CN113111518B - 一种基于物联网的火灾仿真处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的火灾仿真处理方法，涉及安防仿真方法，解决了现有的林火蔓延确定方法采用单一的计算方法的问题。本发明包括火场模型依据林场的植被类型、地形趋向和实时风力因素，对林场进行三维空间建模并拆分为属性一致的单元块；火场模型对每一个单元块采集火情蔓延因子，依据多个蔓延因子利用数理统计方法进行多元线性回归，采集当前单元块实时的火情蔓延因子，拟合每个单元块的线性回归函数，生成目标林场的火场模型超参数和多元曲线簇。本发明运用简化的林火蔓延模型,并结合林火宏观扩散的特征,能够对火灾灾情的发展进行快速研判。

Description

一种基于物联网的火灾仿真处理方法
技术领域
本发明涉及安防仿真方法，具体涉及一种基于物联网的火灾仿真处理方法。
背景技术
对森林火灾的预判不准确问题；森林火灾不仅给国家和人民财产造成巨大的损失，而且破坏生态系统，降低土壤肥度，造成水土流失、泥石流等自然灾害。在发现火灾时，尽早的控制火情，避免其恶化，就需要科学有效的预测火情的发展，提前做好安排部署，以有效的控制火情。由于森林火灾存在时间性、空间性和随机性，因此，需要对林火行为进行智能预测，结合火情发生地的温度、湿度、风速、风向、地形地貌等因数，进行林火蔓延分析。
现有的林火蔓延确定方法采用单一的计算方法，忽略了火场不同的环境和要素，导致计算结果的参考意义不大，失去蔓延分析应有的分析支撑作用，急需改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的林火蔓延确定方法采用单一的计算方法，本发明提供了解决上述问题的一种基于物联网的火灾仿真处理方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于物联网的火灾仿真处理方法，包括如下步骤：
S1：在火场模型中导入目标林场的环境数据；
S2：火场模型依据林场的植被类型、地形趋向和实时风力因素，对林场进行三维空间建模并拆分为属性一致的单元块；
S3：火场模型对每一个单元块采集火情蔓延因子，依据多个蔓延因子利用数理统计方法进行多元线性回归，确定当前单元块实时的火情蔓延因子系数，拟合每个单元块的线性回归函数，生成目标林场的火场模型超参数和多元曲线簇；
S4：导入可燃物类型，每个可燃物类型对应一个多元曲线簇，并导入目标林场的火点进行火迹计算，生成目标林场的动态热力图。
进一步地，对每个单元块的临界面，进行邻域内的非线性边缘拟合，每个单元块生成六个边缘相关函数并计入多元曲线簇。
进一步地，还包括依据目标林场的动态热力图和可燃物类型，对应生成安防策略，所述安防策略计入目标林场区域的消防人员到场期望时间。
进一步地，S1中的目标林场的环境数据包括目标林场的植被分层结构、土质含水率、相对湿度、地下和地上可燃物分布和地下可燃物厚度，S2中的地形趋向依据林场的地势走向划分为平地和山坡，并将地形趋向图在极值点进行分段处理，拆分为多个坡体，坡体包括上坡体和下坡体。
进一步地，所述实时风力因素包括空间风向和风速，导入气象站数据，监测实时风向差值并预测风力趋势。
进一步地，还包括在火场模型中导入目标林场的区域内电网分布，设置邻近电网安全距离的边缘预警阈值，当林场的火迹目标邻近电网，对比预警阈值与邻近电网的火点温度数值，判断邻近电网的火点温度趋势超过预警阈值则进行提前进行报警。
本发明的技术方案，依据植被类型、地形对目标林场进行区域划分，又依据区域网格内的风速、可燃物含水率、大气温度、相对湿度等，对林场在竖直方向进行分层，最终，划分林场为多个可执行的单元块，每个单元块加载火场模型，进行初步林火蔓延范围抖动估计的同时，还依据多种传感器设备和空间遥感影像、气象预报信息，简化林火蔓延模型，生成基于气象预报信息、风向、风速的USDA蔓延模型，其中，USDA蔓延模型还加入影响火情的因子的扰动，并对每个单元块进行多元线性回归，导出1～3个在当前单元块、当前时刻的最具影响力的环境因子，包括坡度、风向、植被类型、风速、含水率、大气温度、植被厚度等，单元块之间进行边缘拟合，最终计算得到优化后整个林场的曲线簇；
导入林场内可燃物的类型和火点数据，生成目标林场实时抖动的热力图。
