CN115348247A - 基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，涉及森林火灾检测预警及决策系统技术领域，包括：防火指挥中心，用于管理和控制，无人机巡检监测管理模块，用于无人机控制和图片的处理传输，护林房，设点管护高清网络摄像机。以林区基础地理数据、林业专题数据、卫星遥感数据、DEM数据为基础，结合无人飞机巡检数据、基站视频监控数据、护林员巡护数据、气象数据等各种监测数据，建成“一张网、一平台”的应急综合指挥系统，实现三维场景下的森林火灾日常监测、火点快速定位、扑救指挥决策、灾害损失评估高度一体化的“灾前、灾中、灾后”全过程、全方位动态管控，实现森林火灾“早预防、早扑救”。

Description

基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统

技术领域

本发明涉及森林火灾检测预警及决策系统技术领域，具体为基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统。

背景技术

森林火灾，是指失去人为控制，在林地内自由蔓延和扩展，对森林、森林生态系统和人类带来一定危害和损失的林火行为。森林火灾是一种突发性强、破坏性大、处置救助较为困难的自然灾害。是火灾的一种。

目前的森林管理工作，多数运用物联网、无人机、大数据、移动互联网、3S(GIS、GPS、RS)等技术，深度融合卫星遥感、航空巡检、视频监控预警基站、护林员巡护等多种监测措施，但是此种工作方式，造成了大量的数据流，最终使得工作人员无法快速提取有效信息，被大量的重复化信息所淹没，导致工作效率较低，且无法做到数据的及时分类、处理和储存，最终导致后续工作难以展开。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，解决上述背景技术中的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，包括：

防火指挥中心，用于管理和控制；

无人机巡检监测管理模块，用于无人机控制和图片的处理传输；

护林房，设点管护高清网络摄像机

护林员巡护终端，用于护林员信息收发；

北斗/GPS北斗定位模块，用设备的定位；

卫星地面站，拥有接收卫星数据；

高清网络摄像机，用于森林的视频监控；

所述防火指挥中心、无人机巡检监测管理模块、护林房与护林员巡护终端之间信号连接，所述防火指挥中心与卫星地面站之间信号连接，所述北斗/GPS北斗定位模块、无人机巡检监测管理模块、护林房、护林员巡护终端与卫星地面站之间信号连接，多个高清网络摄像机与护林房之间信号连接。

进一步的，所述防火指挥中心包括WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站。

进一步的，所述管理工作站包括森林资源智能巡护管理系统、林区卡口监测预警系统、森林资源监测系统与三维综合管理及辅助决策系统。

进一步的，所述防火指挥中心还包括视频解码器与储存服务器，所述交换机、流媒体服务器、视频解码器与储存服务器之间信号连接，所述视频解码器与监控指挥大屏幕之间信号连接。

进一步的，所述无人机巡检监测管理模块包括无人机飞控模块、航片快拼模块与无人机巡检管理模块。

进一步的，所述无人机飞控模块包括三维地形地貌浏览、飞行任务接收、起飞控制、飞行任务规划与航片回传，所述航片快拼模块包括航片快速拼接、航片正射校正与自动切片发布，所述无人机巡检管理模块包括视频直播管理、视频回放、过火面积统计、飞行状况监测与设备管理。

进一步的，所述护林员巡护终端包括定位、导航模块、数据采集模块与数据回传模块。

进一步的，所述数据采集模块包括巡护轨迹记录、巡护记录填写与多媒体数据采集，所述数据回传模块包括位置信息回传、巡护数据回传与巡护人员报警。

进一步的，所述森林资源智能巡护管理系统宝库数据浏览模块、任务交互模块、实时监控模块、上报数据模块、人员管理模块、考勤统计模块和系统管理模块。

进一步的，所述WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站之间通过通信总线信号连接。

本发明提供了基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统。具备以下有益效果：该基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，以林区基础地理数据、林业专题数据、卫星遥感数据、DEM数据为基础，结合无人飞机巡检数据、基站视频监控数据、护林员巡护数据、气象数据等各种监测数据，建成“一张网、一平台”的应急综合指挥系统，实现三维场景下的森林火灾日常监测、火点快速定位、扑救指挥决策、灾害损失评估高度一体化的“灾前、灾中、灾后”全过程、全方位动态管控，实现森林火灾“早预防、早扑救”。

附图说明

图1为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统的总系统图；

图2为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统交换机的连接示意图；

图3为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统防火指挥中心的示意图；

图4为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统无人机巡检监测管理模块的示意图；

图5为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统管理工作站的示意图；

图6为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统无人机飞控模块的示意图；

图7为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统航片快拼模块的示意图；

图8为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统无人机巡检管理系统的示意图；

图9为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统护林员巡护终端的示意图；

图10为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统数据采集模块的示意图；

图11为本发明基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统数据回传模块的示意图。

图中：1、防火指挥中心；2、无人机巡检监测管理模块；3、护林房；4、护林员巡护终端；5、北斗/GPS北斗定位模块；6、卫星地面站；7、高清网络摄像机。

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，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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

