CN112034536A - 一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置，包括如下步骤：步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的3类树种，将每种树种取木材部分，干燥后，制作为0.5cm、2.5cm、5cm直径的3个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作3个；步骤2：将3类3个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成3×3的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离大于3cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置，本发明通过采用本地树种或者灌木制作可燃物湿度球，很好的适合本地火险预报，采用多径级可燃物湿度球矩阵排列，有助于获得多类型、径级可燃物湿度，具有更好的精度、可部署性、符合实际情况，监测精度高。
Description
技术领域
本发明涉及火灾监测相关技术领域，具体为一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置。
背景技术
森林火险监测是进行森林火灾管理的重要环节，从以天气要素做简单的火险实况评估，逐渐向综合性火险预报方向发展，然而由于实时获取地表可燃物信息的难度，现有的火险预报方法一般采用气象火险，采用气象因子间接对火险进行预报，由于无法直接获得可燃物湿度信息，因此预报结果有一定的局限性。
但是，现有的森林火险监测，单纯采用气象因子进行气象火险预报，由于无法直接获得可燃物湿度信息，因此预报结果是间接性的结果，有一定的局限性；现有的可燃物湿度的监测方法一般需要人工采用，称重、烘干等方法，烘干法可燃物湿度测量或湿度棒自动称重精度受外界环境影响较大，耗费人工比较大，大规模部署难度大；且当前没有标准化的木质可燃物湿度传感器的制作方法，尚无用于火险预报的矩阵式可燃物湿度球的方案和部署方案，因此需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置，以解决上述背景技术中提到的现有的森林火险监测，单纯采用气象因子进行气象火险预报，由于无法直接获得可燃物湿度信息，因此预报结果是间接性的结果，有一定的局限性；现有的可燃物湿度的监测方法一般需要人工采用，称重、烘干等方法，烘干法可燃物湿度测量或湿度棒自动称重精度受外界环境影响较大，耗费人工比较大，大规模部署难度大；且当前没有标准化的木质可燃物湿度传感器的制作方法，尚无用于火险预报的矩阵式可燃物湿度球的方案和部署方案，因此需要进行改进的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置，包括如下步骤：
步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的3类树种，将每种树种取木材部分，干燥后，制作为0.5cm、2.5cm、5cm直径的3个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
步骤2：将3类3个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成3×3的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离大于3cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置；
步骤3：将可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，相邻两组矩阵中间连接，同时多个矩阵可拆解，底层矩阵通过探针可与地面固定，且底层矩阵要与地面接触，将可燃物湿度球矩阵分别在空旷处、树荫下放置；
步骤4：每个可燃物湿度球两端以电极连接，通过控制器根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级和3种可燃物湿度球的湿度；
步骤5：控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级；
步骤6：将步骤5获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端；
步骤7：通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险等级根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测。
优选的，S1中，选择代表性的树种时，不限于3种，且制作可燃物湿度球时，直径不限于0.5cm、2.5cm、5cm。
优选的，步骤2中，根据实际情况和测量精度要求，不限于3×3的可燃物湿度球矩阵，可以相应扩展和缩减，且多个矩阵可拆解。
优选的，步骤3中，相邻两组矩阵相距5cm以上，相邻两组矩阵之间互不影响，矩阵距离可调整。
一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，包括可燃物湿度球矩阵、控制器和固定架，所述可燃物湿度球矩阵由第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球组成，所述第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球分别设有多组，且第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球相互连接，所述控制器安装在固定架上，所述固定架上设有太阳能电池板。
优选的，所述可燃物湿度球矩阵设有多组，且多组所述可燃物湿度球矩阵呈层叠式设置，相邻两组所述可燃物湿度球矩阵中间部分通过连接杆相互连接，且相邻两组所述可燃物湿度球矩阵的距离大于5cm，位于最底层的可燃物湿度球矩阵与地表接触并通过探针与地表固定。
优选的，所述第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球两端均连接有电极，所述控制器通过导线与电极连接，所述第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球之间的间距大于3cm，且第一可燃物湿度球、第二可燃物湿度球和第三可燃物湿度球的直径分别为0.5cm、2.5cm、5cm。
优选的，还包括服务器、云端和信息发布模块，所述控制器和服务器、云端、信息发布模块电性连接，所述信息发布模块包括WEB和APP。
优选的，所述控制器包括定位模块和通信模块，所述定位模块采用北斗芯片进行定位，所述通信模块包括移动通信和北斗短报文通信。
本发明提供了一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置，具备以下有益效果：
（1）本发明通过采用本地树种制作可燃物湿度球，可以很好的适合本地火险预报，且采用多径级可燃物湿度球矩阵排列，有助于获得多类型、径级可燃物湿度，综合考虑空间排列、径级、树种等的综合影响，比传统的可燃物湿度棒具有更好的精度、可部署性、符合实际情况，保证监测精度高。
（2）本发明通过将可燃物湿度球矩阵与北斗芯片、通信网络整合可以进行区域性大规模部署，进行大区域火险监测，监测范围广，且可以有效弥补通过气象因子间接预报无法实施监测的问题，自动实现火险的实时监测。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的模块图。
图中：1、可燃物湿度球矩阵；2、第一可燃物湿度球；3、第二可燃物湿度球；4、第三可燃物湿度球；5、连接杆；6、探针；7、控制器；8、太阳能电池板；9、固定架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1-2所示，本发明提供一种技术方案：一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，包括如下步骤：
