CN115253116A - 一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统 - Google Patents

一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，涉及自然感知系统技术领域。该一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，包括以下步骤：S1.探针设置，包括制作探针和制作贴片，其中探针为可导电抗腐蚀金属或碳棒，贴片为可导电抗腐蚀金属或碳薄膜；S2.与植物建立连接，其步骤如下：S2.1.将探针刺入植物体，与植物根、树干、枝等器官和组织连接；S2.2.将植物接合部位韧皮部裸露，将贴片与植物提根、树干、枝等韧皮部连接，同时将贴片与植物叶片连接。通过对森林感知和多通道分布式植物微电流传感系统，建立基于森林感知的雷击火全域感知体系，建立基于感知图谱的全域多因素成像体系，实现森林雷击火感知信息的可视化。

Description

一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统
技术领域
本发明涉及自然感知系统技术领域，具体为一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统。
背景技术
感知是人类和不同生命体获取外界信息和支撑生命活动的基础，也是物联网获取外界信息和驱动信息流的的基础，感知融合于人类的一切生产实践和生命活动。当前对自然环境的感知过程向智能感知发展，目标是形成“天、空、地、网”一体化智能感知能力，建立全要素、多尺度、多层级、全域覆盖的自然资源智能感知网络。
由于植物静止的特性，演化出基于物理、化学防御措施来阻止食草动物并修复受损组织的机制。表现为植物中的活性氧、电信号和细胞溶质浓度等的变化，是形成受损部位防御反应和系统防御反应信号网络的重要组成部分。植物体内存在着极其微弱的生物电流，当遭受侵入或伤害时，其生物电流就会出现异常。随着植物可穿戴式传感器、柔性传感器、智能传感器、可侵入电极等技术的发展为更精确测定植物体内电流变化提供了技术基础。
一切生命和物质都是天然的传感器，是自体感知和信息解译融合一体的自然感知器，然而，如何获取其中的信息，理解并利用其中的信息，我们仍然所知不多。基于森林自然感知过程进行感知的研究，从森林自身的角度来感知森林和火灾发生发展过程，让森林告诉我们答案。研究基于森林自然感知过程进行识别森林中发生的事件，这种感知需要建立感知信息和森林火灾知识之间的映射关系。植物电信号是一种在植物组织间信息传递中起着重要作用的生理信号,它可以反映植物生长发育、营养状况和外部环境的变化。由于森林自身的生理和环境信息噪声使得难以解译出有效信息，需要筛选对森林火灾敏感物种，建立感知图谱，基于大数据和人工智能建立高敏识别模型。
基于森林自然感知过程进行感知的研究，从森林自身的角度来感知森林和雷击火发生发展过程，让森林告诉我们答案，研究基于森林自然感知过程进行识别森林中发生的事件，这种感知需要建立感知信息和雷击火灾知识之间的映射关系。本发明专利属于全新的思路和原创性思想，目前没有这方面的公开专利。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，解决了午饭通过森林中植物的感知传递森林中发生事件的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，包括以下步骤：
S1.探针设置，包括制作探针和制作贴片，其中探针为可导电抗腐蚀金属或碳棒，贴片为可导电抗腐蚀金属或碳薄膜；
S2.与植物建立连接，其步骤如下：
S2.1.将探针刺入植物体，与植物根、树干、枝等器官和组织连接；
S2.2.将植物接合部位韧皮部裸露，将贴片与植物提根、树干、枝等韧皮部连接，同时将贴片与植物叶片连接；
S2.3.探针和贴片通过导线与电流计量终端连接，计算机中绘制虚拟植物，与实体植物对应，植物体每个位置电流变化会实时在计算机中的虚拟植物上显示；
