CN111429683A - 基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统，所述火灾监测方法包括依据待监测目标区域的区域信息将所述待监测区域划分为若干子区域；进行数据初始化，为每个所述子区域配置多个信号接收装置和至少一个信号发射装置，并获取每个所述子区域中：所述信号接收装置与所述信号发射装置的通信时间差，以及所述信号接收装置接收到的所述信号发射装置的发射信息；根据各所述信号接收装置的坐标信息、所述通信时间差获取各所述信号发射装置的位置信息；根据各所述信号发射装置的位置信息获取火线前沿拟合曲线和火线推移速度。利用本发明，实时反馈火灾发展趋势。

Description

基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统

技术领域

本发明涉及森林火灾安全应用领域，特别涉及一种基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统。

背景技术

大尺度火灾的预防监测是灾害防护领域的重要问题，大尺度火灾一旦发生，造成的生命财产损失是难以估量的。大尺度火灾的预防监测是不容忽视的，这种大火一旦发生无法再短时间内进行扑救，往往采用划隔离带的方法防止火灾继续蔓延。这就需要对火势的走向、速度、过火面积有一个实时的观测，本发明通过基于时间差测算的方法，为救援专家提供这样一种观测数据，从而最大限度减少生命财产损失。

现有的火灾监测方法一般采用卫星通讯，结合红外传感网络的方法，采集森林中异常数据，进行风险评估与预测，该方法所述红外传感设备以及卫星通讯的成本太高，需要长期维护，且无法在火灾已经发生时做出实时反馈。

因此，开发一种成本低廉、可直接应用于火灾场景、不需要长期维护、火灾发生时能实施监测火势发展趋势的火灾监测方法，成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统，用于解决现有技术中的火灾监测方法成本高昂、需要长期维护而且无法在火灾已经发生时做出实时反馈的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，所述火灾监测方法包括：

依据待监测目标区域的区域信息将所述待监测区域划分为若干子区域；

进行数据初始化，为每个所述子区域配置多个信号接收装置和至少一个信号发射装置，并获取每个所述子区域中所述信号接收装置与所述信号发射装置的通信时间差、以及所述信号接收装置接收到的所述信号发射装置的第一发送信号；

根据各所述信号接收装置的坐标信息、所述第一发送信息和所述通信时间差获取各所述信号发射装置的位置信息；

对各所述信号发射装置的位置信息，进行曲线拟合处理，以获取火线前沿的拟合曲线信息；

根据所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度。

在一可选实施例中，所述信号接收装置设置于各所述子区域的边界上，且位于相邻两个所述子区域的共同边界上的所述信号接收装置归该两个子区域共有。

在一可选实施例中，所述待监测目标区域的区域信息包括所述待监测区域的中心坐标、区域地形信息、及植被类型信息。

在一可选实施例中，所述信号接收装置和所述信号发射装置具有同步的时钟。

在一可选实施例中，所述火灾检测方法还包括步骤：

对获取的各所述信号接收装置的坐标信息、所述火线前沿的拟合曲线信息以及所述火线推移速度进行可视化分析。

在一可选实施例中，所述火灾监测方法还包括步骤：

跳转至根据各所述信号接收装置的坐标信息、所述通信时间差获取各所述信号发射装置的位置信息的步骤，以实时监测火线蔓延状态。

在一可选实施例中，所述根据所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度的步骤包括：

根据前后两个时刻的所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度。

在一可选实施例中，所述火线推移速度包括火线推移的最慢速度、最快速度和中值速度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种基于时间差测算的大尺度火灾监测系统，所述火灾监测系统包括：

若干信号发射装置，设置于待监测目标区域的各子区域中，用于发送包含身身份信息和时钟信息的第一发送信号；

若干信号接收装置，设置于所述待检测目标区域的各子区域中，每个所述信号接收装置用于接收该信号接收装置所属子区域中的所述信号发射装置的电磁信号，并整合后添加该信号接收装置的时钟信息，以生成第二发送信号；

数据分析装置，接收来自所述信号接收装置的第二发送信号，以根据所述第二发送信号来获取每个所述信号发射装置的位置信息，并根据各所述信号发射装置的位置信息获取火线前沿拟合曲线和火线推移速度；以及

数据展示平台，用于对获取的各所述信号发射装置的坐标信息、所述火线前沿拟合曲线以及所述火线推移速度进行可视化分析。

在一可选实施例中，所述火灾监测系统，还包括：

时钟同步箱，所述时钟同步箱与所述信号发射装置连接，用于在所述信号发射装置投放时，进行所有所述信号发射装置的时钟同步。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