请参阅图1-11，本发明提供一种技术方案：基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，包括：

防火指挥中心1，用于管理和控制。

无人机巡检监测管理模块2，用于无人机控制和图片的处理传输。

护林房3，设点管护高清网络摄像机7。

护林员巡护终端4，用于护林员信息收发。

北斗/GPS北斗定位模块5，用设备的定位。

卫星地面站6，拥有接收卫星数据。

高清网络摄像机7，用于森林的视频监控。

防火指挥中心1、无人机巡检监测管理模块2、护林房3与护林员巡护终端4之间信号连接，防火指挥中心1与卫星地面站6之间信号连接，北斗/GPS北斗定位模块5、无人机巡检监测管理模块2、护林房3、护林员巡护终端4与卫星地面站6之间信号连接，多个高清网络摄像机7与护林房3之间信号连接，由无人机巡检监测管理模块2、护林房3与护林员巡护终端4组成的感知网，感知网组成主要包括：无人飞机、森林防火视频监控基站、护林员巡护移动终端等传感器，配套数据传输设备(视频监控基站还需配套市电或太阳能供电系统、监控基站杆塔、防雷接地系统等，无人飞机还需配套地面站控制系统)，是探测森林火情火险以及毁林开荒、盗伐盗猎、病虫灾害等危害森林资源事件的关键所在，是森林资源监管单位的眼睛和耳朵，传输网是实现森林资源“天空地”一体化监测的中间环节，感知网探测到的数据需要通过传输网实时接入到防火应急防火指挥中心1，管理人员根据探测结果做出快速响应和决策，实现各级管理单位联动，由于感知网各个节点(视频监控塔、无人飞机/飞艇、护林员巡护终端4)大都分布在野外林区，不同传感器因数据采集方式不同对传输网性能及带宽要求不一，可根据具体情况采用光缆/运营商专线/4G+无线网络等多种组网方式构建一体化监测与应急指挥传输网，在现有的监测措施中，监控预警基站的视频数据通常通过布设光线可以实时传输到防火指挥中心1，无人机巡检则通常是地面站操控人员根据无人机传回地面站的图像判断是否存在火情，之后再通过电话等手段上报，无法在第一时间将巡检视频数据回传到防火指挥中心1，难以实现各级部门联动，地面巡护人员上报信息只能用电话上报，语言描述存在不准确、不规范的现象，根据无人机巡护和护林员巡护数据与视频监控预警存在脱节的情况，可以考虑在地面站增加高清图传模块，通过4G/5G网络将无人机巡检视频实时回传到防火指挥中心1，为护林员配备移动巡护终端，不仅可以用语音、文字描述发现的情况，还可拍摄照片、视频等多媒体并将这些信息通过移动互联网实时上报到防火指挥中心1，是森林资源“天空地”一体化监测管理与防火应急综合指挥系统的核心部分，负责多源海量数据接入、分类存储、计算分析，为防火应急决策方案制定提供支撑服务，防火指挥中心1主要包括数据中心、森林资源“天空地”一体化监测与防火决策指挥系统软件、展示、辅助保障等几部分，数据中心主要包括服务器集群、存储设备、数据库系统、GIS平台软件等，森林资源“天空地”一体化监测与防火决策指挥系统软件包括森林防火视频监控预警管理系统、无人机巡检管理系统、护林员智能巡护管理系统以及防火综合指挥系统等系统软件，其中防火综合指挥系统可以将检测基站、护林员位置、无人飞机位置以及上报的火点位置叠加在林区三维地图上，通过空间分析与数据挖掘技术，进行火情蔓延分析、救援路径分析、灾害损失评估等处理，为决策指挥提供辅助，为展现林区地形地貌、行政区划、森林资源分布以及感知网采集回传的视频、照片、人员位置与轨迹、预警警报等数据，在防火指挥中心1构建拼接大屏展示系统，用于实时展示监测区域三维地形地貌、坡度坡向、森林资源分布、道路河流分布、居民点分布、无人机巡逻视频、视频监控设备视频及报警信息、护林员实时位置、护林员上报的事件多媒体文件等数据，辅助保障部分主要包含供电、防雷、数据交换等安全、辅助措施。