S3.建立植物库和虚拟森林，包括建立与显示对应的虚拟森林，虚拟森林中的虚拟植物库对应森林中对应的植物体；
S4.信号通道设置，通过将主机连接多路住信号，每个主信号有多个支信号，其中每个主信号对应一颗植物，每个支信号对应一颗植物上的一个器官或者组织，其中一路主信号连接大地，用来获取大地的电信号；
S5.主机设置，通过在主机安装定位芯片，主要用于记录经纬度，采用手机信号或者北斗短报文通信，同时主机内部设有存储芯片，可对植物电信号进行存储，整体采用太阳能供电或者蓄电池进行供电；
S6.雷击火标准学习场设置，其中场地中设置有大气电场仪、大地电场仪、闪电定位仪、自动气象站以及红外和可见光视频监控，用大气电场仪同时监测大气静电场；用大地电场仪同时监测大地电场；用闪电定位仪自动记录发生闪电的位置、强度、持续时间、波形等，同时记录闪电信号涟漪；用红外和可见光视频监控监测火灾事件，火灾发生时，获得火灾涟漪；同时控制场地，建立信号库，记录闪电和火灾信号，记录电信号变化，用自动气象站同时记录气象、土壤温湿度等信息，记录事件和电信号对应的信号库，建立不同事件的信号库，同时记录不同植物体对事件反应得敏感性，选择敏感性的植物作为感知体和备用感知体，也可针对不同植物的敏感性进行归一化处理，也可对敏感植物进行克隆育苗；
S7.雷击火信号库建立和敏感植物选取，同步记录事件和电信号，建立事件和信号匹配的信号库，根据不同的事件建立不同事件的信号库，同步记录背景信号库，用于剔除背景信号和增强事件信号，同时记录不同植物体对事件反应的敏感性，选择敏感性的植物作为感知体，可针对不同植物的敏感性进行归一处理，可对敏感植物进行克隆育苗；
S8.雷击火信号库设置，雷击火事件产生相应的信号和事件涟漪，包括植被含水率、雷电、火灾等影响，根据信号库中的植物电信号库，识别和确认不同的事件，通过不同信号变化和事件涟漪识别不同的事件；
S9.雷击火森林感知网络设置，其具体操作步骤如下：
S9.1.野外布置观察场；
S9.2.根据需要感知的范围，在森林中按一定空间间隔设置成感知矩阵；
S9.3.可根据需要种植对不同事件敏感的植物体；
S9.4.按一定的空间布局布置主机、信号探针和贴片；
S9.5.获得场地中电信号的空间布局；
S9.6.建立与现实森林对应的虚拟森林；
S10.雷击火事件感知和识别，在不同的事件发生时，获得不同的事件涟漪，不同的信号涟漪代表不同的事件，对应不同的波形，雷电发生时，获得雷电涟漪；干旱和雷电同时发生时，可进行雷击火预警；火灾发生时，获得火灾涟漪；不同的事件，获得不同的事件涟漪和波形，涟漪信号通过主机和无线网络传送回系统平台，通过平台计算涟漪信号时间、强度、范围、幅度等涟漪属性，随后根据涟漪属性确定事件属性；
S11.事件响应，其应对的具体步骤如下：
S11.1.建立无人机自动机库，无人机自动机场距离30分钟之内；
S11.2.获得火灾的经纬度；
S11.3.根据涟漪的强度和信号的消融程度获得火场的大小和火强度；
S11.4.根据火场的需求，无人机自动机场释放无人机集群，自动灭火；
S11.5.根据事件性质，将事件信息发送到响应机构和有关部门；
S12.根据S11步骤中可采用采样人工或无人机、无人车、智能机器人等相应的应对措施。
优选的，根据S1步骤中探针和贴片可采用接触式或感应式。
（三）有益效果
本发明提供了一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统。具备以下有益效果：
1、本发明中，通过建立雷电和雷击火事件与植物电流信号的关系，以此为切入点逐步建立雷击火事件信息和植物电信号的感知图谱,将为后续植物电信号与雷击火的关系模型的建立奠定基础。
2、本发明中，通过对森林感知和多通道分布式植物微电流传感系统，建立基于森林感知的雷击火全域感知体系，建立基于感知图谱的全域多因素成像体系，实现森林雷击火感知信息的可视化。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明实施例提供一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，包括以下步骤：