通信器，用于与外部通信；

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，连接所述通信器及存储器，用于运行所述计算机程序以执行上述任意一项所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序；所述计算机程序运行时执行上述任意一项所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法。

本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统，所需的通讯设备成本低，可在火灾场景中使用，不需要长期维护，且在火灾发生时实时监测火势发展趋势，有效减少人们的生命财产损失；

本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法与系统利用时间差定位的方法，可处理多个信号源的定位问题，能够应用到火灾监测，实时反馈火灾发展趋势。

附图说明

图1显示为本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法的流程图。

图2显示为本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测系统的结构框图。

图3显示为本发明的信号发射装置与时钟同步箱的结构示意图。

图4显示为本发明的信号发射装置的结构框图。

图5显示为本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测系统的实施过程示意图。

图6显示为本发明的数据分析装置和数据展示平台的结构示意图。

图7显示为本发明的火线推移速度预测示意图。

图8显示为本发明的电子设备的结构框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要说明的是，在本实施例中，所述大尺度是指面积例如可200平方公里-2000平方公里之间的范围，例如可以是包括若干山头的范围。需要说明的是，本其他实施例中，该大尺度也可以被定义成在上述范围之外的任意合适的尺寸。

图1示出了本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法的流程示意，本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法例如可应用于森林、草原、荒地等监测场景中，利用本实施例的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法可以对监测场景中的火灾的火势的走向、速度、过火面积有一个实时的观测。

现结合图1所示的流程图对火灾监测方法的个步骤做具体说明。

请参阅图1，在步骤S10中，开始进行火灾监测时，需要依据待监测目标区域的区域信息将所述待监测区域划分为若干子区域对待监测目标区域进行划分，得到若干通信信号质量相似的小型区域，以方便进行操作。其中，在进行区域划分时，采用的距离函数如(1)式：

式(1)中，运算符||表示向量的范数，∫∫dx表示计算二重积分，Zone＝{P，T，V}表示获取的区域信息，其中P、T、V分别表示中心坐标、区域地形及植被类型；例如可依据k-means方法对其不断进行聚类划分，直至收敛为止，获得每块划分的区域M_k。作为示例，可参阅图5中最左侧区域，例如可将待检测目标区域Zone分隔成通信信号质量相似的若干小型子区域，在图5中每个子区域为三角形，相邻的两个子区域共边，可理解的是，在其它示例中，各子区域也可以是其他合适的形状。在本发明中，各子区域的划分，综合考虑了、区域地形、以及植被类型等容易影响信号传输的因素，保证各子区域具有相似的通信质量，有利于设置在各子区域中的信号发射装置2和信号接收装置1之间的通信，从而更准确的获取各信号发射装置2的位置信息，在火灾发生时，能实时监测火势发展趋势。

请参阅图1，在步骤S20中，将待监测目标区域划分为若干子区域后，需要为每个子区域分配多个(至少三个)信号接收装置1(例如可以为接收天线)和至少一个信号发射装置2，每个子区域中，三座信号接收装置1的排布特征如下：相互之间最短距离例如不少于一千米(也可以是其他合理的距离范围)，而且为了能够准确定位信号发射装置2，当每个子区域只设置三座信号接收装置1时，三座信号接收装置1需不位于同一直线上，且在尽可能远离火情区域的位置，并保持在信号发射装置2能正常传输的范围内。需要说明的是，在每个子区域中，信号接收装置1、信号发射装置2的个数可以根据实际需要进行设置。每个子区域中，信号发射装置2的个数越多，可以更准确的反应该子区域中火灾的蔓延情况，监测的结果就越准确，但同时也增加了计算量和监测成本，故可以根据实际需要综合考量。需要说明的是，所述信号接收装置1可以预先布置在待监测目标区域(具有确定的位置坐标)，所述信号发射装置2可以在火灾发生时，随机投放到即将发生火灾的区域(位置坐标待定)，用于实时发送包含自身ID及时钟信息的电磁信号(第一发送信号)给对应子区域的信号接收装置1，在向所述待监测目标区域投放所述信号发射装置2时，可以利用后文提到的时钟同步箱5来完成所有信号发射装置2的时钟同步，以保证所有的信号发射装置2具有同步的时钟信号；在一实施例中，也可以直接采用已经完成时钟同步的信号接收装置1，而不需要该时钟同步箱5；在另一实施例中，也可以采用其他方式实现各信号接收装置1的时钟同步。