具体的，防火指挥中心1包括WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站。

具体的，管理工作站包括森林资源智能巡护管理系统、林区卡口监测预警系统、森林资源监测系统与三维综合管理及辅助决策系统，林区卡口监测预警系统主要是针对进出重点区域的车辆和人员进行监测，通过传输网络将前端车辆和人员信息实时传回到监控预警中心进行监控，借助人脸识别、车辆识别等技术实现人员、车辆进出山卡口管理，为林区案件侦破、嫌疑人调查提供技术支撑和科学依据，提升森林公安的执法的突击性和效率，车辆捕获功能采用先进的雷达和视频互补检测方式，能够对经过的所有车辆进行捕获，除了正常行驶的车辆外，系统还可以捕获逆行、超速等违章车辆，以及压、骑线车辆，非机动车、行人捕获功能，系统实现对非机动车、行人较高的捕获，通过学习建立道路背景模型，将当前帧图像与背景模型进行背景差分得到运动前景像素点，然后对这些运动目标的纹理和边缘信息进行分析，以实现对目标的抓拍及识别，高清图像记录功能，系统对通过检测区域的车辆记录一张高清图片，对超速等违法车辆记录两个不同时刻的两张高清全图片，所记录的图像能清晰地反映车辆的特征、车内前排驾乘人员的脸部特征及衣着面貌、行驶车道、周围环境等，速度测定功能雷达测速：应用多普勒效应，即移动物体对所接收的电磁波有频移的效应，根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度，视频测速，视频检测时系统通过对视野中线和立杆水平距离L2，以及视野下沿和立杆水平距离L1的标定，并通过对视频流的分析确定车辆经过的时间t，最终计算出车辆的行驶速度v，全天候高清成像，图像抓拍时不受雨、雪、雾等天气、环境光和相邻车道通行车辆的影响，在环境无雾包括雨雪天气下，监控区域内规范行驶的车辆被记录的图片能清晰看清车辆前部所有特征、车内驾驶员、副驾驶位置情况，还能看清车辆类型、颜色和所载货物等，在环境照度比较低的情况下(例如夜晚)，系统自动开启LED灯或闪光灯进行补光，以增强图片亮度，保证图片足够清晰，在强光照射下(例如晴天正午)，系统会自动调整摄像机的成像模式，抑制强光影响，保证图片曝光正常，成像清晰，在逆光情况下，系统也会自动调节拍摄主体的亮度，其宽动态功能可保证车牌依然很清晰，这样，在各种环境和气候条件下，摄像机都可以拍摄到清晰的图片，非常有利于人工辨认和机器识别牌照信息，智能补光功能，补光是卡口系统的重要组成部分，关系到最终的图像质量，系统采用了高性能、低功耗、无光污染的补光设备，配以光敏器件，白天可自动关闭，夜间或光照弱时会自动打开，同时为了更好的提高夜间模式的捕获率和号牌识别率，在夜间情况，通过LED补光灯对车道进行补光，依据车牌反光原理加大了视频检测的准确性，解决了行人、自行车、大型车辆干扰问题，通过闪光灯则可将光照打到车内，对车内进行补光，以达到看清人脸的目的，并且还能有效抑制车大灯的强光对镜头造成的影响，号牌自动识别功能，系统采用国内领先的图像识别算法，对通过的所有车辆进行车辆号码识别、号牌颜色识别、车身颜色及车型等自动识别，车身颜色识别功能，系统可自动对车身深浅和颜色进行识别，可供用户根据车身颜色来查询通行车辆，为公安稽查和刑侦案件侦破提供了科技新手段，系统可自动区分出车辆为深色车辆还是浅色车辆，并识别出常见车身颜色，车标识别功能，系统所能准确识别并记录的车辆信息越多，意味着后期能更快更精准的定位搜索到所需要查找的车辆，这在违章车辆自动记录、盗抢车辆追查等领域都有广泛的应用前景，具有重大的经济价值和现实意义，车标识别是车辆识别技术的重要组成部分，其核心技术在于车标定位和车标识别，大华摄像机产品在车牌检测的基础上定位车标所在的位置，在准确地定位车标后，车标图像识别就成为一个关键问题，通过建立丰富的车标识别库，将定位处理后的车标与识别库模型进行匹配确定所属的类型，即完成车标识别，车型识别功能，系统在实时记录通行车辆图像的同时，具备车型识别功能，车系识别功能识别车辆的车系，人脸检测抓拍功能，系统自动检测抓拍的高清图像，使用高效的人脸检测算法，配合先进的决策策略，实时定位出其中含人脸信息的区域，实现智能化的人脸检测、抓拍和人脸抠图，高清录像功能，系统在支持抓拍高分辨率图片的同时，能实现24小时高清视频录像功能，可以在白天或夜间有辅助光源的情况下实现清晰录像，视频编码格式支持主流的H.264，录像中能清晰地反映车辆的颜色、车辆类型、运动轨迹，并提供录像查询、录像下载等功能，数据存储功能，系统采集的车辆图片、违章数据、高清录像等数据支持前端存储和中心集中存储，前端存储设备包括抓拍摄像机内置的SD卡和智能交通终端管理设备内置的大容量硬盘，系统在前端即可实现数据的备份存储功能，中心存储是将数据保存在位于后端中心的集中存储系统，如大容量磁盘阵列等，图片、视频防篡改功能，前端摄像机内置水印加密防篡改功能，