CN105096508A - 一种森林防火数字信息化综合指挥系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种森林防火数字信息化综合指挥系统，包括：多参量森林火险预警与分级子系统，评估森林火灾发生和蔓延的可能性和火灾发生后控制难易程度；林火远程智能视频监控识别子系统，实现在起火或起烟的15秒钟内发现火灾并确定火灾位置，同时进行声光报警；信息融合通讯子系统；航空监测灭火子系统，对航空林火监测和扑灭相关部件进行综合统一管理；指挥决策子系统，进行防火信息管理、实时监控、指挥扑救、预测预报、分析生成扑救方案和灾后处理；应急处置子系统；水灭火子系统；边境防火隔离带子系统，通过火灾蔓延专家分析系统进行模拟，根据模拟结果确定防火隔离带位置和宽度。本发明能够全局掌控、空地一体，提高森林火灾整体防控能力。

Description

一种森林防火数字信息化综合指挥系统

技术领域

本发明涉及消防工程技术领域，尤其是一种森林防火数字信息化综合指挥系统。

背景技术

一般森林火灾发生处往往远离居民定居点，因此对其进行有效监控和及时扑救对防止森林火灾的发展蔓延十分关键。我国现有的较为先进的森林消防系统是通过远程视频监控来监测森林火灾的发生发展，通过电话或林业系统配备的通信系统进行通信指挥，森林消防力量携带装备前往扑救。

在实际操作中，森林火灾受林地环境、气象条件等影响，现有森林消防系统并无法有效提前预警并且及时发现森林火灾，在火灾扑救中因为林区地形复杂往往存在通信死角，引起指挥拥堵，同时现有指挥技术和体系并无法及时将前方信息及后方决策实时有效的交换和展示。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够远程监测、预警、监控森林火灾的发生，对森林火灾实施空地一体、多手段的扑灭，提高森林火灾整体防控能力的森林防火数字信息化综合指挥系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种森林防火数字信息化综合指挥系统，包括：

多参量森林火险预警与分级子系统，根据火灾发生的环境和发生火灾的风险值，评估森林火灾发生和蔓延的可能性和火灾发生后控制难易程度；

林火远程智能视频监控识别子系统，通过监控摄像头采集视频，在后台服务器进行自动图像分析，实现在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，同时进行声光报警；

信息融合通讯子系统，负责整个系统的语音、媒体控制信令传输，通过卫星电话、PSTN电话、网络电话、集群通信、不同频段对讲机的融合互联互通以实现统一指挥调度；

航空监测灭火子系统，对航空林火监测和扑灭部件进行综合统一管理；

指挥决策子系统，以森林资源基础数据、防火信息以及卫星遥感影像为数据源，基于3S技术、无线通讯技术及计算机技术，进行防火信息管理、实时监控、指挥扑救、预测预报、分析生成扑救方案和灾后处理；

应急处置子系统，预先制定有效、可行的应急预案，提供数字化演练手段；建立火灾标准评估体系，在突发事件发生时，对突发事件的性质、级别进行分析和判定，在最短时间内形成应对方案，启动预案；

水灭火子系统，实现实时蓄水量、出口流量、泵串联覆盖范围信息的采集和查询显示；完成水灭火子系统辅助选址；构建基于高层体系结构的森林灭火仿真系统体系结构，为灭火工作提供辅助决策；

边境防火隔离带子系统，通过火灾蔓延专家分析系统进行模拟，根据模拟结果确定防火隔离带位置和宽度。

多参量森林火险因子传感器，用于采集可燃物的温度和湿度、空气的温度和湿度、测量点的风向和风速、测量点的太阳辐射、测量点的雨量以及测量点的气压；

森林火险数据采集器，将多参量森林火险因子传感器测量的森林火险数据实时采集、自动存储，并自动处理为标准格式；

森林火险数据通信模块，将处理为标准格式的森林火险数据通过数据接口自动传输至子系统后台服务器、森林火险数据采集器；

防雷保护装置，通过接闪器、引下线和接地线避免多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块经受直击雷击；

子系统电源，提供多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块正常工作所需的电源。

所述林火远程智能视频监控识别子系统包括：

摄像头，对防火区域进行拍摄；

林火视频识别模块，通过火焰或烟雾识别算法，对摄像头拍摄的视频进行实时分析，辨别火焰或烟雾，在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，在视频上进行标识，同时进行声光报警；