请参阅图1和图5，在一示例中，如在步骤S10中描述的，当将待检测目标区域Zone分隔成通信信号质量相似的若干小型子区域，每个子区域为三角形，相邻的两个子区域共边，则可以分别在每个子区域的三个顶角位置处设置一信号接收装置1，相邻两个所述子区域的共同边界上的所述信号接收装置1归该两个子区域共有，而位于任一顶点处的信号接收装置1归包含该顶点的所有子区域共有，通过这样的设置，在保证每个子区域中信号接收装置1于信号发射装置2通信质量前提下，还能减少信号接收装置1的设置数量，降低了火灾监测系统的成本，保证信号接收装置1和信号发射装置2的通信质量，以便能够利用信号发射装置2与信号接收装置1的通信时间差来确定信号发射装置2的准确位置。

作为示例，以子区域M_k包含三座信号接收装置A、B、C来说，需要对于每一个信号接收装置1进行计算时间差的操作，获得式(2)所示的信号发射装置2的发送信号与信号接收装置1的接收信号的时间差Δt_A，Δt_B，Δt_C:

(Δt_A,Δt_B,Δt_C)^T＝(t_A,t_B,t_C)^T-t (2)

式(2)中，上标T表示转置，t为信号发射装置2发射信号S＝{ID_i,t_i}(第一发送信号)的时刻，当

时自动丢弃，其中ID_i表示信号发射装置2的编号，也即其身份信息。假设信号接收装置1与信号发射装置2有着同步的时钟，t_A,t_B,t_C为信号接收装置A，B，C接收到信号发射装置2的信号的时刻，而后将数据打包为MsgData发送至下文将要介绍的数据分析装置3，其中，MsgData＝{ID_i,Δt_A,Δt_B,Δt_C}。

请参阅图1，在步骤S30中，局部坐标转全局坐标，也即利用各所述信号接收装置1的坐标信息、所述通信时间差获取各所述信号发射装置2的位置信息。

作为示例，继续以子区域M_k包含三座信号接收装置A、B、C为例来进行来说，数据分析装置3接收信号接收装置1发送的数据MsgData，并对信息进行整合。

通过求解式(3)可得子区域M_k中信号发射装置i(ID_i)与信号接收装置A、B、C的距离d_iA，d_iB，d_iC：

通过求解式(4)可得使λ最小的全局坐标(x_i，y_i，z_i)：

{d_iA，d_iB，d_iC}＝c*{Δt_A，Δt_B，Δt_C} (3)

式(3)中c为光速，Δt_A，Δt_B，Δt_C分别为信号发射装置2发送信号与信号接收装置A、B、C接收信号的时间差；式(4)中，(x_A,y_A,z_A)，(x_B,y_B,z_B)，(x_C,y_C,z_C)为M_k区域信号接收装置A、B、C的坐标，(x_i,y_i，z_i)为ID_i坐标，将其带入式(4)。取(x_i,y_i,z_i)使λ最小，从而将数据打包为P_i＝{ID_i,x_i,y_i,z_i}，将M_k子区域所有信号发射装置2的局部坐标转为全局坐标并打包为PosData_k＝{P₁,P₂,...,P_j}，类似的，也可求出其他子区域中信号发射装置2的坐标(位置信息)，从而获得待监测目标区域中所有正常工作的信号发射装置2的位置信息的集合PosData＝{PosData₁,PosData₂,...,PosData_n}。

获取各所述信号发射装置2的位置信息后，需要根据各所述信号发射装置2的位置信息(也称为坐标信息)获取火线前沿拟合曲线和火线推移速度，包括：对个所述信号接收装置1的坐标信息，进行曲线拟合处理，以获取火线前沿的拟合曲线信息，对应图1中的步骤S40；根据所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度，对应图1中的步骤S50中；下面将结合一示例来说明步骤S40和步骤S50。

请参阅图1，在一示例中，步骤S40包括，当数据分析装置3某一时刻接收到PosData_k＝{P₁,P₂,...,P_j}，其中P_i＝(x_i，y_i)。假设拟合曲线为y＝a₀+a₁x+…+a_kx^k，通过求解式(5)，得到函数y的参数(a₀,a₁,…,a_k)^T。