步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的3类树种或灌木，将每种树种或灌木取木材部分，干燥后，制作为0.5cm、2.5cm、5cm直径的3个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
步骤2：将3类3个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成3×3的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离为4cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置；
步骤3：将可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，相邻两组矩阵中间连接，相邻两组矩阵相距5cm，同时多个矩阵可拆解，底层矩阵通过探针可与地面固定，且底层矩阵要与地面接触；
步骤4：每个可燃物湿度球两端以电极连接，通过控制器根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级和3种可燃物湿度球的湿度；
步骤5：控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级；
步骤6：将步骤5获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端；
步骤7：通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测。
实施例2：
一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，包括如下步骤：
步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的4类树种或灌木，将每种树种或灌木取木材部分，干燥后，制作为0.7cm、3cm、6cm、7cm直径的4个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作4个；
步骤2：将4类4个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成4×4的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离为5cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置；
步骤3：将可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，相邻两组矩阵中间连接，相邻两组矩阵相距6cm，同时多个矩阵可拆解，底层矩阵通过探针可与地面固定，且底层矩阵要与地面接触；
步骤4：每个可燃物湿度球两端以电极连接，通过控制器根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中4种径级和4种可燃物湿度球的湿度；
步骤5：控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级；
步骤6：将步骤5获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端；
步骤7：通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测。
实施例3：
一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，包括如下步骤：
步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的5类树种或灌木，将每种树种或灌木取木材部分，干燥后，制作为0.8cm、4cm、6cm、7cm、8cm直径的5个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作5个；
步骤2：将5类5个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成5×5的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离为6cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置；
步骤3：将可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，相邻两组矩阵中间连接，相邻两组矩阵相距7cm，同时多个矩阵可拆解，底层矩阵通过探针可与地面固定，且底层矩阵要与地面接触；
步骤4：每个可燃物湿度球两端以电极连接，通过控制器根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中5种径级和5种可燃物湿度球的湿度；
步骤5：控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级；
步骤6：将步骤5获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端；
步骤7：通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测。
实施例4
一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，包括可燃物湿度球矩阵1、控制器7和固定架9，所述可燃物湿度球矩阵1由第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4组成，所述第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4分别设有多组，且第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4相互连接，所述控制器7安装在固定架9上，所述固定架9上设有太阳能电池板8。
所述可燃物湿度球矩阵1设有多组，且多组所述可燃物湿度球矩阵1呈层叠式设置，相邻两组所述可燃物湿度球矩阵1中间部分通过连接杆5相互连接，且相邻两组所述可燃物湿度球矩阵1的距离大于5cm，位于最底层的可燃物湿度球矩阵1与地表接触并通过探针6与地表固定，可以将多组可燃物湿度球矩阵1进行固定，同时可以通过控制器7对多组可燃物湿度球矩阵1上的可燃物湿度球2的湿度进行探测。
所述第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4两端均连接有电极，所述控制器7通过导线与电极连接，所述第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4之间的间距大于3cm，且第一可燃物湿度球2、第二可燃物湿度球3和第三可燃物湿度球4的直径分别为0.5cm、2.5cm、5cm，可以通过可燃物湿度球电阻变化进行可燃物湿度球湿度探测，且可以对不同直径大小的可燃物湿度球进行探测，探测范围广。
还包括服务器、云端和信息发布模块，所述控制器7和服务器、云端、信息发布模块电性连接，所述信息发布模块包括WEB和APP，可以通过信息发布模块将最终监测到的信息发出。
所述控制器7包括定位模块和通信模块，所述定位模块采用北斗芯片进行定位，所述通信模块包括移动通信和北斗短报文通信，可以通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输。