S1.探针设置，包括制作探针和制作贴片，其中探针为可导电抗腐蚀金属或碳棒，贴片为可导电抗腐蚀金属或碳薄膜；
S2.与植物建立连接，其步骤如下：
S2.1.将探针刺入植物体，与植物根、树干、枝等器官和组织连接；
S2.2.将植物接合部位韧皮部裸露，将贴片与植物提根、树干、枝等韧皮部连接，同时将贴片与植物叶片连接；
S2.3.探针和贴片通过导线与电流计量终端连接，计算机中绘制虚拟植物，与实体植物对应，植物体每个位置电流变化会实时在计算机中的虚拟植物上显示；
S3.建立植物库和虚拟森林，包括建立与显示对应的虚拟森林，虚拟森林中的虚拟植物库对应森林中对应的植物体；
S4.信号通道设置，通过将主机连接多路住信号，每个主信号有多个支信号，其中每个主信号对应一颗植物，每个支信号对应一颗植物上的一个器官或者组织，其中一路主信号连接大地，用来获取大地的电信号；
S5.主机设置，通过在主机安装定位芯片，主要用于记录经纬度，采用手机信号或者北斗短报文通信，同时主机内部设有存储芯片，可对植物电信号进行存储，整体采用太阳能供电或者蓄电池进行供电；
S6.雷击火标准学习场设置，其中场地中设置有大气电场仪、大地电场仪、闪电定位仪、自动气象站以及红外和可见光视频监控，用大气电场仪同时监测大气静电场；用大地电场仪同时监测大地电场；用闪电定位仪自动记录发生闪电的位置、强度、持续时间、波形等，同时记录闪电信号涟漪；用红外和可见光视频监控监测火灾事件，火灾发生时，获得火灾涟漪；同时控制场地，建立信号库，记录闪电和火灾信号，记录电信号变化，用自动气象站同时记录气象、土壤温湿度等信息，记录事件和电信号对应的信号库，建立不同事件的信号库，同时记录不同植物体对事件反应得敏感性，选择敏感性的植物作为感知体和备用感知体，也可针对不同植物的敏感性进行归一化处理，也可对敏感植物进行克隆育苗；
S7.雷击火信号库建立和敏感植物选取，同步记录事件和电信号，建立事件和信号匹配的信号库，根据不同的事件建立不同事件的信号库，同步记录背景信号库，用于剔除背景信号和增强事件信号，同时记录不同植物体对事件反应的敏感性，选择敏感性的植物作为感知体，可针对不同植物的敏感性进行归一处理，可对敏感植物进行克隆育苗；
S8.雷击火信号库设置，雷击火事件产生相应的信号和事件涟漪，包括植被含水率、雷电、火灾等影响，根据信号库中的植物电信号库，识别和确认不同的事件，通过不同信号变化和事件涟漪识别不同的事件；
S9.雷击火森林感知网络设置，其具体操作步骤如下：
S9.1.野外布置观察场；
S9.2.根据需要感知的范围，在森林中按一定空间间隔设置成感知矩阵；
S9.3.可根据需要种植对不同事件敏感的植物体；
S9.4.按一定的空间布局布置主机、信号探针和贴片；
S9.5.获得场地中电信号的空间布局；
S9.6.建立与现实森林对应的虚拟森林；
S10.雷击火事件感知和识别，在不同的事件发生时，获得不同的事件涟漪，不同的信号涟漪代表不同的事件，对应不同的波形，雷电发生时，获得雷电涟漪；干旱和雷电同时发生时，可进行雷击火预警；火灾发生时，获得火灾涟漪；不同的事件，获得不同的事件涟漪和波形，涟漪信号通过主机和无线网络传送回系统平台，通过平台计算涟漪信号时间、强度、范围、幅度等涟漪属性，随后根据涟漪属性确定事件属性；
S11.事件响应，其应对的具体步骤如下：
S11.1.建立无人机自动机库，无人机自动机场距离30分钟之内；
S11.2.获得火灾的经纬度；
S11.3.根据涟漪的强度和信号的消融程度获得火场的大小和火强度；
S11.4.根据火场的需求，无人机自动机场释放无人机集群，自动灭火；
S11.5.根据事件性质，将事件信息发送到响应机构和有关部门；
S12.根据S11步骤中可采用采样人工或无人机、无人车、智能机器人等相应的应对措施。
根据S1步骤中探针和贴片可采用接触式或感应式。
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 (2)