利用数字水印加密技术，直接将加密信息嵌入图片和视频数据流，也就是从数据的源头加密，断绝了前端数据被篡改的可能性，从而确保了取证信息的准确可靠性，数据信息在前端加密后，传输环节也采用安全性非常高的加密传输方式，然后进入中心平台，中心管理软件自动对图片和视频数据进行水印验证，以确认信息是否被篡改，也可通过单独的水印加密验证工具软件，对前端单独拷贝出来的图片和视频进行手动验证，经源头加密、传输加密、后端验证等多重环节，图片和视频数据的安全性得到充分保障，具有极高的可信度，数据传输与断点续传功能，系统支持多种方式的数据传输：可通过FTP或TCP/IP协议将车辆图片、违法图片、车辆通过信息(时间、地点、车牌号码、车身颜色等)、设备监测数据等上传到中心管理系统，也可在中心通过网络调用或下载操控前端设备存储的数据，系统支持数据的断点续传，如因网络中断或其他故障，数据无法上传至管理中心时，可暂时将数据存储在前端，待网络恢复后前端存储设备自动上传网络中断期间的数据至管理中心，远程系统管理维护功能，系统具备故障自动检测功能，能通过软硬件自动检测系统故障并恢复正常工作，具有断电自动重启动、自动侦错报错、自动监测主要设备(摄像机、终端管理设备、车辆检测器、服务器等)和主要运行软件的工作状态(采集识别软件、传输软件等)等功能，系统具备权限管理功能，能够对不同对象分配不同类型的使用权限，系统具备日志记录功能，可记录主要设备、网络状态和主要运行软件的工作日志，还能记录设备或者网络状态改变(重启，或者重新连接)、主要软件发生重启或故障等事件日志，系统具有主动校时功能，24h内设备的计时误差不超过1.0s，系统具备远程维护及参数的设置等功能，Web数据浏览功能，支持WEB浏览功能，用户可以通过WEB浏览，查看并下载相机存储的图片、录像等信息，同时，可以查看相机的实时状态，大数据可视化展示，通过多样化的可交互的可视化界面展示数据，包括表格、柱状图、折线图、散点图、地图、热力图、饼图、数据大屏等各种各样的图表样式，满足不同的分析需求，服务不同的业务场景，并支持手动或定时导出，三维地形地貌浏览，提供林区三维全景地形地貌浏览，支持近景、远景和360度等多种角度观察模式，可翔实、准确、直观地查看当地资源宏观分布状况，为快速、科学制定森林资源管护规划提供依据，森林资源分布状况查询，将居民点、道路、水系、森林、草地、湿地、遥感影像、DEM等多源数据叠加在一起展示，形成森林资源的“一张图”数据，资源分布、道路分布、河流水系、居民点分布等一目了然，支持各类地物地貌空间查询、属性查询、模糊查询、距离量算、面积量算等各种查询手段，可以快速获取火情点附近各类资源宏观分布信息，政区切换，政区快速切换，可快速切换至任意区县，与运维管理系统绑定后，可根据用户数据权限，显示相对应的政区，例如区县用户登录系统后只能查看权限政区的数据，地图工具，地图工具主要是提供与地图交互的常用操作功能，包括地图的放大、缩小、平移，小班因子展示，坐标定位，感兴趣区域标绘，长度、面积量测，图层控制等功能，资源现状，资源现状功能基于森林资源数据，以简练文本描述，结合丰富统计图形的方式展示森林资源的数量，以自由灵活的排序方式展示不同行政单位资源数据的对比排名情况，以不同颜色表示行政区图形，以柱状图与行政区图形互动的方式直观展示不同行政区的资源分布及数量，全市资源数据以分布图、统计图和统计表相结合的方式，按照自治市、县、乡、村四级行政单位及其他热点分区方式，从不同角度，不同维度分别形象展示森林资源各项关键指标数据，提供直观的行政区域分布图、柱状图、饼状图和详细的统计表格，形象展示各单位不同指标的排名情况等，专题展示，专题展示功能提供全市森林资源分布情况，将传统的纸质挂图变为可放大的电子地图，从概览全市的宏观视角到精准定位山头地块的微观视角，以各种比例尺度地图展示森林资源各种专题分布情况，综合查询，综合查询以树状菜单勾选、多条件组合结合自由灵活的图形方式，提供数据查询、浏览及统计报表功能，包括现状查询、简单查询、高级查询、空间查询和小班查询五大子功能，现状查询，通过勾选方式选择要查询的行政区域，以树状二维表格方式展示相关行政单位的森林资源数据，简单查询，提供地类、地权、起源、类别等关键信息的简单条件组合查询统计，高级查询，提供基于所有小班因子信息的复杂条件组合查询统计，空间查询，提供直接在地图上交互选择的方式查询统计，小班查询，提供行政区逐级定位、小班号查询，智能分析，叠加分析提供在某个范围内或与某个范围相交的森林资源“一张图”数据库中小班数据因子一览表和对应的面积、蓄积汇总统计，包括空间选择叠加分析和外部数据导入叠加分析两种万式，空间绘制叠加分析提供地图直接交互的方式设定叠加分析范围(例如在地图上绘制一条道路线并设置缓冲区域，或直接绘制一个灾害损毁范围等)，然后分析该范围内或与该范围相交的小班数据及关键指标统计结果，外部数据导入叠加分析提供将外部已有的图形范围数