CN103514700A - 一种森林防火预警系统的设计方法 - Google Patents

一种森林防火预警系统的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种森林防火预警系统的设计方法，包括以下步骤：（1）在森林各个监测点布设监测终端，采集监测点周围环境信息，然后将环境信息和监测点位置信息捆绑发送给远程监管中心；（2）远程监管中心设置监控数据库服务器和监控软件平台；在监控数据库服务器中还存储有预先设定的森林火灾告警模型；（3）监控软件平台读取监控数据库服务器新接收的各个监测点周围环境信息，进行数据处理，然后调用森林火灾告警模型与处理后的环境信息进行分析比对，若相匹配，则判定该监测点发生了相应的森林火灾情况，发出警报声音，同时生成告警信息及预先拟定的消防措施方案发送给森林消防中心。本发明设计合理、架设成本低、运行稳定、监控可靠。

Description

一种森林防火预警系统的设计方法
技术领域
本发明涉及一种对森林进行火灾监测、定位及预警系统的设计方法。
背景技术
目前，随着生活水平的逐渐提高，人们对森林资源的需求也越来越大，导致森林面积的逐渐减少，森林资源日益宝贵。因此，对林区防火基础设施的建设迫在眉睫。由于受地理环境限制，森林的防火任务艰巨，特别是对于一些无人居住的林区，其防火任务更是困难。随着技术的进步，电子计算机在森林防火工作上开始普遍推广，结合现代传感技术实现全自动化的森林火灾检测预警，将比采用人工瞭望方式具有更高的可靠性和及时性，同时，有利于远程监控和无人值守，适用于大范围的森林火灾监测。利用数字视频技术和现代通信技术涉及的远程视频监控系统，其工作方式主要为：在林区各监测点安置摄像头，并通过有线或无线数据传输网络将实时画面送达监控中心，由中心工作人员实施监控。虽然此类系统避免了直接派驻人员的麻烦，可以一定程度上提高火灾警报的及时性，但实时视频的传输需要庞大且昂贵的通信网络保证。此外，发生火灾的情况相对比较少，故多数时系统传送的是安全状况下的画面。但由于火情发生难以预测，理论上工作人员必须24小时不间断地监视各监测点传送的视频，否则依然可能延误火情的发现。此类预警系统的工作效率并不高。因此，人们开始研发一些能够减少工作人员工作量的预警系统。如中国专利申请号为201110154786.9就公开了一种基于红外热成像技术的森林火灾预警系统，包括：红外摄像头，架设在林地制高点，用以拍摄监控区域的红外热图，其包括前端测温及报警模块，应用温度监控数学模型计算报警温度值，并针对其中的异常情况输出超温报警信号；视频转换设备，与红外摄像头连接，将其输出的红外热图模拟信号转换为红外数字信号，同时接收红外摄像头的超温报警信号，并将此信号转换为数字信号；以及监控计算机，用以生成并输出针对该红外摄像头的控制信号，以及用以接收红外数字信号并对其进行分析和处理，确定红外摄像头报警时的监控区域的位置，并自动生成解决方案报告指挥中心。又如中国专利申请号为201210212003.2公开了一种基于双光谱的森林防火智能监控系统；其技术方案为：网络视频服务器，将现场视频和热成像仪以及可见光检测的报警信号传至监控中心。根据热成像仪和可见光检测的置信度比较，确定火警信息，通过声光报警等措施通知监控人员，对现场视频进行实时录像，对报警信息进行及时处理。系统可以对两种光谱检测进行参数设置调整，并且配合自由扫描路径快速分析技术，可以在屏幕上随意设置扫描曲线和不敏感区域。系统支持地图显示，直观显示各个探测器在监控区域的位置和监控区域的大致平面结构，在火警发生时，可以通过报警信息，快速定位报警地点，做好早期预警准备。通过监控软件还可以对云台，热成像仪，可见光摄像机进行控制。上述的技术方案虽然实现了智能预警，但是还是存在着一些不足，如采集的信息比较单一，而且架设这种监控网络的成本比较高，且红外摄像头或热成像仪的目标大，很容易受到森林动物（比如鸟类）的破坏，进行导致监测盲点。因此，市场上还是急需一种采集多方面信息、架设成本低、监测终端体积小不易引起注意的森林防火预警系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种设计简单、易实现、安全可靠、且架设成本低，监测终端体积小不易引起注意的森林防火预警系统的设计方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：该设计方法包括以下步骤：
（1）在森林各个监测点布设监测终端，采集监测点周围环境信息，然后将环境信息和监测点位置信息捆绑发送给远程监管中心；
（2）远程监管中心设置用于存储森林消防数据及监测点位置信息的监控数据库服务器和用于分析处理森林消防数据的监控软件平台；在监控数据库服务器中还存储有预先设定的森林火灾告警模型；
（3）监控软件平台读取监控数据库服务器新接收的各个监测点周围环境信息，进行数据处理，然后调用森林火灾告警模型与处理后的环境信息进行分析比对，如果该监测点的环境信息与森林火灾告警模型相匹配时，则判定该监测点发生了相应的森林火灾情况，然后根据监测点的位置信息判断森林火灾的位置、范围，并发出警报声音，同时生成告警信息及预先拟定的消防措施方案发送给相关管理人员和森林消防中心。