需要说明的是，一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置，在工作时，可以将多组可燃物湿度球矩阵1进行安装固定，利用太阳能电池板对控制器7进行供电，然后通过控制器7根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中多种径级和多种可燃物湿度球的湿度，同时控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级，并将获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端，通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险等级根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测，本发明监测范围广，可以有效弥补通过气象因子间接预报无法实施监测的问题，自动实现火险的实时监测，便于推广和使用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：在火险待测森林周边选择有代表性的3类树种，将每种树种取木材部分，干燥后，制作为0.5cm、2.5cm、5cm直径的3个木球，为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
步骤2：将3类3个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成3×3的可燃物湿度球矩阵，相邻两组可燃物湿度球之间的距离大于3cm，并将不同直径的可燃物湿度球交错配置；
步骤3：将可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，相邻两组矩阵中间连接，同时多个矩阵可拆解，底层矩阵通过探针可与地面固定，且底层矩阵要与地面接触，将可燃物湿度球矩阵分别在空旷处、树荫下放置；
步骤4：每个可燃物湿度球两端以电极连接，通过控制器根据电极传导回的电信号计算不同类型和径级可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级和3种可燃物湿度球的湿度；
步骤5：控制器连接自动气象站或气象部门实时气象数据，实时获取气象信息，同时根据可燃物湿度球湿度和气象信息确定森林火险等级；
步骤6：将步骤5获取到的信息通过移动通信进行信号传输，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，将可燃物湿度球的湿度信息和气象信息传输到服务器和云端；
步骤7：通过获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和森林火险等级根据地形和位置进行插值，获得区域可燃物湿度和火险分布，并将得到的数据通过WEB和定制的APP进行发布，实现实施监测。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，其特征在于：S1中，选择代表性的树种时，不限于3种，且制作可燃物湿度球时，直径不限于0.5cm、2.5cm、5cm。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，其特征在于：步骤2中，根据实际情况和测量精度要求，不限于3×3的可燃物湿度球矩阵，可以相应扩展和缩减，且多个矩阵可拆解。
4.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法，其特征在于：步骤3中，相邻两组矩阵相距5cm以上，相邻两组矩阵之间互不影响，矩阵距离可调整。
5.一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，其特征在于，包括可燃物湿度球矩阵（1）、控制器（7）和固定架（9），所述可燃物湿度球矩阵（1）由第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）组成，所述第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）分别设有多组，且第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）相互连接，所述控制器（7）安装在固定架（9）上，所述固定架（9）上设有太阳能电池板（8）。
6.根据权利要求5所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，其特征在于：所述可燃物湿度球矩阵（1）设有多组，且多组所述可燃物湿度球矩阵（1）呈层叠式设置，相邻两组所述可燃物湿度球矩阵（1）中间部分通过连接杆（5）相互连接，且相邻两组所述可燃物湿度球矩阵（1）的距离大于5cm，位于最底层的可燃物湿度球矩阵（1）与地表接触并通过探针（6）与地表固定。
7.根据权利要求5所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，其特征在于：所述第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）两端均连接有电极，所述控制器（7）通过导线与电极连接，所述第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）之间的间距大于3cm，且第一可燃物湿度球（2）、第二可燃物湿度球（3）和第三可燃物湿度球（4）的直径分别为0.5cm、2.5cm、5cm。
8.根据权利要求5所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，其特征在于：还包括服务器、云端和信息发布模块，所述控制器（7）和服务器、云端、信息发布模块电性连接，所述信息发布模块包括WEB和APP。
9.根据权利要求8所述的一种可扩展球式矩阵森林火险监测装置，其特征在于：所述控制器（7）包括定位模块和通信模块，所述定位模块采用北斗芯片进行定位，所述通信模块包括移动通信和北斗短报文通信。
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Publications (1)
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| CN202010951617.7A Pending CN112034536A (zh) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | 一种可扩展球式矩阵森林火险监测方法和装置 |
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2020
- 2020-09-11 CN CN202010951617.7A patent/CN112034536A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100091 No. 2 east mansion, Beijing, Haidian District Applicant after: Institute of forest ecological environment and nature conservation, Chinese Academy of Forestry Sciences Address before: 100089 No.2 dongxiaofu, Haidian District, Beijing Applicant before: INSTITUTE OF FOREST ECOLOGY ENVIRONMENT AND PROTECTION, CHINESE ACADEMY OF FORESTRY |
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| CB02 | Change of applicant information |