据(例如征占、采伐)导入系统的方式，分析该范围内或与该范围相交的小班数据及关键指标统计结果，历年对照，各种对比分析功能主要提供早期存档数据的宏观关键指标到每个小班级别对比分析功能，历年对照功能主要提供不同年度、森林资源关键指标的趋势对比分析，历史回溯，历史回溯提供基于时间轴模式的多期资源小班和影像数据回溯及叠加浏览，小班对比分析，提供地图点击位置或当前可见视窗范围的两期小班数据图形、属性变化情况对比，影像对比分析，可让用户指定任意两期影像数据，系统能自动识别植被发生动态变化的区域，可为各子系统提供地表动态变化的参考信息，实现通过影像智能检测到森林草地植被发生变化的位置，并可直接转换生成矢量图斑，可降低人工室内判读遥感影像的工作强度，提高基于遥感影像进行地表动态变化解译的效率和精度，可有效应用于森林督查和林地执法，监测对比分析，监测对比分析提供以市、县(林业局、林场)为单位的不同监测类型变化图斑的统计，及监测图斑与不同时期资源小班，遥感影像的叠加对比，三维综合管理及辅助决策系统，该系统在三维电子沙盘上宏观展示林区森林资源、水系、道路、居民点等分布状况，根据森林防火视频监控智能化预警系统确定的起火位置或是无人飞机巡检/护林员上报的起火位置，在三维沙盘上快速、准确定位起火点，系统自动分析起火点周围的森林资源分布状况、居民点分布情况、最近道路、最近水源地、最近灭火队伍驻地等信息，为人员疏散、调动灭火队伍、制定合理扑救路线提供辅助参考，系统主要功能包括：三维地形地貌浏览、资源分布状况查询、距离/面积量算、缓冲区分析、最近设施分析、最短路径分析、视域分析、通视分析、隔离带布设、沙盘模拟、火灾损失评估，三维地形地貌浏览提供林区三维全景地形地貌浏览，支持近景、远景和360度等多种角度观察模式，可详实、准确、直观地查看当地资源宏观分布状况，为快速、科学制定森林资源管护规划提供依据，林区资源分布状况查询将林区居民点、道路、水系、森林资源小班、遥感影像、DEM等多源数据叠加在一起展示，形成林区各类资源的“一张图”数据，森林资源分布、道路分布、河流水系、居民点分布等一目了然，支持各类地物地貌空间查询、属性查询、模糊查询、距离量算、面积量算等各种查询手段，可以快速获取火情点附近各类资源宏观分布信息，监控视频查看在指挥中心即可实时查看防火视频监控基站、巡检无人机实时回传的视频资料，指挥人员根据汇总的各方信息，调整各基站监控云云台监控角度与频率、无人机巡检路线等，决策分析系统可在林区宏观三维场景下快速定位火点并查看起火点周围地形地貌、资源分布状况，借助强大的智能空间分析能力，提供林火扑灭调度决策建议，主要包括：缓冲区分析：自动检索火点周围森林资源、居民点、扑火队分布状况，为快速组织群众疏散撤离和调动最近扑火队伍赶赴起火点提供参考，最近设施分析：根据起火点位置自动分析并显示距起火点最近的公路、水源地、扑火队驻地及对应的距离，为扑火队取水、灭火指明最优方案，最佳路径分析：根据起点——终点空间位置，自动规划两点间最短路径，为队伍行进规划合理路线，视域分析：根据地形数据自动计算分析该点可视范围，为瞭望塔等监测设备安装选址提供参考，通视分析：判断两点间是否可见，火灾蔓延趋势推演：根据火险等级预报和火燃烧行为分析模型，结合当前火点的位置、风力、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演计算火灾在N个小时内火蔓延的方向、面积、速度、强度以及直接侵害的区域，沙盘模拟：可以像真实沙盘一样在地图上标记起火点、水源、扑火队等实时位置，决策指挥更加直观明了，机构人员管理系统支持对指挥人员进行管理，包括新增、编辑、删除、查看等功能，系统实现对扑救人员进行管理，分为省级和县级，不同权限的角色登陆进来所看到的菜单不一样，但都包括新增、编辑、删除、查看等功能，短信提醒，系统实现收件箱功能，用来接收上级发送过来的短信，包括新增、编辑、删除，系统实现发件箱功能，用来发送给相关人员短信，包括新增、编辑、删除，物资管理系统支持用户按图层、县市及关键字进行物资管理查询，支持物资的维护，包括物资的查看、新增、编辑、删除等操作，灾情点报告，系统支持用户通过名称、火灾等级或火灾发生时间进行查询操作，支持灾情点的基本操作，包括新增、编辑、删除、定位、查看等内容，支持查看、编辑该灾情点的最后扑救结论，应急预案管理系统支持用户按预案级别、版本号及预案名称进行检索，支持对应急预案的各项基本操作进行管理，包括新增、编辑、删除、查看等内容，灾情估算管理，系统支持用户按地点、发生时间及估算经济损失进行检索，支持灾情估算信息维护，本功能包括灾情估算的新增、编辑、删除等操作，值班人员管理，系统支持用户可按县市、节假日、名称及上传时间进行查询，支持值班人员信息维护，包括值班安排的新增、查看明细、删除等操作，视频会议调度系统接入，接入视频会议调度系统信号，在系统中实现和各区县，省局的互联互通功能。