数据传输模块，将摄像头视频数据、火焰或烟雾标识数据和声光报警数据通过数据接口自动传输至子系统后台服务器；

第一视频处理模块，将摄像头视频数据进行处理，以在第一电视墙显示视频画面；

第一电视墙，显示摄像头拍摄的视频画面。

所述信息融合通讯子系统包括：

有线电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员进行有线电话通话；

短波通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的短波通信；

超短波常规通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的超短波通信；

GSM移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员GSM移动电话通话；

CDMA移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员CDMA移动电话通话；

卫星电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间通过卫星中继进行通信；

模拟或数字集群，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用个体与使用群体间的任意通信。

所述航空监测灭火子系统包括：

航空消防飞行器，属于森林防火专业航空飞行器，具有视频拍摄和抛洒灭火功能；

航空消防飞行器管理模块，对航空消防飞行器实时飞行位置、运行状态、视频拍摄进行管理；

第二视频处理模块，将航空消防飞行器拍摄的视频数据进行处理，以在第二电视墙显示视频画面；

第二电视墙，显示航空消防飞行器拍摄的视频画面；

辅助灭火指挥模块，通过航空消防飞行器拍摄的视频，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥；

所述航空消防飞行器管理模块包括：

北斗导航跟踪模块，通过北斗卫星，对搭载北斗导航与定位设备的航空消防飞行器进行导航与位置跟踪；

飞行器参数管理模块，对飞行器运行状态参数进行实时监控与调整；

油料管理模块，对飞行器油量进行实时监控；

飞行器侦查视频管理模块，对飞行器拍摄的视频进行管理。

所述指挥决策子系统包括：

值班接警模块，设置值班接警流程，对森林火险预警实时响应；

火点定位模块，对火点进行GIS定位与标识；

林火蔓延分析模块，综合多参量森林火险预警与分级子系统、林火远程智能视频监控识别子系统、航空监测灭火子系统对林火蔓延情况进行数值模拟与分析、实时GIS定位与标识；

态势分析模块，将灭火过程进行实时GIS定位与标识；

队伍跟踪模块，通过灭火队伍配备的定位设备对灭火队伍进行跟踪、实时GIS定位与标识；

指挥调度模块，通过信息融合通讯子系统对灭火队伍进行指挥调度。

所述应急处置子系统包括：

病虫害管理模块，对森林病虫害进行报警、GIS标识、治理；

森林案事件管理模块，对森林案事件进行存档、上报、处置；

专家研判模块，对森林病虫害、森林案事件进行研究判断，辅助决策与指挥；

视频会议模块，提供应急处置子系统的使用人员进行视频会议；

森林火灾扑救指挥协调模块，与指挥决策子系统对接，提供专家研判、视频会议支持；

灾害日常预防教育模块，提供灾害日常预防培训、演练、考核。

所述水灭火子系统包括：

水灭火设施管理模块，对水灭火设施进行运行状态监控、信息展示；

水灭火设施辅助选址模块，辅助水灭火设施的选址；

水灭火装备管理模块，对水灭火装备进行定位、存档、维护、更新；

森林火灾水灭火仿真模块，对森林火灾水灭火过程进行数值仿真，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥调度；

所述水灭火设施管理模块包括：

防火通道设置与信息展现模块，进行防火通道设置与信息展现，对防火通道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

蓄水池设置与信息展现模块，进行蓄水池设置与信息展现，对蓄水池运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

消防管道设置与信息展现模块，进行消防管道设置与信息展现，对消防管道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

所述水灭火装备管理模块包括：

森林消防车管理模块，对森林消防车进行定位、存档、维护和更新；

水灭火飞机管理模块，对水灭火飞机进行定位、存档、维护和更新。

所述边境防火隔离带子系统包括：

水灭火设施信息展示模块，对水灭火设施进行GIS定位与标识；

防火隔离带信息展示模块，对防火隔离带进行GIS定位与标识；

火灾蔓延信息展示模块，对火灾蔓延情况进行GIS定位与标识；

防火隔离带设置辅助决策模块，通过水灭火设施信息展示模块、防火隔离带信息展示模块、火灾蔓延信息展示模块，对临时防火隔离带的设置提供决策支持，并辅助指导对固定防火隔离带进行设置与调整，并对接指挥决策子系统；