其中，式(5)是形如Ax＝b的方程，(a₀,a₁,…,a_k)^T为方程的解。需要说明的是，进行曲线拟合时，选取位于火线前沿的能正常工作的信号发射装置(图5中标号22所示的信号发射装置)进行曲线拟合以获取火线前沿拟合曲线，而对于火线前沿拟合曲线前方(已发生火灾)的信号发射装置21和后方(未发生火灾)的信号发射装置23不做拟合，其中，位于火线前沿的能正常工作的信号发射装置(图5中标号22所示的信号发射装置)是通过位于火线前沿的前方(也即已过火位置)不能正常工作的信号发射装置(图5中标号21所示的信号发射装置)进行确定的。

请参阅图1和图7，在一示例中，步骤S40包括，计算火线推移速度。根据前后两个时刻的火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度，所述火线推移速度包括火线推移的最慢速度v_min、最快速度v_max和中值速度v_med如式(6)：

式(6)中，v_min为火线推移的最慢速度，v_max为火线推移的最快速度，v_med为火线推移的中值速度。具体过程，请参阅图7，设数据分析装置3于t₁时刻，将火线位置拟合为曲线L_t1，下一时刻t₂时刻，火线位置拟合为曲线L_t2；首先对L_t1均匀采样，设采样点集P＝{P₁₁,P₂₁,...,P_i1,...}，对每个采样点做关于L_t1的切线，然后过对应采样点P_i1做该切线的垂线交于L_t2于一点P_i2，连接线段P_i1P_i2设长度为m_i，可得m＝{m₁,m₂,...,m_i,...}，对其排序可得m_min和m_max，从而根据式(6)可得出火线推移的最慢速度v_min、最快速度v_max和中值速度v_med。

在步骤S60中，请参阅图1和图5，对获取的各所述信号接收装置1的坐标信息、所述火线前沿的拟合曲线信息以及所述火线推移速度进行数据可视化分析。具体地，建立数据展示平台4对最终坐标信息进行可视分析与结果反馈。具体操作如下：接收数据分析装置3计算得到的每个信号发射装置2的位置信息P，并在数据展示平台4中绘制显示；当显示为正常工作状态，则说明信号发射装置2正常工作；当显示为失效状态，则说明火线蔓延导致信号发射装置2停止工作，无法接收到该信号发生装置发出的信息。实时绘制并记录由数据分析装置3计算得到的火前沿拟合曲线，以及火线速度信息。

在步骤S70中，跳转至根据各所述信号接收装置1的坐标信息、所述通信时间差获取各所述信号发射装置2的位置信息的步骤(也即步骤S30)，循环执行步骤S30-S60的步骤，实时获取信号发射装置2的位置信息、火线前沿拟合曲线、以及火线速度信息对以实时监测和评估火线蔓延状态，直至火灾监测结束。

本发明的实施例还介绍一种用于实现上述基于时间差测算的大尺度火灾监测方法的火灾监测系统，其中，图2示出了所述火灾监测系统的结构框图。请参阅图2，所述火灾监测系统由五个部分构成，信号发射装置2，时钟同步箱5，信号接收装置1，数据分析装置3，数据展示平台4。在一些实施例中，当各所述信号发射装置2的具有同步时钟时，也可以不设置时钟同步箱5，也即火灾监测系统也可由四部分构成，分别是信号发射装置2，时钟同步箱5，信号接收装置1，数据分析装置3。

请参阅图2，在本实施例中，所述信号发射装置2，包括多个，可根据待监测目标区域的面积和区域信息、总成本、监测精度等要素综合考虑信号发射装置2的投放数量，所述信号发射装置2一般在发生火灾时，随机投放到即将发生火灾的区域，需保证待监测目标区域的各子区域中均包含至少一个信号发射装置2，所述信号发射装置2用于发送包含身身份信息和时钟信息的第一发送信号。作为示例，所述信号发射装置2例如可采用热感应材质，当火线推移至其附近，温度升高即停止工作，不再发出信号。作为示例，所述信号发射装置2采用可降解和低燃点材质，不危害环境的同时，当火势蔓延到信号发射装置2位置时，迅速燃烧并停止工作。作为示例，请参阅图4，所述信号发射装置2例如可包括计时模块24、通信模块25、供电模块26及控制接口27；所述计时模块24提供时钟信息，所述通信模块25用于提供支持长距离传输的低功耗无线通信协议实现信号发射装置2与信号接收装置1之间的通信，所述供电模块26用于提供信号发射装置2运行所必需的电能，所述控制接口27与时钟同步箱5(或其他时钟同步装置)连接，接收来自时钟同步箱5的控制信号。需要说明的是，所述信号发射装置2可以是能够满足支持长距离信号传输且能够发射其身份信息和时钟信息的发射装置。