具体的，防火指挥中心1还包括视频解码器与储存服务器，交换机、流媒体服务器、视频解码器与储存服务器之间信号连接，视频解码器与监控指挥大屏幕之间信号连接。

具体的，无人机巡检监测管理模块2包括无人机飞控模块、航片快拼模块与无人机巡检管理模块。

具体的，无人机飞控模块包括三维地形地貌浏览、飞行任务接收、起飞控制、飞行任务规划与航片回传，航片快拼模块包括航片快速拼接、航片正射校正与自动切片发布，无人机巡检管理模块包括视频直播管理、视频回放、过火面积统计、飞行状况监测与设备管理，视频采集采用远红外热成像仪与高清可见光摄像仪的双光谱监测设计，安装在云台上并接入现场控制箱，远红外摄像仪负责探测区域异常温度，可见光透雾摄像仪在雾霾天气下提供清晰近距离火情现场视频图像，烟火智能识别及报警，系统监测并识别探测区域内发生的火情，自动判定火情信息并回传到监控指挥中心，通过生成声、光信号进行告警，提醒管理人员能第一时间监察异常情况，同时监控人员可在指挥屏幕墙上实时显示探测情况，综合决策在发生森林火灾时，实现森林火灾的快速定位，在防火决策管理地理信息系统的支持下，实时汇总各种火情信息，对火灾发展趋势、速度、强度进行准确预测预报，制定合理的扑火方案，统筹灭火设施和队伍开展有效的灭火指挥，实现扑火力量的最优配置，找到最短路径，提高扑火效率，把森林火灾造成的损失尽可能地减到最低限度，火点定位根据采集到的云台的水平方向、垂直方向的角度数据，结合监控点的铁塔的坐标、设备的编号信息以及镜头的焦距信息，利用独有的算法在地图上对火点进行定位，并将位置在地图上显示处理，可利用疑似火情坐标矫正模型对初步定位的火情目标进行校正，进行精确定位，远程操作及自主介入系统管理者能在软件界面上远程管理所有前端站点监测任务，随时暂停和重启前端站点，控制系统镜头角度、角度和监测速度，探测到异常火情时，分析管理者可即时切入客户端人工控制介入系统运作，调动系统前端观察火点情况，实现火情监控的最高效率，事件记录及查询，系统能对监控画面进行录像和全天候存储，自动保存报警画面图像及发生时间，用户能在后端软件平台翻查历史数据及储存图片，可按发生时间随时查询过往发生火警的位置等详细情况，数据综合分析可实时的获取各种前线火情数据，并实施的获取由测绘部门和气象部门提供的各种数据，并通过大屏幕系统将这些信息进行综合提供给指挥人员进行综合分析，能够根据火点位置准确从数据库中调取相关地形及林业数据并显示输出，如起火地点的林业分布资料，居民区与起火点的距离和人口，距离起火地点最近的兵力、装备、道路、河流和湿地的分布，火灾区域的后勤保障情况，如：无线电台、瞭望塔、直升机加油站、储备库和飞机场等分布情况，灭火指挥根据火灾区域周边的森林资源结果，支持在图上进行态势标绘添加诸如疏散地、扑火路线等形式的标绘信息，火灾损失评估根据输入的范围进行灾后损失分析及评估，多种方式获得受灾面积，自动计算评估损失情况等，以可视化的方式将火灾损失信息展示出来，无人机以其反应速度快、应急机动性强、能够快速到达地面人员不易到达的地点、建设成本低等特点，在森林资源调查与监测领域得到逐步推广应用，基于林业智能化监测管理要求，对于森林资源的调查与监测，可用多种形式的无人机来配合使用，以达到不同功能的需求，无人机森林资源监测系统主要由飞行平台、视频采集与远程图像传输模块、地面站以及传输与管理系构成，在平板电脑或智能手机上加载谷歌高清遥感影像、本地影像或天地图数据，确定航拍区域，设定航向和旁向重叠、飞行高度等参数，由软件自动规划飞行线路，一键起飞，一键返航，接收网络平台推送的飞行任务，进行样地激光点云、航拍照片的自动上传，浏览监测区域的三维地形地貌，通过运行在服务器上的航片快拼软件，可实现回传航片快速拼接、同时进行正射校正，自动切片发布，以便在管理平台的三维真实场景下浏览巡检区域的高清遥感影像(分辨率5cm-0.2m，根据航高不同，影像的分辨率也不同)，系统管理员可以创建无人机数据回传设备地址账号并发送给地面站人员，将正确地址输入到图传设备后，前端即可将无人机监测数据实时推送到指挥中心，进行浏览查看，系统自动根据推送信息进行鉴权，自动阻断非系统分配的用户向服务器推送信息，确保系统安全稳定运行，视频回放系统支持自定义无人机推送的视频数据是否保存以及保存多长时间，可以回看视频监控资料，为侦破森林资源破坏案件等提供依据，过火面积统计通过快拼软件拼接并自动发布的拍摄林区的高分辨率遥感影像，根据图像识别算法自动计算过火面积及计算灾害损失，飞行状况监测可以实时远程查看飞机航线规划、飞行轨迹、当前位置、飞行高度、风速、电量等信息，联系地面站人员对飞机进行调度，设备管理无人机管理，能够有效管理单位的多台无人机，包括无人机的状态(位置和起飞状态)、类型、管理人员、生产厂家等。