所述防火隔离带设置辅助决策模块包括：

临时防火隔离带设置模块，对临时防火隔离带进行设置；

固定防火隔离带设置模块，对固定防火隔离带进行设置。

由上述技术方案可知，本发明的优点如下：第一，能够全局掌控、空地一体，提高森林火灾整体防控能力；第二，通过早期火险预警进行火险等级实时预警；第三，通过林火识别、航空巡护等前端系统实时监控林区情况；第四，通过火场信息综合展示将火灾信息、气象信息、救援队伍、救援物资等信息实时动态可视化展示；第五，通过信息融合通讯实现通信指挥、应急处置无死角；第六，通过综合展示平台实时指挥水灭火系统和边界隔离带系统的布置、实施；第七，将森林防火各项资源、信息整合为一个系统，提供可视化的展示平台，同时通过信息融合技术实现指挥中心、指挥车和前线指挥员手持端三级一体的实时交互，提升了森林防火综合防控水平，促进了指挥便捷化。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2、3、4、5、6、7、8、9分别为本发明中多参量森林火险预警与分级子系统、林火远程智能视频监控识别子系统、信息融合通讯子系统、航空监测灭火子系统、指挥决策子系统、应急处置子系统、水灭火子系统、边境防火隔离带子系统的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，一种森林防火数字信息化综合指挥系统，包括：

多参量森林火险预警与分级子系统，根据火灾发生的环境和发生火灾的风险值，评估森林火灾发生和蔓延的可能性和火灾发生后控制难易程度；

林火远程智能视频监控识别子系统，通过监控摄像头采集视频，在后台服务器进行自动图像分析，实现在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，同时进行声光报警；

信息融合通讯子系统，负责整个系统的语音、媒体控制信令传输，通过卫星电话、PSTN电话、网络电话、集群通信、不同频段对讲机的融合互联互通以实现统一指挥调度；

航空监测灭火子系统，对航空林火监测和扑灭部件进行综合统一管理；

指挥决策子系统，以森林资源基础数据、防火信息以及卫星遥感影像为数据源，基于3S技术、无线通讯技术及计算机技术，进行防火信息管理、实时监控、指挥扑救、预测预报、分析生成扑救方案和灾后处理；

应急处置子系统，预先制定有效、可行的应急预案，提供数字化演练手段；建立火灾标准评估体系，在突发事件发生时，对突发事件的性质、级别进行分析和判定，在最短时间内形成应对方案，启动预案；

水灭火子系统，实现实时蓄水量、出口流量、泵串联覆盖范围信息的采集和查询显示；完成水灭火子系统辅助选址；构建基于高层体系结构的森林灭火仿真系统体系结构，为灭火工作提供辅助决策；

边境防火隔离带子系统，通过火灾蔓延专家分析系统进行模拟，根据模拟结果确定防火隔离带位置和宽度。

本发明使用集成化、嵌入式的方法，融合地理信息技术GIS、北斗定位通信技术于一个统一的森林防火数字信息化综合指挥系统中，并采用统一的界面且可快捷触屏操作；系统实现了多参量森林火险预警与分级、林火远程智能视频监控识别、信息融合通讯、航空监测灭火、水灭火、边境防火隔离带布置、应急处置、指挥决策等8个功能模块集成于一个界面，统一指挥调度；系统实现了指挥中心、指挥车、前线指挥终端三级指挥指令实时交互式联动；所有配备北斗终端或北斗定位通信模块的设备和人员，其所处位置动态实时呈现在界面中，其相互之间能够直接或间接通信；前端设备的运行状态实时呈现在界面中，如在界面中对监控设备呈现故障、报警和正常三种运行状态的标识；对消防蓄水池呈现水量信息；对消防栓呈现水压信息等。