1.一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1.探针设置，包括制作探针和制作贴片，其中探针为可导电抗腐蚀金属或碳棒，贴片为可导电抗腐蚀金属或碳薄膜；
S2.与植物建立连接，其步骤如下：
S2.1.将探针刺入植物体，与植物根、树干、枝等器官和组织连接；
S2.2.将植物接合部位韧皮部裸露，将贴片与植物提根、树干、枝等韧皮部连接，同时将贴片与植物叶片连接；
S2.3.探针和贴片通过导线与电流计量终端连接，计算机中绘制虚拟植物，与实体植物对应，植物体每个位置电流变化会实时在计算机中的虚拟植物上显示；
S3.建立植物库和虚拟森林，包括建立与显示对应的虚拟森林，虚拟 森林中的虚拟植物库对应森林中对应的植物体；
S4.信号通道设置，通过将主机连接多路住信号，每个主信号有多个支信号，其中每个主信号对应一颗植物，每个支信号对应一颗植物上的一个器官或者组织，其中一路主信号连接大地，用来获取大地的电信号；
S5.主机设置，通过在主机安装定位芯片，主要用于记录经纬度，采用手机信号或者北斗短报文通信，同时主机内部设有存储芯片，可对植物电信号进行存储，整体采用太阳能供电或者蓄电池进行供电；
S6.雷击火标准学习场设置，其中场地中设置有大气电场仪、大地电场仪、闪电定位仪、自动气象站以及红外和可见光视频监控，用大气电场仪同时监测大气静电场；用大地电场仪同时监测大地电场；用闪电定位仪自动记录发生闪电的位置、强度、持续时间、波形等，同时记录闪电信号涟漪；用红外和可见光视频监控监测火灾事件，火灾发生时，获得火灾涟漪；同时控制场地，建立信号库，记录闪电和火灾信号，记录电信号变化，用自动气象站同时记录气象、土壤温湿度等信息，记录事件和电信号对应的信号库，建立不同事件的信号库，同时记录不同植物体对事件反应得敏感性，选择敏感性的植物作为感知体和备用感知体，也可针对不同植物的敏感性进行归一化处理，也可对敏感植物进行克隆育苗；
S7.雷击火信号库建立和敏感植物选取，同步记录事件和电信号，建立事件和信号匹配的信号库，根据不同的事件建立不同事件的信号库，同步记录背景信号库，用于剔除背景信号和增强事件信号，同时记录不同植物体对事件反应的敏感性，选择敏感性的植物作为感知体，可针对不同植物的敏感性进行归一处理，可对敏感植物进行克隆育苗；
S8.雷击火信号库设置，雷击火事件产生相应的信号和事件涟漪，包括植被含水率、雷电、火灾等影响，根据信号库中的植物电信号库，识别和确认不同的事件，通过不同信号变化和事件涟漪识别不同的事件；
S9.雷击火森林感知网络设置，其具体操作步骤如下：
S9.1.野外布置观察场；
S9.2.根据需要感知的范围，在森林中按一定空间间隔设置成感知矩阵；
S9.3.可根据需要种植对不同事件敏感的植物体；
S9.4.按一定的空间布局布置主机、信号探针和贴片；
S9.5.获得场地中电信号的空间布局；
S9.6.建立与现实森林对应的虚拟森林；
S10.雷击火事件感知和识别，在不同的事件发生时，获得不同的事件涟漪，不同的信号涟漪代表不同的事件，对应不同的波形，雷电发生时，获得雷电涟漪；干旱和雷电同时发生时，可进行雷击火预警；火灾发生时，获得火灾涟漪；不同的事件，获得不同的事件涟漪和波形，涟漪信号通过主机和无线网络传送回系统平台，通过平台计算涟漪信号时间、强度、范围、幅度等涟漪属性，随后根据涟漪属性确定事件属性；
S11.事件响应，其应对的具体步骤如下：
S11.1.建立无人机自动机库，无人机自动机场距离30分钟之内；
S11.2.获得火灾的经纬度；
S11.3.根据涟漪的强度和信号的消融程度获得火场的大小和火强度；
S11.4.根据火场的需求，无人机自动机场释放无人机集群，自动灭火；
S11.5.根据事件性质，将事件信息发送到响应机构和有关部门；
S12.根据S11步骤中可采用采样人工或无人机、无人车、智能机器人等相应的应对措施。
2.根据权利要求1所述的一种基于森林自然感知进行雷击火预警扑救的方法和系统，其特征在于：根据S1步骤中探针和贴片可采用接触式或感应式。
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