具体的，护林员巡护终端4包括定位、导航模块、数据采集模块与数据回传模块。

具体的，数据采集模块包括巡护轨迹记录、巡护记录填写与多媒体数据采集，数据回传模块包括位置信息回传、巡护数据回传与巡护人员报警。

具体的，森林资源智能巡护管理系统宝库数据浏览模块、任务交互模块、实时监控模块、上报数据模块、人员管理模块、考勤统计模块和系统管理模块，为巡护人员配备巡护终端App，软件自动回传巡护人员实时位置和行进路线轨迹，并可实时将巡护过程中发现的各类森林资源破坏事件以照片、视频、语音、文字等丰富多样的形式回传到监控指挥中心，管理人员在监控指挥中心就能够极为准确地掌握所有巡护人员出勤状况，可以及时、直观地掌握事发现场的破坏情况，便于做出快速、科学的决策，极大减少各类森林资源破坏事件的发生，森林资源智能巡护管理系统，供林业和草原局、保护区、林场/乡镇各级管理人员使用，管理人员登录后可对权限范围内的巡护人员、上报事件等进行日常管理，在系统提供的地图上，可以实时查看每个巡护人员的具体位置和历史巡护轨迹，人员出勤情况一目了然，对于巡护过程实现精准管控管理系统主要功能包括：地图浏览与专题信息查询、巡护人员实时定位、巡护人员行进轨迹回放、巡护事件查阅处理(查看/定位/回复)、巡护日志查看、SOS定位查看、责任区设计管理、考勤统计管理，系统采用专业GIS平台搭建，B/S架构，二三维一体化展示，支持在线地图与本地地图数据分权限叠加显示，可以更直观的看到护林人员在实际现场的巡护片区内情况，在实时监控和巡护轨迹功能模块中，具有地图显示任意角度旋转功能，支持一键重置罗盘仪方向，地图输出、责任区面积查询、坐标定位、责任小班属性信息在线修改等常用功能，实时获取护林员手持巡护管理软件发送的位置坐标信息，在实时监控功能模块中，可以按照工程类别、管护单位筛选查询功能，精准巡护人员的位置和人员信息(姓名、性别、电话、聘用时间、定位时间、管护责任片区等)，方便管理人员对现场情况进行实时监控，历史轨迹回放，无需专人盯防，可随时调阅任意巡护人员任意时间段的巡护轨迹路线图，在巡护轨迹功能模块中，按照筛选结果轨迹数据导出功能，导出格式为Excel格式，方便后期巡护信息有据可查，在巡护事件中可以对任意时间段的巡护事件进行查看、回放、删除、定位和导出Excel功能，方便指挥、派遣工作管护人员并及时做出相应的处理，管理员用户自行定义巡护区域和巡护路线下发到每个手持终端，远程管理及异地传输等功能，在区域下发功能模块中，可以按照管护单位、责任区编号和责任区名筛选查询功能，操作使用简单，责任区空间数据模块中具有在线编辑功能，支持责任区数据在线更新，对护林员的个人信息、手机号、聘用时间、工程类别、管护单位、责任区信息、照片、授权登录等进行统一管理，在人员管理功能模块中，按工程类别、管护单位、责任区编号、姓名及电话筛选查询，增加护林员巡护操作系统软件授权登录的一键冻结、解冻和导出功能，增加人员变更记录模块，历史变更做到有据可查，管理员可以向下级发送任务、通知、防火知识宣传等，手持终端可接受控制中心统一下发的任务通知，当护林员人身安全处于危险状态时，可点击一键求救，求救时刻护林员的位置信息及求救人将同步发送至监控中心，方便救援，在SOS管理模块中可以对SOS一键快速定位到地图、已读未读标识、导出Excel及声音警报提示，本云平台系统需结合护林员巡山时随身护林员手持巡护管理软件一起使用，在考勤统计功能模块可以自动对护林人员每天的工作进行考核统计分析，实现护林人员到达自己责任巡护区域内的打卡签到功能，并通过管理者设定的条件来进行汇总，方便查看护林人员的考核完成率，并生成报表，支持导出打印，公示监督功能模块面向社会公众开放，接受全社会对生态护林员选聘、上岗全程监督，功能包括月季度考核公示、工资发放公示、选聘续聘公示、护林员培训和公示发布，登录用户的权限管理，管理权限默认分为四个层级：系统管理员、管理员、普通用户和公众登录号，不同权限用户登录之后能操作的功能不同，并且支持基于角色的权限管理，允许系统管理员任意自定义角色，角色权限分配更加便捷明了。