如图2所示，所述多参量森林火险预警与分级子系统包括：多参量森林火险因子传感器，用于采集可燃物的温度和湿度、空气的温度和湿度、测量点的风向和风速、测量点的太阳辐射、测量点的雨量以及测量点的气压；森林火险数据采集器，将多参量森林火险因子传感器测量的森林火险数据实时采集、自动存储，并自动处理为标准格式；森林火险数据通信模块，将处理为标准格式的森林火险数据通过数据接口自动传输至子系统后台服务器、森林火险数据采集器；防雷保护装置，通过接闪器、引下线和接地线避免多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块经受直击雷击；子系统电源，提供多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块正常工作所需的电源。

所述多参量森林火险预警与分级子系统根据火灾发生的环境，包括可燃料物状况、天气和地形，发生火灾的风险值来评估森林火灾发生和蔓延的可能性、火灾发生后控制难易程度以及可能造成的影响。在林区通常采用人们熟悉的颜色编码标志，向公众提供火灾危险等级警示。为了确定多个地区的火险等级，需要大量准确的数据，多参量森林火险预警与分级子系统通过大量森林火险因子监测气象站组成大型火险监测网络。所有收集到的数据送入计算机进行模拟分析得到火灾危险指数，这些指数提供人力及设备资源分配和使用，消防管理人员、林火行为分析师和气象专家使用这些数据来预测火灾行为。系统支持北斗网络及GPRS、GSM、3G无线公网等通讯方式。

如图3所示，所述林火远程智能视频监控识别子系统包括：摄像头，对防火区域进行拍摄；林火视频识别模块，通过火焰或烟雾识别算法，对摄像头拍摄的视频进行实时分析，辨别火焰或烟雾，在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，在视频上进行标识，同时进行声光报警；数据传输模块，将摄像头视频数据、火焰或烟雾标识数据和声光报警数据通过数据接口自动传输至子系统后台服务器；第一视频处理模块，将摄像头视频数据进行处理，以在第一电视墙显示视频画面；第一电视墙，显示摄像头拍摄的视频画面。

所述的林火远程智能视频监控识别子系统通过普通的监控摄像头采集视频，在后台服务器进行自动图像分析，实现在起火或起烟的15秒钟内发现火灾并确定火灾位置、声光报警。林火远程智能视频监控识别子系统的优点一是若监控区域已有普通监控摄像头，则无需添置新的监控摄像头；二是减少配备监控人员数量的人力投入，并避免人为忽略事故的隐患。林火远程智能视频监控识别子系统采用先进的图像处理技术，针对火焰烟雾的轮廓运动、频率、颜色及能量等特征进行分析，采用普通摄像头实现对烟雾、火焰的探测，在火灾发生的早期实现对火灾的及时预警。

如图4所示，有线电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员进行有线电话通话；短波通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的短波通信；超短波常规通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的超短波通信；GSM移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员GSM移动电话通话；CDMA移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员CDMA移动电话通话；卫星电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间通过卫星中继进行通信；模拟或数字集群，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用个体与使用群体间的任意通信。

所述的信息融合通讯子系统负责整个系统的语音、媒体控制信令传输，通过各种不同通信方式，如卫星电话、PSTN电话、网络电话、集群通信、不同频段对讲机等的融合互联互通以实现统一指挥调度，从而实现准确、及时、流畅的实施各种方案，解决问题。信息融合通讯子系统具备如下功能：具备多网交换功能，可在有线电话系统、短波通信系统、超短波常规通信系统、GSM移动电话通信系统、CDMA移动电话通信系统、卫星电话、模拟或数字集群等不同系统间进行话音通信；具备座席调度功能，即多个通过不同通信手段呼入时，控制台可进行调度把呼叫分配给不同的座席；具备多种业务功能，支持有无线通话自动或人工转接两种方式、一号通、语音短消息自动发布、录音、监听、强插、强拆、跨网多方会议等功能；具备级联和分布式组网功能，通过专网、互联网、或根据情况选择不同的中继方式，可以实现异地通信终端的接入，实现中心对移动设施及其它固定分中心的统一指挥调度，或多个中心多中继方式拓展联接，组网通信不受地域限制。

如图5所示，所述航空监测灭火子系统包括：航空消防飞行器，属于森林防火专业航空飞行器，具有视频拍摄和抛洒灭火功能；航空消防飞行器管理模块，对航空消防飞行器实时飞行位置、运行状态、视频拍摄进行管理；第二视频处理模块，将航空消防飞行器拍摄的视频数据进行处理，以在第二电视墙显示视频画面；第二电视墙，显示航空消防飞行器拍摄的视频画面；辅助灭火指挥模块，通过航空消防飞行器拍摄的视频，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥；

