CN116139428A - 一种基于森林生态系统损害的预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于森林生态系统损害的预警方法，所述方法应用于预警装置，所述预警装置包括无人机设备、设于无人机设备上的监测器组件、灭火组件以及电器组件；其中，所述预警方法包括以下步骤：S1：无人机设备沿设定路线对森林进行巡检，通过监测器组件实时感测行驶区域信息以及拍摄森林图像；S2：当监测器组件感测到的温度异常时，监测器组件通过电器组件发送火灾预警信号至防灾指挥终端；S3：若预发生火灾或存在火灾，驱使无人机设备上的灭火组件对起火区域进行灭火。本技术方案通过在无人机设备上设有灭火组件，对起火区域进行灭火，降低了火势蔓延速度，为救援人员争取宝贵的时间，降低了后续救援难度以及危险性。

Description

一种基于森林生态系统损害的预警方法

技术领域

本发明涉及森林生态系统防护技术领域，具体为一种基于森林生态系统损害的预警方法。

背景技术

森林在维持生物圈的稳定、改善生态环境方面起着重要作用，具有调节气候、保持水土、维持生物多样性等功能。目前，森林的生态系统常会因为火灾而受到损害，森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，最具有毁灭性的后果，森林火灾不但烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的繁殖能力，引起土壤的贫瘠并破坏森林涵养水源，甚至会导致生态环境失去平衡，给农林生产带来难以恢复的创伤。

目前，对于森林生态系统火灾损害预警一般是通过监控的手段，其中监控的手段中多是通过无人机定期巡航森林，虽然该种方式可以及时准确发现火情，但是一般在无人机发现火情后不能对起火区域提供灭火帮助，容易在救援人员赶往救援期间，起火区域的火势进一步增大，为后续救援增加了难度和危险性。为此，我们提出一种基于森林生森林生态系统损害的预警方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于森林生态系统损害的预警方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于森林生态系统损害的预警方法，所述方法应用于预警装置，所述预警装置包括无人机设备、设于无人机设备上的监测器组件、灭火组件以及电器组件；其中，所述预警方法包括以下步骤：

S1：将无人机设备放飞，无人机设备沿设定路线对森林进行巡检，通过监测器组件实时感测行驶区域的温度信息以及拍摄传送行驶区域的森林图像至防灾指挥终端；

S2：当监测器组件感测到的温度高于或等于温度报警阈值时，监测器组件通过电器组件发送火灾预警信号至防灾指挥终端，无人机设备悬停，实时拍摄和传送所处区域的森林图像至防灾指挥终端；

S3：防灾指挥终端接收火灾预警信号后，判断森林图像对应区域是否预发生火灾或存在火灾，若预发生火灾或存在火灾，继续处理无人机设备发送的森林图像，获取火灾的实时情况，并驱使无人机设备上的灭火组件对起火区域进行灭火，若非预发生火灾或不存在火灾，防灾指挥终端发送继续巡检信号至无人机设备，无人机设备沿设定路线继续对森林进行巡检。

进一步改进在于，所述监测器组件包括设于无人机设备上的旋转底座设备、设于旋转底座设备上的热成像仪以及设于无人机设备上侧壁的检测器；其中，

所述检测器为温度传感器。

进一步改进在于，所述灭火组件包括通过支架可拆卸设于无人机设备底部的储放箱，所述储放箱内开设有放置腔，所述放置腔内自下往上依次叠放有多组相适配的微型灭火弹，所述储放箱的一侧底部开设有活动口，所述活动口内壁水平滑动插设有挡门一，所述挡门一的一端置于活动口内，另一端延伸至放置腔内并与放置腔的一侧内壁贴合，所述挡门一与最下方的微型灭火弹底部贴合，所述挡门一上方平行滑动设有隔门，所述隔门的一端延伸至储放箱外侧，另一端贯穿活动口内壁并与放置腔的另一侧内壁齐平，所述隔门的另一端与最下方两组微型灭火弹之间的位置对应，所述活动口内位于隔门和挡门一之间的位置设有旋转设备，且旋转设备输出端设有缺齿齿轮，且隔门和挡门一相对一侧均设有与缺齿齿轮啮合的齿牙槽；

其中，所述挡门一和隔门朝向放置腔的一端均设为半圆形，所述微型灭火弹朝向缺齿齿轮的一端设有圆弧结构。

进一步改进在于，所述挡门一下方平行设有挡门二，所述挡门二的一端置于活动口内，另一端延伸至放置腔内并与放置腔的一侧内壁贴合，所述挡门二和挡门一之间形成有容纳一微型灭火弹的投放腔，所述投放腔的一端与活动口连通，另一端与开设于储放箱侧壁的投放口连通，所述投放腔内设有调整组件，用于调整投放腔内的微型灭火弹投放方式。