具体的，WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站之间通过通信总线信号连接。

工作原理：由无人机巡检监测管理模块2、护林房3与护林员巡护终端4组成的感知网，感知网组成主要包括：无人飞机、森林防火视频监控基站、护林员巡护移动终端等传感器，配套数据传输设备(视频监控基站还需配套市电或太阳能供电系统、监控基站杆塔、防雷接地系统等，无人飞机还需配套地面站控制系统)，是探测森林火情火险以及毁林开荒、盗伐盗猎、病虫灾害等危害森林资源事件的关键所在，是森林资源监管单位的眼睛和耳朵，传输网是实现森林资源“天空地”一体化监测的中间环节，感知网探测到的数据需要通过传输网实时接入到防火应急防火指挥中心1，管理人员根据探测结果做出快速响应和决策，实现各级管理单位联动，由于感知网各个节点(视频监控塔、无人飞机/飞艇、护林员巡护终端4)大都分布在野外林区，不同传感器因数据采集方式不同对传输网性能及带宽要求不一，可根据具体情况采用光缆/运营商专线/4G+无线网络等多种组网方式构建一体化监测与应急指挥传输网，在现有的监测措施中，监控预警基站的视频数据通常通过布设光线可以实时传输到防火指挥中心1，无人机巡检则通常是地面站操控人员根据无人机传回地面站的图像判断是否存在火情，之后再通过电话等手段上报，无法在第一时间将巡检视频数据回传到防火指挥中心1，难以实现各级部门联动，地面巡护人员上报信息只能用电话上报，语言描述存在不准确、不规范的现象，根据无人机巡护和护林员巡护数据与视频监控预警存在脱节的情况，可以考虑在地面站增加高清图传模块，通过4G/5G网络将无人机巡检视频实时回传到防火指挥中心1，为护林员配备移动巡护终端，不仅可以用语音、文字描述发现的情况，还可拍摄照片、视频等多媒体并将这些信息通过移动互联网实时上报到防火指挥中心1，是森林资源“天空地”一体化监测管理与防火应急综合指挥系统的核心部分，负责多源海量数据接入、分类存储、计算分析，为防火应急决策方案制定提供支撑服务，防火指挥中心1主要包括数据中心、森林资源“天空地”一体化监测与防火决策指挥系统软件、展示、辅助保障等几部分，数据中心主要包括服务器集群、存储设备、数据库系统、GIS平台软件等，森林资源“天空地”一体化监测与防火决策指挥系统软件包括森林防火视频监控预警管理系统、无人机巡检管理系统、护林员智能巡护管理系统以及防火综合指挥系统等系统软件，其中防火综合指挥系统可以将检测基站、护林员位置、无人飞机位置以及上报的火点位置叠加在林区三维地图上，通过空间分析与数据挖掘技术，进行火情蔓延分析、救援路径分析、灾害损失评估等处理，为决策指挥提供辅助，为展现林区地形地貌、行政区划、森林资源分布以及感知网采集回传的视频、照片、人员位置与轨迹、预警警报等数据，在防火指挥中心1构建拼接大屏展示系统，用于实时展示监测区域三维地形地貌、坡度坡向、森林资源分布、道路河流分布、居民点分布、无人机巡逻视频、视频监控设备视频及报警信息、护林员实时位置、护林员上报的事件多媒体文件等数据，辅助保障部分主要包含供电、防雷、数据交换等安全、辅助措施。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于，包括：

防火指挥中心(1)，用于管理和控制；

无人机巡检监测管理模块(2)，用于无人机控制和图片的处理传输；

护林房(3)，设点管护高清网络摄像机(7)

护林员巡护终端(4)，用于护林员信息收发；

北斗/GPS北斗定位模块(5)，用设备的定位；

卫星地面站(6)，拥有接收卫星数据；

高清网络摄像机(7)，用于森林的视频监控；

所述防火指挥中心(1)、无人机巡检监测管理模块(2)、护林房(3)与护林员巡护终端(4)之间信号连接，所述防火指挥中心(1)与卫星地面站(6)之间信号连接，所述北斗/GPS北斗定位模块(5)、无人机巡检监测管理模块(2)、护林房(3)、护林员巡护终端(4)与卫星地面站(6)之间信号连接，多个高清网络摄像机(7)与护林房(3)之间信号连接。

2.根据权利要求1所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述防火指挥中心(1)包括WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站。

3.根据权利要求2所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述管理工作站包括森林资源智能巡护管理系统、林区卡口监测预警系统、森林资源监测系统与三维综合管理及辅助决策系统。

4.根据权利要求3所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述防火指挥中心(1)还包括视频解码器与储存服务器，所述交换机、流媒体服务器、视频解码器与储存服务器之间信号连接，所述视频解码器与监控指挥大屏幕之间信号连接。

5.根据权利要求4所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述无人机巡检监测管理模块(2)包括无人机飞控模块、航片快拼模块与无人机巡检管理模块。

6.根据权利要求5所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述无人机飞控模块包括三维地形地貌浏览、飞行任务接收、起飞控制、飞行任务规划与航片回传，所述航片快拼模块包括航片快速拼接、航片正射校正与自动切片发布，所述无人机巡检管理模块包括视频直播管理、视频回放、过火面积统计、飞行状况监测与设备管理。

7.根据权利要求6所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述护林员巡护终端(4)包括定位、导航模块、数据采集模块与数据回传模块。

8.根据权利要求7所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述数据采集模块包括巡护轨迹记录、巡护记录填写与多媒体数据采集，所述数据回传模块包括位置信息回传、巡护数据回传与巡护人员报警。

9.根据权利要求8所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述森林资源智能巡护管理系统宝库数据浏览模块、任务交互模块、实时监控模块、上报数据模块、人员管理模块、考勤统计模块和系统管理模块。

10.根据权利要求9所述的基于天空地一体化技术的森林火灾检测预警及决策系统，其特征在于：所述WEB服务器、GIS服务器、流媒体服务器、运维服务器、防火墙、交换机与监控指挥大屏幕与管理工作站之间通过通信总线信号连接。

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