所述航空消防飞行器管理模块包括：北斗导航跟踪模块，通过北斗卫星，对搭载北斗导航与定位设备的航空消防飞行器进行导航与位置跟踪；飞行器参数管理模块，对飞行器运行状态参数进行实时监控与调整；油料管理模块，对飞行器油量进行实时监控；飞行器侦查视频管理模块，对飞行器拍摄的视频进行管理。

所述的航空监测灭火子系统对航空林火监测和扑灭相关部件进行综合统一管理；对航空森林消防飞行和业务进行管理，通过航管系统，如北斗导航跟踪系统、飞机管理、油料管理等，实现灭火飞机位置GIS界面显示；调度侦查飞机对火场进行侦察，配合指挥中心对地面消防车、灭火人员等灭火力量进行调度，辅助灭火指挥调度；可实现航空森林消防业务、航管、应急预案等系统的统一融合，最大限度提升航空林火扑灭的效率。航空监测灭火子系统具备以下功能：航空森林消防飞行和业务管理；航管，如北斗导航跟踪、飞行器参数管理、油料管理、飞行器侦查视频管理等，实现灭火飞机位置GIS界面显示；火场侦察及辅助决策，配合指挥中心对地面消防车、灭火人员等灭火力量的调度辅助灭火指挥调度。

如图6所示，所述指挥决策子系统包括：值班接警模块，设置值班接警流程，对森林火险预警实时响应；火点定位模块，对火点进行GIS定位与标识；林火蔓延分析模块，综合多参量森林火险预警与分级子系统、林火远程智能视频监控识别子系统、航空监测灭火子系统对林火蔓延情况进行数值模拟与分析、实时GIS定位与标识；态势分析模块，将灭火过程进行实时GIS定位与标识；队伍跟踪模块，通过灭火队伍配备的定位设备对灭火队伍进行跟踪、实时GIS定位与标识；指挥调度模块，通过信息融合通讯子系统对灭火队伍进行指挥调度。

所述的指挥决策子系统以森林资源基础数据、防火信息以及卫星遥感影像为数据源，基于成熟的3S技术、无线通讯技术及计算机技术，集防火信息管理、实时监控、指挥扑救、预测预报、分析生成合理的扑救方案和灾后处理为一体的综合应用系统。指挥决策子系统具备以下功能：第一，GIS作为整个系统应用的展现平台，实现二维、三维地理信息显示、查询、统计、定位，结合瞭望台视频监控和实时卫星定位等技术实现热点、火点、火线信息定位、标绘、跟踪、统计，实现扑火资源、扑火队伍标绘；第二，完成火场态势预报，综合风力风向等气象因素、植被及可燃物、地形地貌、阻隔物等因子完成火场蔓延分析并给出蔓延推演结果可信率；完成过火面积的评估，可查询过火面积内的森林资源数据、高压线、油库等重要信息，为扑火决策提供依据；第三，系统自动生成灭火预案，按照常规森林火灾扑救工作流：初发火位置确定——设置隔离带——救火资源的调派分析——利用卫星定位对扑火队伍行进监控，提供优化的林火扑救方案集，根据森林资源分布图和火灾过火面积等信息完成火灾造成的损失评估和扑火方案的评估；第四，支持气象信息实时导入、标绘、预测；第五，结合卫星定位与无线网络通信等多种技术手段实现扑火队伍位置定位、导航、跟踪；第六，实现历史森林火灾资料管理，包括历史火灾灾情的信息更新、查询和统计、重演的功能，为火灾预防和火灾事后分析提供帮助；第七，具备扑火模拟训练等其他功能。

如图7所示，所述应急处置子系统包括：病虫害管理模块，对森林病虫害进行报警、GIS标识、治理；森林案事件管理模块，对森林案事件进行存档、上报、处置；专家研判模块，对森林病虫害、森林案事件进行研究判断，辅助决策与指挥；视频会议模块，提供应急处置子系统的使用人员进行视频会议；森林火灾扑救指挥协调模块，与指挥决策子系统对接，提供专家研判、视频会议支持；灾害日常预防教育模块，提供灾害日常预防培训、演练、考核。