请参阅图2，所述时钟同步箱5，用于在信号发射装置2投放之初，同步所有信号发射装置2的启动信号。作为示例，图3示出了利用时钟同步箱5对各所述信号发射装置2进行时钟同步时的结构示意图，如图3所示，每个时钟同步箱5可同时对多个信号发射装置2进行时钟同步，多个时钟同步箱5之间，采用串联方式连接，便于同时控制大批量的信号发射装置2，若需要投放使用，可按下所述时钟同步箱5上的时钟同步按钮，所有信号发射装置2的计时模块即开始从0计时，保证所有信号发射装置2具有同步的时钟信号。

请参阅图2，所述信号接收装置1被分配于每一子区域中，每个子区域中可设置至少三座信号接收装置1，所述信号接收装置1用于接收该信号接收装置1所属子区域中的所述信号发射装置2的电磁信号，并整合后添加该信号接收装置1的时钟信息，以生成第二发送信号，三座信号接收装置1需不位于同一直线上，且在尽可能远离火情区域的位置，并保持在信号发射装置2能正常传输的范围内。请参阅图1和图5，在一示例中，当将待检测目标区域Zone分隔成通信信号质量相似的若干小型子区域，每个子区域为三角形，相邻的两个子区域共边，则可以分别在每个子区域的三个顶角位置处设置一信号接收装置1，相邻两个所述子区域的共同边界上的所述信号接收装置1归该两个子区域共有，而位于任一顶点处的信号接收装置1归包含该顶点的所有子区域共有，通过这样的设置，在保证每个子区域中信号接收装置1于信号发射装置2通信质量前提下，还能减少信号接收装置1的设置数量，降低了火灾监测系统的成本，保证信号接收装置1和信号发射装置2的通信质量，以便能够利用信号发射装置2与信号接收装置1的通信时间差来确定信号发射装置2的准确位置。

请参阅图2、5和6所示，所述数据分析装置3可分为数据接收模块31、差错监测模块32、计算模块33、数据发送模块34。所述数据分析装置3用于通过数据接收模块31接收来自所述信号接收装置1的第二发送信号，计算模块33根据所述第二发送信号来获取每个所述信号发射装置2的位置信息，并根据各所述信号发射装置2的位置信息获取火线前沿拟合曲线和火线推移速度等信息，并将这些信息通过数据发送模块34传输至(无线或者有线的方式)数据展示平台4，所述差错监测模块32用于滤除不合理信号。假设已知子区域M_k的信号接收装置A、B、C的坐标分别为(x_A,y_A,z_A)、(x_B,y_B,z_B)、(x_C,y_C,z_C)，通过计算可得信号发射装置i(ID_i)与A的距离d_iA＝c*(t_A-t)，其中c为光速，同理可得d_iB、d_iC。取ID_i的坐标(x_i,y_i,z_i)代入公式(4)使得λ的值最小，可得信号发射装置ID_i的局部坐标P_i＝{ID_i,x_i,y_i,z_i}，将子区域M_k所有信号发射装置2的局部坐标转为全局坐标并打包为PosData_k＝{P₁,P₂,...,P_j}，并最终得到所有区域的全部信号发射装置2的位置信息的集合PosData＝{PosData₁,PosData₂,...,PosData_n}；在信号接收装置1在接收信号发射装置ID_i的第一发送信号时，若接收不到其附近其它信号发射装置2发出的信号，则视为不合理信号，自动过滤；然后，根据获取的全部信号发射装置2的位置信息的，依据上述步骤S40将信号发射装置2的坐标信息拟合成火前沿曲线信息，依据上述步骤S50根据前后两个时刻的火线前沿拟合曲线，获取火线推移速度，具体过程详见上文，再次不做赘述。

请参阅图2、图5及图6所示，所述数据展示平台4依据功能可划分为，数据加载模块41、绘制模块42、态势预测模块43，所述数据加载模块41接收数据分析装置3传输来的各所述信号发射装置2的坐标信息，并(通过绘制模块42)将其在显示的数字地图上进行标注，信号发射装置2投放后，如果没有大火经过，显示为正常工作状态，在图5和图6中用标号22和23标示处于正常工作状态的信号发射装置，其中，标号22标示了处于火灾前沿处的信号发射装置，而标号23标示了处于火灾前沿后方安全区域内的信号发射装置；当火线蔓延至一信号发射装置2时，则该信号发射装置2停止工作，数据展示装置无法获取其位置信息，则对其展示为失效状态，在图5和图6中用符号21标示失效状态的信号发射装置，从而可以直观地反应出火线位置的变化，并通过态势预测模块43预测出火线推移的位置、速度及方向等信息，为救援专家制定救灾方案提供依据。

