CN112040007A - 一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置 - Google Patents

一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置，包括控制器、监测端、接收端和发布端，所述监测端与控制器连接，所述控制器将检测结果传输到接收端，所述接收端用于对控制器的检测结果并结合气象数据进行计算，所述接收端将结果传输到发布端，所述监测端由可燃物湿度球矩阵组成，所述可燃物湿度球矩阵设有多层，且可燃物湿度球矩之间上下叠加设置，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地下火险监测，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。

Description

一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置
技术领域
本发明涉及火险监测技术领域，具体为一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置。
背景技术
地下火险预测是火险预测的难点之一，传统火险预测是进行林火管理的重要环节，从以天气要素做简单的森林火险预测，逐渐向综合性森林火险预报、林火发生预报和火行为预报等方向发展，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。目前发布的《全国森林火险天气等级》仍然以气象因子为主进行气象火险预报。
且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采用称重、烘干等方法，或者采用湿度棒的方法，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，同时，称重受外界条件影响比较大，称重过程采样时间频率受称重仪器的敏感影响比较大。也有根据木材电阻变化进行木材湿度评估的方法，但没有方便可靠的湿度传感器的制作方案和部署方案，并且无法组网进行大规模部署，尚无用于火险监测的矩阵式可燃物湿度球的方案和部署方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置，以解决上述背景技术中的问题。
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地下火险监测方法和装置，包括控制器、监测端、处理端和发布端，所述监测端与控制器连接，且监测端埋设在地下，所述控制器将检测结果传输到处理端，所述处理端用于对控制器的检测结果并结合气象数据进行计算，所述处理端将数据传输到发布端内，所述监测端由可燃物湿度球矩阵组成，所述可燃物湿度球矩阵设有多层，且可燃物湿度球矩之间上下叠加设置，所述可燃物湿度球矩阵的中间连接，所述处理端包括服务器和云端，所述发布端包括WEB和定制的APP。
优选的，所述控制器内安装有北斗定位芯片和通信单元，所述通信单元内包括移动通信、北斗短报文传输方式。
优选的，所述可燃物湿度球矩阵由多组可燃物湿度球矩形排列组成，且每个可燃物湿度球两端以电极连接，相邻之间的可燃物湿度球之间通过绝缘物连接。
优选的，所述控制器的电源与太阳能发电板电性连接。
优选的，所述可燃物湿度球的直径不同，且每层可燃物湿度球矩阵内的不同直径可燃物湿度球交错配置。
一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，包括如下步骤：
S1、制作可燃物湿度球：在火险待测林区选择有代表性的3类树种，不限于3种，例如，在大兴安岭林区选择落叶松、白桦、樟子松三种树种，不同区域可以选择不同树种，每种树种取木材部分，将其干燥后，制作5cm、7.5cm、10cm直径的3个木球，命名为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
S2、制作可燃物湿度球矩阵：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，可燃物湿度球距离大于3cm，其中，可以根据实际情况和测量精度要求，进行扩展和缩减，以可燃物湿度球湿度互相不影响为限，可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，并将可燃物湿度球矩阵中间连接，同时多个可燃物湿度球矩阵之间可以拆解，可燃物湿度球矩阵之间相距5cm以上；
S3、埋设可燃物湿度球矩阵：将可燃物湿度球矩阵埋于地下，顶层可燃物湿度球矩阵与地面齐平，可分别测取地下0cm、5cm和10cm深度地下可燃物湿度，根据实际需要可以通过调整可燃物湿度球矩阵间距，测取不同深度地下可燃物湿度；
S4、导回湿度数据：根据每个可燃物湿度球两端的电极传导回的电信号计算不同类型和径级地下可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级3种可燃物湿度球的湿度；
S5、预测地下火险等级：控制器内的系统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，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，根据可燃物湿度球和实时气象数据确定地下火险等级；
S6、预测地下火险火险分布：根据获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和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，并将数据通过WEB和定制的APP进行发布。
优选的，可燃物湿度球的湿度信息和气象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。
优选的，在火险待测林区选择有代表性的3类树种，但不限于3种，可燃物湿度球的直径不限于5cm、7.5cm、10cm，可燃物湿度球矩阵不限于3×3。
优选的，可燃物湿度球由具有代表性的3类树种制作，也选择其他木材或合成材料代替。
本发明提供了一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法和装置，具备以下有益效果：
（1）本发明通过采用采用本地树种制作可燃物湿度球，可以很好的适合本地地下火险监测，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。