所述的应急处置子系统针对可能发生的突发事件，预先制定有效、可行的应急预案，提供数字化演练手段；建立火灾标准评估体系，规范火灾评估程序、内容和方法，在突发事件发生时，对突发事件的性质、级别等进行分析和判定，在最短的时间内形成应对方案，启动预案；通过多系统的联动完成应急处置的集中统一指挥，最大程度地预防和减少损害，构建响应快、高可靠、智能化的应急管理体系。应急处置子系统具备以下功能：第一，可实现森林病虫害管理、森林案事件管理、森林火灾扑救指挥决策等多系统的联动，完成火警、案事件、病虫害等事件的预警；第二，与各级政府的应急平台实现互联互通，并依托各级政府应急平台，实现森林防火信息资源整合、传输与共享，实现火灾预警信息汇总、分析和发布；第三，结合指挥决策子系统，实现森林防火应急信息汇总、事态跟踪、指挥协调、专家研判、视频会议等功能，完成林火扑救工作的应急处置；第四，具备应急演练、防火防盗宣传、森林资源保护宣传等功能模块，完成灾害的日常预防教育工作。

如图8所示，所述水灭火子系统包括：水灭火设施管理模块，对水灭火设施进行运行状态监控、信息展示；水灭火设施辅助选址模块，辅助水灭火设施的选址；水灭火装备管理模块，对水灭火装备进行定位、存档、维护、更新；森林火灾水灭火仿真模块，对森林火灾水灭火过程进行数值仿真，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥调度；

所述水灭火设施管理模块包括：防火通道设置与信息展现模块，进行防火通道设置与信息展现，对防火通道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；蓄水池设置与信息展现模块，进行蓄水池设置与信息展现，对蓄水池运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；消防管道设置与信息展现模块，进行消防管道设置与信息展现，对消防管道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

所述水灭火装备管理模块包括：森林消防车管理模块，对森林消防车进行定位、存档、维护和更新；水灭火飞机管理模块，对水灭火飞机进行定位、存档、维护和更新。

所述的水灭火子系统包括森林消防车、森林消防泵、开顶式蓄水池、灭火水枪及连接必需的水带连接阀等，系统中的防火通道消防水源取自防火通道室外消火栓、森林水源或人造蓄水池，消火栓水源可由消火栓上直接供给或由消防车自消火栓取水后再增压供水，系统采用串联多水源分区供水方式，各区水泵压力均衡，防火通道水消防系统为枝状管道，无条件形成环网，发生森林火灾时，如一段管道发生故障则消防车可至附近分区移动取水，邻近分区消防贮水量可满足设计火灾延续时间内的消防用水量。

水灭火子系统具备功能：第一，结合GIS完成防火通道的位置、蓄水池位置与作用范围、消防管道位置等信息标绘和展现，实现实时蓄水量、出口流量、泵串联覆盖范围等信息的实时采集和查询显示；第二，结合火险威胁、地理环境等因子建立专业模型，完成水灭火子系统辅助选址；第三，可对水灭火子系统的各部件进行管理，包括防火通道、蓄水位置、森林消防车、水灭火飞机等的系统管理；第四，结合水灭火子系统完成森林地表火的开始、蔓延、扑灭的过程模拟，构建基于高层体系结构(HLA／RTI)的森林灭火仿真系统体系结构，为灭火工作提供辅助决策；第五，可与边境防火隔离带子系统、应急处置子系统、指挥决策子系统等多个系统联动，配合灭火与指挥行动。

如图9所示，所述边境防火隔离带子系统包括：水灭火设施信息展示模块，对水灭火设施进行GIS定位与标识；防火隔离带信息展示模块，对防火隔离带进行GIS定位与标识；火灾蔓延信息展示模块，对火灾蔓延情况进行GIS定位与标识；防火隔离带设置辅助决策模块，通过水灭火设施信息展示模块、防火隔离带信息展示模块、火灾蔓延信息展示模块，对临时防火隔离带的设置提供决策支持，并辅助指导对固定防火隔离带进行设置与调整，并对接指挥决策子系统；