需要说明的是，上述的各功能单元\模块\装置，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些单元可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分单元通过处理元件调用软件的形式实现，部分单元通过硬件的形式实现。此外这些单元全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

需要说明的是，如图8所示，本实施例的火灾监测方法还可以通过一电子设备6实现，所述电子设备6包括相互连接的存储器63、处理器61及通信器62，所述存储器61存储有计算机程序，该程序被所述处理器61执行时实现上述的火灾监测方法。

上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件；上述的存储器63可能包含随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。

需要说明的是，上述存储器63中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，电子设备，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。

综上所述，本发明的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法及系统所需的通讯设备成本低，可在火灾场景中使用，不需要长期维护，且在火灾发生时实时监测火势发展趋势，有效减少人们的生命财产损失；本发明的火灾监测方法及监测系统利用时间差定位的方法，可处理多个信号源的定位问题，能够应用到火灾监测，实时反馈火灾发展趋势。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例(one embodiment)”、“实施例(anembodiment)”或“具体实施例(a specific embodiment)”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中(in one embodiment)”、“在实施例中(inan embodiment)”或“在具体实施例中(in a specific embodiment)”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中(in)”的意思包括“在…中(in)”和“在…上(on)”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换意在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述火灾监测方法包括：

依据待监测目标区域的区域信息将所述待监测区域划分为若干子区域；

进行数据初始化，为每个所述子区域配置多个信号接收装置和至少一个信号发射装置，并获取每个所述子区域中所述信号接收装置与所述信号发射装置的通信时间差、以及所述信号接收装置接收到的所述信号发射装置的身份信息；

根据各所述信号接收装置的坐标信息、所述信号发射装置的身份信息和所述通信时间差获取各所述信号发射装置的位置信息；

对各所述信号发射装置的位置信息，进行曲线拟合处理，以获取火线前沿的拟合曲线信息；

根据所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度。

2.根据权利要求1所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述信号接收装置设置于各所述子区域的边界上，且位于相邻两个所述子区域的共同边界上的所述信号接收装置归该两个子区域共有。

3.根据权利要求1所述的基于时间差测算的火灾监测方法，其特征在于，所述待监测目标区域的区域信息包括所述待监测区域的中心坐标、区域地形信息、及植被类型信息。

4.根据权利要求1所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述信号接收装置和所述信号发射装置具有同步的时钟。

5.根据权利要求1所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述火灾检测方法还包括步骤：

对获取的各所述信号发射装置的位置信息、所述火线前沿的拟合曲线信息以及所述火线推移速度进行可视化分析。

6.根据权利要求5所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述火灾监测方法还包括步骤：

跳转至根据各所述信号接收装置的坐标信息、所述通信时间差获取各所述信号发射装置的位置信息的步骤，以实时监测火线蔓延状态。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述根据所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度的步骤包括：

根据前后两个时刻的所述火线前沿的拟合曲线信息，获取火线推移速度。

8.根据权利要求7所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测方法，其特征在于，所述火线推移速度包括火线推移的最慢速度、最快速度和中值速度。

9.一种基于时间差测算的大尺度火灾监测系统，其特征在于，所述火灾监测系统包括：

若干信号发射装置，设置于待监测目标区域的各子区域中，用于发送包含身身份信息和时钟信息的第一发送信号；

若干信号接收装置，设置于所述待检测目标区域的各子区域中，每个所述信号接收装置用于接收该信号接收装置所属子区域中的所述信号发射装置的电磁信号，并整合后添加该信号接收装置的时钟信息，以生成第二发送信号；

数据分析装置，接收来自所述信号接收装置的第二发送信号，以根据所述第二发送信号来获取每个所述信号发射装置的位置信息，并根据各所述信号发射装置的位置信息获取火线前沿拟合曲线和火线推移速度；以及

数据展示平台，用于对获取的各所述信号发射装置的坐标信息、所述火线前沿拟合曲线以及所述火线推移速度进行可视化分析。

10.根据权利要求9所述的基于时间差测算的大尺度火灾监测系统，其特征在于，还包括：

时钟同步箱，所述时钟同步箱与所述信号发射装置连接，用于在所述信号发射装置投放时，进行所有所述信号发射装置的时钟同步。

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