（2）本发明利用可燃物湿度球的电阻变化计算湿度信息，在结合天气数据确定地下火险等级，解决了实际中地下火险监测的难题，可燃物湿度球矩阵与北斗定位芯片、通信网络整合可以进行区域性大规模部署，进行大区域火险预测，且减少人工投入，得到的信息更加准确。
附图说明
图1为本发明的地下火险预测装置结构示意图；
图2为本发明的控制器结构示意图。
图中：1、控制器；2、监测端；3、可燃物湿度球；4、绝缘物；5、太阳能发电板；6、处理端；7、发布端；8、北斗定位芯片；9、通信单元。
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地下火险监测方法和装置，包括控制器1、监测端2、处理端6和发布端7，所述监测端2与控制器1连接，且监测端2埋设在地下，所述控制器1将检测结果传输到处理端6，所述处理端6用于对控制器1的检测结果并结合气象数据进行计算，所述处理端6将数据传输到发布端7内，所述监测端2由可燃物湿度球矩阵组成，所述可燃物湿度球矩阵设有多层，且可燃物湿度球矩之间上下叠加设置，所述可燃物湿度球矩阵的中间连接，所述处理端6包括服务器和云端，所述发布端7包括WEB和定制的APP。
优选的，所述控制器1内安装有北斗定位芯片8和通信单元9，所述通信单元9内包括移动通信、北斗短报文传输方式。
优选的，所述可燃物湿度球矩阵由多组可燃物湿度球3矩形排列组成，且每个可燃物湿度球3两端以电极连接，相邻之间的可燃物湿度球3之间通过绝缘物4连接。
优选的，所述控制器1的电源与太阳能发电板5电性连接。
优选的，所述可燃物湿度球3的直径不同，且每层可燃物湿度球矩阵内的不同直径可燃物湿度球3交错配置。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，包括如下步骤：
S1、制作可燃物湿度球：在火险待测林区选择有代表性的3类树种，例如，在大兴安岭林区选择落叶松、白桦、樟子松三种树种，不同区域可以选择不同树种，每种树种取木材部分，将其干燥后，制作5cm、7.5cm、10cm直径的3个木球，命名为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
S2、制作可燃物湿度球矩阵：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，可燃物湿度球距离大于3cm，其中，可以根据实际情况和测量精度要求，进行扩展和缩减，以可燃物湿度球湿度互相不影响为限，可燃物湿度球矩阵制作三层，并将可燃物湿度球矩阵中间连接，同时多个可燃物湿度球矩阵之间可以拆解，可燃物湿度球矩阵之间相距5cm以上；
S3、埋设可燃物湿度球矩阵：将可燃物湿度球矩阵埋于地下，顶层可燃物湿度球矩阵与地面齐平，可分别测取地下0cm、5cm和10cm深度地下可燃物湿度，根据实际需要可以通过调整可燃物湿度球矩阵间距，测取不同深度地下可燃物湿度；
S4、导回湿度数据：根据每个可燃物湿度球两端的电极传导回的电信号计算不同类型和径级地下可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级3种可燃物湿度球的湿度；
S5、预测地下火险等级：控制器内的系统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，可燃物湿度球的湿度信息和气象信息通过移动通信将数据传输到服务器和云端，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，根据可燃物湿度球和实时气象数据确定地下火险等级；
S6、预测地下火险火险分布：根据获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和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，并将数据通过WEB和定制的APP进行发布。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，包括如下步骤：
S1、制作可燃物湿度球：在火险待测林区选择有代表性的4类树种，不同区域可以选择不同树种，每种树种取木材部分，将其干燥后，制作5cm、7.5cm、10cm直径的3个木球，命名为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
S2、制作可燃物湿度球矩阵：将4类3个径级的可燃物湿度球以绝缘体连接成4×3的可燃物湿度球矩阵，可燃物湿度球距离大于3cm，其中，可以根据实际情况和测量精度要求，进行扩展和缩减，以可燃物湿度球湿度互相不影响为限，可燃物湿度球矩阵制作两层，并将可燃物湿度球矩阵中间连接，同时多个可燃物湿度球矩阵之间可以拆解，可燃物湿度球矩阵之间相距5cm以上；
S3、埋设可燃物湿度球矩阵：将可燃物湿度球矩阵埋于地下，顶层可燃物湿度球矩阵与地面齐平，可分别测取地下0cm、10cm和15cm深度地下可燃物湿度，根据实际需要可以通过调整可燃物湿度球矩阵间距，测取不同深度地下可燃物湿度；
S4、导回湿度数据：根据每个可燃物湿度球两端的电极传导回的电信号计算不同类型和径级地下可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级4种可燃物湿度球的湿度；
S5、预测地下火险等级：控制器内的系统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，可燃物湿度球的湿度信息和气象信息通过移动通信将数据传输到服务器和云端，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，根据可燃物湿度球和实时气象数据确定地下火险等级；
S6、预测地下火险火险分布：根据获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和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，并将数据通过WEB和定制的APP进行发布。
实施例4
本发明提供一种技术方案：一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，包括如下步骤：
S1、制作可燃物湿度球：在火险待测林区选择有代表性的3类树种，例如，在大兴安岭林区选择落叶松、白桦、樟子松三种树种，不同区域可以选择不同树种，每种树种取木材部分，将其干燥后，制作7cm、9.5cm、12cm直径的3个木球，命名为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