进一步说明，以上所述的环境信息包括温度信息、烟雾浓度信息和风向信息。所述的温度信息、烟雾浓度信息和风向信息分别通过监测终端的温度传感器、烟雾浓度传感器和风向传感器采集获取。
进一步说明，以上所述的监测点位置信息包括监测点的经纬度和海拔高度。所述的监测点的经纬度和海拔高度通过监测终端的北斗定位模块获取。
进一步说明，以上所述的森林火灾告警模型是根据以往已发生的森林火灾的各项监控数据建立，包括小规模森林火灾告警模型、大规模森林火灾告警模型和易蔓延森林火灾告警模型。
进一步说明，以上所述的告警信息包括系统判定的发生森林火灾的类型、发生森林火灾的位置和发生森林火灾的范围。
进一步说明，以上所述的远程监管中心和监测终端通过GPRS无线通信网络或3G无线通信网络进行数据传输。
通过上述的设计方法，设计的森林防火预警系统主要由远程监管中心和布设在森林各个监测点的监测终端组成；所述的监测终端包括中央处理器以及分别与其相连接的温度传感器、烟雾浓度传感器、风向传感器、无线通信模块、北斗定位模块和工作电源；
所述的温度传感器实时采集监测点周围的温度数据，并传送到中央处理器；
所述的烟雾浓度传感器实时采集监测点周围的烟雾浓度数据，并传送到中央处理器；
所述的风向传感器实时采集监测点周围的风向信息，并传送到中央处理器；
所述的北斗定位模块接收从北斗卫星导航系统发送过来的监测点位置信息，并传送给中央处理器；
所述的中央处理器将监测的温度、烟雾浓度、风向等数据和监测点位置信息共同组成火灾监控数据经由无线通信模块发送给远程监管中心。作为另一种改进方案，所述的中央处理器可以先对监测的温度、烟雾浓度、风向等数据进行逻辑运算和逻辑判断，然后将其超出规定范围的告警值和监测点位置信息共同组成火灾数据经由无线通信模块发送给远程监控管理中心，远程监控管理中心接收到信息后，将派出人员到相关区域进行排查火险或采取其它消防措施。
上述的温度传感器、烟雾浓度传感器与中央处理器可以通过有线连接传输数据，或是通过红外、蓝牙或射频技术进行无线数据传输。
上述的北斗定位模块采用采用装载有GIS系统并且以北斗卫星导航芯片为核心的北斗/GIS定位模块。
上述的工作电源采用太阳能电池或蓄电池。
本发明的优点：
1.运行稳定，监控可靠。在本发明中，根据森林火灾与森林温度、烟雾浓度和风向信息的直接关联，通过监测森林的温度、烟雾浓度可以在很大程度上对森林火灾的发生进行预警，再通过风向信息综合分析，可以判断火灾的蔓延趋势，预测森林火灾的规模；其监测节点多，且呈星形分布，预警效果好。且系统运行中，每次监测节点和定位监测转发传输单元的检测数据与基础数据比较，如果温度和/或烟雾浓度有明显变化，则该地有异常情况，根据火区预警点的变化，对之进行定位、分析，并在监控软件平台上显示监测状态，并预警显示，然后继续监测。
2.设计合理，易实现、架设成本低。采用价格较低的温度感应器和烟雾浓度感应器取代现有技术中高价格的摄像头，节省了架设成本，又能保证对森林有效监控。而且温度感应器和烟雾浓度感应器体积小，不易引起森林动物的注意，不易受到破坏，因此其维护成本低，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明中预警系统的结构框图。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不局限于下列实施例。
实施例：一种森林防火预警系统的设计方法，包括以下步骤：
（1）在森林各个监测点布设监测终端，采集监测点周围环境信息，然后将环境信息和监测点位置信息捆绑发送给远程监管中心；
（2）远程监管中心设置用于存储森林消防数据及监测点位置信息的监控数据库服务器和用于分析处理森林消防数据的监控软件平台；在监控数据库服务器中还存储有预先设定的森林火灾告警模型；
（3）监控软件平台读取监控数据库服务器新接收的各个监测点周围环境信息，进行数据处理，然后调用森林火灾告警模型与处理后的环境信息进行分析比对，如果该监测点的环境信息与森林火灾告警模型相匹配时，则判定该监测点发生了相应的森林火灾情况，然后根据监测点的位置信息判断森林火灾的位置、范围，并发出警报声音，同时生成告警信息及预先拟定的消防措施方案发送给相关管理人员和森林消防中心。
所述的环境信息包括温度信息、烟雾浓度信息和风向信息。温度信息、烟雾浓度信息和风向信息分别通过监测终端的温度传感器、烟雾浓度传感器和风向传感器采集获取。
所述的监测点位置信息包括监测点的经纬度和海拔高度。监测点的经纬度和海拔高度通过监测终端的北斗定位模块获取。
所述的森林火灾告警模型是根据以往已发生的森林火灾的各项监控数据建立，包括小规模森林火灾告警模型、大规模森林火灾告警模型和易蔓延森林火灾告警模型。
所述的告警信息包括系统判定的发生森林火灾的类型、发生森林火灾的位置和发生森林火灾的范围。
所述的远程监管中心和监测终端通过GPRS无线通信网络或3G无线通信网络进行数据传输。