所述防火隔离带设置辅助决策模块包括：临时防火隔离带设置模块，对临时防火隔离带进行设置；固定防火隔离带设置模块，对固定防火隔离带进行设置。

所述的边境防火隔离带子系统包括临时隔离带和固定隔离带两种类型，结合地形、地貌，可燃物情况，火险期风速、风向确定林草火灾可能蔓延发展等情况，通过火灾蔓延专家分析系统进行模拟，根据模拟结果确定防火隔离带位置和宽度。实现森林防火隔离带的统一管理，基于大数据的分析功能完成隔离带设置的辅助决策，科学指导隔离带的建立和设置，与森林防火其他多个系统联动，实现森林灭火工作的统一处置。

综上所述，本发明能够全局掌控、空地一体，提高森林火灾整体防控能力，将森林防火各项资源、信息整合为一个系统，提供可视化的展示平台，同时通过信息融合技术实现指挥中心、指挥车和前线指挥员手持端三级一体的实时交互，提升了森林防火综合防控水平，促进了指挥便捷化。

Claims (9)

1.一种森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：包括：

多参量森林火险预警与分级子系统，根据火灾发生的环境和发生火灾的风险值，评估森林火灾发生和蔓延的可能性和火灾发生后控制难易程度；

林火远程智能视频监控识别子系统，通过监控摄像头采集视频，在后台服务器进行自动图像分析，实现在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，同时进行声光报警；

信息融合通讯子系统，负责整个系统的语音、媒体控制信令传输，通过卫星电话、PSTN电话、网络电话、集群通信、不同频段对讲机的融合互联互通以实现统一指挥调度；

航空监测灭火子系统，对航空林火监测和扑灭部件进行综合统一管理；

指挥决策子系统，以森林资源基础数据、防火信息以及卫星遥感影像为数据源，基于3S技术、无线通讯技术及计算机技术，进行防火信息管理、实时监控、指挥扑救、预测预报、分析生成扑救方案和灾后处理；

应急处置子系统，预先制定有效、可行的应急预案，提供数字化演练手段；建立火灾标准评估体系，在突发事件发生时，对突发事件的性质、级别进行分析和判定，在最短时间内形成应对方案，启动预案；

水灭火子系统，实现实时蓄水量、出口流量、泵串联覆盖范围信息的采集和查询显示；完成水灭火子系统辅助选址；构建基于高层体系结构的森林灭火仿真系统体系结构，为灭火工作提供辅助决策；

边境防火隔离带子系统，通过火灾蔓延专家分析系统进行模拟，根据模拟结果确定防火隔离带位置和宽度。

2.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：所述多参量森林火险预警与分级子系统包括：

多参量森林火险因子传感器，用于采集可燃物的温度和湿度、空气的温度和湿度、测量点的风向和风速、测量点的太阳辐射、测量点的雨量以及测量点的气压；

森林火险数据采集器，将多参量森林火险因子传感器测量的森林火险数据实时采集、自动存储，并自动处理为标准格式；

森林火险数据通信模块，将处理为标准格式的森林火险数据通过数据接口自动传输至后台服务器、森林火险数据采集器；

防雷保护装置，通过接闪器、引下线和接地线避免多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块经受直击雷击；

子系统电源，提供多参量森林火险因子传感器、森林火险数据采集器、森林火险数据通信模块正常工作所需的电源。

3.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：所述林火远程智能视频监控识别子系统包括：

摄像头，对防火区域进行拍摄；

林火视频识别模块，通过火焰或烟雾识别算法，对摄像头拍摄的视频进行实时分析，辨别火焰或烟雾，在起火或起烟的15秒内发现火灾并确定火灾位置，在视频上进行标识，同时进行声光报警；