S2、制作可燃物湿度球矩阵：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，可燃物湿度球距离大于3cm，其中，可以根据实际情况和测量精度要求，进行扩展和缩减，以可燃物湿度球湿度互相不影响为限，可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，并将可燃物湿度球矩阵中间连接，同时多个可燃物湿度球矩阵之间可以拆解，可燃物湿度球矩阵之间相距5cm以上；
S3、埋设可燃物湿度球矩阵：将可燃物湿度球矩阵埋于地下，顶层可燃物湿度球矩阵与地面齐平，可分别测取地下0cm、5cm和10cm深度地下可燃物湿度，根据实际需要可以通过调整可燃物湿度球矩阵间距，测取不同深度地下可燃物湿度；
S4、导回湿度数据：根据每个可燃物湿度球两端的电极传导回的电信号计算不同类型和径级地下可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级3种可燃物湿度球的湿度；
S5、预测地下火险等级：控制器内的系统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，可燃物湿度球的湿度信息和气象信息通过移动通信将数据传输到服务器和云端，对于无手机信号的，采用北斗短报文进行信号传输，根据可燃物湿度球和实时气象数据确定地下火险等级；
S6、预测地下火险火险分布：根据获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和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，并将数据通过WEB和定制的APP进行发布。
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地下火险监测装置，其特征在于，包括控制器（1）、监测端（2）、处理端（6）和发布端（7），所述监测端（2）与控制器（1）连接，且监测端（2）埋设在地下，所述控制器（1）将检测结果传输到处理端（6），所述处理端（6）用于对控制器（1）的检测结果并结合气象数据进行计算，所述处理端（6）将数据传输到发布端（7）内，所述监测端（2）由可燃物湿度球矩阵组成，所述可燃物湿度球矩阵设有多层，且可燃物湿度球矩之间上下叠加设置，所述可燃物湿度球矩阵的中间连接，所述处理端（6）包括服务器和云端，所述发布端（7）包括WEB和定制的APP。
2.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测装置，其特征在于：所述控制器（1）内安装有北斗定位芯片（8）和通信单元（9），所述通信单元（9）内包括移动通信、北斗短报文传输方式。
3.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测装置，其特征在于：所述可燃物湿度球矩阵由多组可燃物湿度球（3）矩形排列组成，且每个可燃物湿度球（3）两端以电极连接，相邻之间的可燃物湿度球（3）之间通过绝缘物（4）连接。
4.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测装置，其特征在于：所述控制器（1）的电源与太阳能发电板（5）电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测装置，其特征在于：所述可燃物湿度球（3）的直径不同，且每层可燃物湿度球矩阵内的不同直径可燃物湿度球（3）交错配置。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制作可燃物湿度球：在火险待测林区选择有代表性的3类树种，不限于3种，例如，在大兴安岭林区选择落叶松、白桦、樟子松三种树种，不同区域可以选择不同树种，每种树种取木材部分，将其干燥后，制作5cm、7.5cm、10cm直径的3个木球，命名为可燃物湿度球，每个径级制作3个；
S2、制作可燃物湿度球矩阵：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，可燃物湿度球距离大于3cm，其中，可以根据实际情况和测量精度要求，进行扩展和缩减，以可燃物湿度球湿度互相不影响为限，可燃物湿度球矩阵制作一层、两层或多层，并将可燃物湿度球矩阵中间连接，同时多个可燃物湿度球矩阵之间可以拆解，可燃物湿度球矩阵之间相距5cm以上；
S3、埋设可燃物湿度球矩阵：将可燃物湿度球矩阵埋于地下，顶层可燃物湿度球矩阵与地面齐平，可分别测取地下0cm、5cm和10cm深度地下可燃物湿度，根据实际需要可以通过调整可燃物湿度球矩阵间距，测取不同深度地下可燃物湿度；
S4、导回湿度数据：根据每个可燃物湿度球两端的电极传导回的电信号计算不同类型和径级地下可燃物湿度球湿度，自动计算林中3种径级3种可燃物湿度球的湿度；
S5、预测地下火险等级：控制器内的系统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，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，根据可燃物湿度球和实时气象数据确定地下火险等级；
S6、预测地下火险火险分布：根据获得的可燃物湿度球的湿度、气象信息和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，并将数据通过WEB和定制的APP进行发布。
7.根据权利要求6所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，其特征在于：可燃物湿度球的湿度信息和气象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。
8.根据权利要求6所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，其特征在于：在火险待测林区选择有代表性的3类树种，但不限于3种，可燃物湿度球的直径不限于5cm、7.5cm、10cm，可燃物湿度球矩阵不限于3×3。
9.根据权利要求6所述的一种可扩展球式矩阵地下火险监测方法，其特征在于：可燃物湿度球由具有代表性的3类树种制作，也选择其他木材或合成材料代替。
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CN113064219A (zh) * 2021-03-18 2021-07-02 神华神东煤炭集团有限责任公司 小气候要素同步采集装置、采集方法及电子设备

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