H＝20；

如果海拔高度＞3000m，则H＝25；

(9)林火种类参数I：

如果林火种类为稳进地表火，则I＝5；

如果林火种类为急进地表火，则I＝12；

如果林火种类为地下火，则I＝20；

如果林火种类为稳进树冠火，则I＝25；

如果林火种类为急进树冠火，则I＝30；

(10)火场面积参数J：

如果0.1Km²≤火场面积≤5Km²，则J＝5；

如果6Km²≤火场面积≤10Km²，则J＝15；

如果11Km²≤火场面积≤15Km²，则J＝25；

如果16Km²≤火场面积≤20Km²，则J＝35；

如果火场面积＞20Km²，则J＝40；

其中，所述火灾等级包括火场等级、灭火难易等级、火灾危险等级，其根据所述参考值K通过以下方式确定：

如果40≤K≤80，则火场等级为I级、灭火难易等级为易、火灾危险等级为低险；

如果81≤K≤120，则火场等级为II级、灭火难易等级为较易、火灾危险等级为较险；

如果121≤K≤160，则火场等级为III级、灭火难易等级为较难、火灾危险等级为危险；

如果161≤K≤200，则火场等级为IV级、灭火难易等级为难、火灾危险等级为高险；

如果201≤K≤270，则火场等级为V级、灭火难易等级为极难、火灾危险等级为极险。

2.如权利要求1所述的火灾等级检测方法，还包括步骤：

S4a、输出所述火灾等级。

3.如权利要求2所述的火灾等级检测方法，还包括步骤：

S5、根据所述火灾等级确定灭火方式。

4.如权利要求3所述的火灾等级检测方法，其中，所述灭火方式通过以下方式确定：

如果火场等级为I级，则采用快速推进、前打后清、速战速决的方式；

如果火场等级为II级，则采用迅速推进、加强清理、力求速决的方式；

如果火场等级为III级，则采用稳步推进、二组清理、扩大战果的方式；

如果火场等级为IV级，则采用打烧结合、三组清理、防范复燃的方式；

如果火场等级为V级，则采用打尾打翼、多组清理、阻截火头的方式。

5.如权利要求4所述的火灾等级检测方法，还包括步骤：

S5a、输出所述灭火方式。

6.一种森林灭火控制方法，其包括权利要求1～5中任一项所述的火灾等级检测方法，并根据火灾等级检测的结果来控制森林灭火。