数据传输模块，将摄像头视频数据、火焰或烟雾标识数据和声光报警数据通过数据接口自动传输至后台服务器；

第一视频处理模块，将摄像头视频数据进行处理，以在第一电视墙显示视频画面；

第一电视墙，显示摄像头拍摄的视频画面。

4.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：所述信息融合通讯子系统包括：

有线电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员进行有线电话通话；

短波通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的短波通信；

超短波常规通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间的超短波通信；

GSM移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员GSM移动电话通话；

CDMA移动电话通信系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员CDMA移动电话通话；

卫星电话系统，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用人员和设备之间通过卫星中继进行通信；

模拟或数字集群，实现森林防火数字信息化综合指挥系统的使用个体与使用群体间的任意通信。

5.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：所述航空监测灭火子系统包括：

航空消防飞行器，属于森林防火专业航空飞行器，具有视频拍摄和抛洒灭火功能；

航空消防飞行器管理模块，对航空消防飞行器实时飞行位置、运行状态、视频拍摄进行管理；

第二视频处理模块，将航空消防飞行器拍摄的视频数据进行处理，以在第二电视墙显示视频画面；

第二电视墙，显示航空消防飞行器拍摄的视频画面；

辅助灭火指挥模块，通过航空消防飞行器拍摄的视频，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥；

所述航空消防飞行器管理模块包括：

北斗导航跟踪模块，通过北斗卫星，对搭载北斗导航与定位设备的航空消防飞行器进行导航与位置跟踪；

飞行器参数管理模块，对飞行器运行状态参数进行实时监控与调整；

油料管理模块，对飞行器油量进行实时监控；

飞行器侦查视频管理模块，对飞行器拍摄的视频进行管理。

6.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：

指挥决策子系统包括：

值班接警模块，设置值班接警流程，对森林火险预警实时响应；

火点定位模块，对火点进行GIS定位与标识；

林火蔓延分析模块，综合多参量森林火险预警与分级子系统、林火远程智能视频监控识别子系统、航空监测灭火子系统对林火蔓延情况进行数值模拟与分析、实时GIS定位与标识；

态势分析模块，将灭火过程进行实时GIS定位与标识；

队伍跟踪模块，通过灭火队伍配备的定位设备对灭火队伍进行跟踪、实时GIS定位与标识；

指挥调度模块，通过信息融合通讯子系统对灭火队伍进行指挥调度。

7.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：所述应急处置子系统包括：

病虫害管理模块，对森林病虫害进行报警、GIS标识、治理；

森林案事件管理模块，对森林案事件进行存档、上报、处置；

专家研判模块，对森林病虫害、森林案事件进行研究判断，辅助决策与指挥；

视频会议模块，提供应急处置子系统的使用人员进行视频会议；

森林火灾扑救指挥协调模块，与指挥决策子系统对接，提供专家研判、视频会议支持；

灾害日常预防教育模块，提供灾害日常预防培训、演练、考核。

8.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：

所述水灭火子系统包括：

水灭火设施管理模块，对水灭火设施进行运行状态监控、信息展示；

水灭火设施辅助选址模块，辅助水灭火设施的选址；

水灭火装备管理模块，对水灭火装备进行定位、存档、维护、更新；

森林火灾水灭火仿真模块，对森林火灾水灭火过程进行数值仿真，辅助指挥决策子系统进行灭火指挥调度；

所述水灭火设施管理模块包括：

防火通道设置与信息展现模块，进行防火通道设置与信息展现，对防火通道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

蓄水池设置与信息展现模块，进行蓄水池设置与信息展现，对蓄水池运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

消防管道设置与信息展现模块，进行消防管道设置与信息展现，对消防管道运行状态实时监控，进行GIS定位与标识；

所述水灭火装备管理模块包括：

森林消防车管理模块，对森林消防车进行定位、存档、维护和更新；

水灭火飞机管理模块，对水灭火飞机进行定位、存档、维护和更新。

9.根据权利要求所述的森林防火数字信息化综合指挥系统，其特征在于：

所述边境防火隔离带子系统包括：

水灭火设施信息展示模块，对水灭火设施进行GIS定位与标识；

防火隔离带信息展示模块，对防火隔离带进行GIS定位与标识；

火灾蔓延信息展示模块，对火灾蔓延情况进行GIS定位与标识；

防火隔离带设置辅助决策模块，通过水灭火设施信息展示模块、防火隔离带信息展示模块、火灾蔓延信息展示模块，对临时防火隔离带的设置提供决策支持，并辅助指导对固定防火隔离带进行设置与调整，并对接指挥决策子系统；

所述防火隔离带设置辅助决策模块包括：

临时防火隔离带设置模块，对临时防火隔离带进行设置；

固定防火隔离带设置模块，对固定防火隔离带进行设置。