Claims (8)

1. 一种森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：该设计方法包括以下步骤：
（1）在森林各个监测点布设监测终端，采集监测点周围环境信息，然后将环境信息和监测点位置信息捆绑发送给远程监管中心；
（2）远程监管中心设置用于存储森林消防数据及监测点位置信息的监控数据库服务器和用于分析处理森林消防数据的监控软件平台；在监控数据库服务器中还存储有预先设定的森林火灾告警模型；
（3）监控软件平台读取监控数据库服务器新接收的各个监测点周围环境信息，进行数据处理，然后调用森林火灾告警模型与处理后的环境信息进行分析比对，如果该监测点的环境信息与森林火灾告警模型相匹配时，则判定该监测点发生了相应的森林火灾情况，然后根据监测点的位置信息判断森林火灾的位置、范围，并发出警报声音，同时生成告警信息及预先拟定的消防措施方案发送给相关管理人员和森林消防中心。
2. 根据权利要求1所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的环境信息包括温度信息、烟雾浓度信息和风向信息。
3. 根据权利要求2所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的温度信息、烟雾浓度信息和风向信息分别通过监测终端的温度传感器、烟雾浓度传感器和风向传感器采集获取。
4. 根据权利要求1所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的监测点位置信息包括监测点的经纬度和海拔高度。
5. 根据权利要求4所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的监测点的经纬度和海拔高度通过监测终端的北斗定位模块获取。
6. 根据权利要求1所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的森林火灾告警模型是根据以往已发生的森林火灾的各项监控数据建立，包括小规模森林火灾告警模型、大规模森林火灾告警模型和易蔓延森林火灾告警模型。
7. 根据权利要求1所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的告警信息包括系统判定的发生森林火灾的类型、发生森林火灾的位置和发生森林火灾的范围。
8. 根据权利要求1-7任一所述的森林防火预警系统的设计方法，其特征在于：所述的远程监管中心和监测终端通过GPRS无线通信网络或3G无线通信网络进行数据传输。
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