其中，传感器数据、遥感卫星数据联合气象塔台预测数据、林场环境数据等多种因素相互影响，本申请的模型调度上述数据并优化出当前权值占比大的几个因素作为主要参考，细化区域模型的搭建，对每个小的单元块进行权值因素计算，最后综合所有小的单元块形成相关联的曲线簇。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明运用简化的林火蔓延模型,并结合林火宏观扩散的特征,能够对火灾灾情的发展进行快速研判。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
一种基于物联网的火灾仿真处理方法，包括如下步骤：
S1：在火场模型中导入目标林场的环境数据；
S2：火场模型依据林场的植被类型、地形趋向和实时风力因素，对林场进行三维空间建模并拆分为属性一致的单元块；
S3：火场模型对每一个单元块采集火情蔓延因子，依据多个蔓延因子利用数理统计方法进行多元线性回归，确定当前单元块实时的火情蔓延因子系数，拟合每个单元块的线性回归函数，生成目标林场的火场模型超参数和多元曲线簇；
S4：导入可燃物类型，每个可燃物类型对应一个多元曲线簇，并导入目标林场的火点进行火迹计算，生成目标林场的动态热力图。
进一步地，对每个单元块的临界面，进行邻域内的非线性边缘拟合，每个单元块生成六个边缘相关函数并计入多元曲线簇。
进一步地，还包括依据目标林场的动态热力图和可燃物类型，对应生成安防策略，所述安防策略计入目标林场区域的消防人员到场期望时间。
进一步地，S1中的目标林场的环境数据包括目标林场的植被分层结构、土质含水率、相对湿度、地下和地上可燃物分布和地下可燃物厚度，S2中的地形趋向依据林场的地势走向划分为平地和山坡，并将地形趋向图在极值点进行分段处理，拆分为多个坡体，坡体包括上坡体和下坡体。
进一步地，所述实时风力因素包括空间风向和风速，导入气象站数据，监测实时风向差值并预测风力趋势。
进一步地，还包括在火场模型中导入目标林场的区域内电网分布，设置邻近电网安全距离的边缘预警阈值，当林场的火迹目标邻近电网，对比预警阈值与邻近电网的火点温度数值，判断邻近电网的火点温度趋势超过预警阈值则进行提前进行报警。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在火场模型中导入目标林场的环境数据；
S2：火场模型依据林场的植被类型、地形趋向和实时风力因素，对林场进行三维空间建模并拆分为属性一致的单元块；
S3：火场模型对每一个单元块采集火情蔓延因子，依据多个蔓延因子利用数理统计方法进行多元线性回归，采集当前单元块实时的火情蔓延因子，拟合每个单元块的线性回归函数，生成目标林场的火场模型超参数和多元曲线簇；
S4：导入可燃物类型，每个可燃物类型对应一个多元曲线簇，并导入目标林场的火点进行火迹计算，生成目标林场的动态热力图。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，对每个单元块的临界面，进行邻域内的非线性边缘拟合，每个单元块生成六个边缘相关函数并计入多元曲线簇。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，还包括依据目标林场的动态热力图和可燃物类型，对应生成安防策略，所述安防策略计入目标林场区域的消防人员到场期望时间。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，S1中的目标林场的环境数据包括目标林场的植被分层结构、土质含水率、相对湿度、地下和地上可燃物分布和地下可燃物厚度，S2中的地形趋向依据林场的地势走向划分为平地和山坡，并将地形趋向图在极值点进行分段处理，拆分为多个坡体，坡体包括上坡体和下坡体。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，所述实时风力因素包括空间风向和风速，导入气象站数据，监测实时风向差值并预测风力趋势。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的火灾仿真处理方法，其特征在于，还包括在火场模型中导入目标林场的区域内电网分布，设置邻近电网安全距离的边缘预警阈值，当林场的火迹目标邻近电网，对比预警阈值与邻近电网的火点温度数值，判断邻近电网的火点温度趋势超过预警阈值则进行提前进行报警。
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