进一步改进在于，所述调整组件包括呈倒“山”型的连接架，所述连接架的第一端与挡门一置于活动口的一端连接，第二端延伸至投放腔内并连接有与投放腔适配的弹性接触板，第三端与挡门二置于活动口的一端对应并连接有电磁块一，所述挡门二上设有与电磁块一通电相吸的永磁块一。

进一步改进在于，所述挡门一和挡门二的两侧均水平开设有滑槽一，所述活动口内壁设有滑块一，所述滑块一的一端延伸至滑槽一内并通过弹簧一与滑槽一内壁连接，所述弹性接触板外壁设有滑块二，且活动口和投放腔内壁均水平开设有滑槽二，所述滑块二的一端延伸至滑槽二内并通过弹簧二与滑槽二内壁连接。

进一步改进在于，所述投放口处设有封闭组件，所述封闭组件包括垂直插设于储放箱底部的挡门三，用于封闭投放口，所述储放箱底部设有与挡门三对应的电磁块二，所述挡门三上设有与电磁块二通电相斥的永磁块二，所述挡门三和储放箱之间设有弹簧三。

进一步改进在于，还包括设于无人机设备底部的连接架组件，所述连接架组件包括通过安装支架设于无人机设备底部的双向伸缩设备、分别设于双向伸缩设备两端的滑动块、套设于滑动块外侧的框体部、连接滑动块和框体部一侧内壁的阻尼弹性杆以及与框体部一体化的弧形部；

其中，两组所述弧形部相互对称，且弧形部内壁设有弧形弹性垫。

进一步改进在于，所述电器组件包括设于无人机设备上的外壳、设于外壳内的无线通讯装置、控制器以及GPS装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本技术方案通过在无人机设备上设有灭火组件，在预发生火灾或存在火灾时，驱使无人机设备上的灭火组件对起火区域进行灭火，降低了火势蔓延速度，为救援人员争取宝贵的时间，降低了后续救援难度以及危险性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明灭火组件结构剖视图；

图3为本发明图2中A结构放大示意图；

图4为本发明中的连接架组件结构示意图。

图中：1、无人机设备；2、监测器组件；21、旋转底座设备；22、热成像仪；23、检测器；3、灭火组件；31、储放箱；32、微型灭火弹；33、放置腔；34、挡门一；35、活动口；36、隔门；37、缺齿齿轮；38、挡门二；39、投放腔；310、连接架；311、弹簧一；312、电磁块一；313、弹性接触板；314、弹簧二；315、挡门三；316、电磁块二；317、弹簧三；4、连接架组件；41、双向伸缩设备；42、滑动块；43、框体部；44、阻尼弹性杆；45、弧形部；46、弧形弹性垫；5、电器组件。

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。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1

请参阅图1，一种基于森林生态系统损害的预警方法，方法应用于预警装置，预警装置包括无人机设备1、设于无人机设备1上的监测器组件2、灭火组件3以及电器组件5；其中，预警方法包括以下步骤：

S1：将无人机设备1放飞，无人机设备1沿设定路线对森林进行巡检，通过监测器组件2实时感测行驶区域的温度信息以及拍摄传送行驶区域的森林图像至防灾指挥终端；需要说明的是，无人机设备1沿设定路线对森林进行巡检属于现有技术，例如无人机设备1的巡检路线的设定方法为：使用GPS装置设定巡检路线的起点和终点，通过栅格分解规划最佳路径；

S2：当监测器组件2感测到的温度高于或等于温度报警阈值时，监测器组件2通过电器组件5发送火灾预警信号至防灾指挥终端，无人机设备1悬停，实时拍摄和传送所处区域的森林图像至防灾指挥终端；因为在森林某一区域预发生火灾或已经发生火灾时，该区域上空的温度会升高，因此当满足检测到温度高于或等于温度报警阈值条件，无人机设备1内部的驱动设备使无人机设备1在该上空悬停或由防灾指挥终端人员发送信号控制无人机设备1在该上空悬停，继续实时拍摄下方的森林图像，发送至防灾指挥终端处理；

S3：防灾指挥终端接收火灾预警信号后，判断森林图像对应区域是否预发生火灾或存在火灾，该处判断方式可采用现有技术中的深度学习算法处理，在现有技术中已经公开，在此不另做详述；若预发生火灾或存在火灾，继续处理无人机设备1发送的森林图像，获取火灾的实时情况，并驱使无人机设备1上的灭火组件3对起火区域进行灭火，若非预发生火灾或不存在火灾，防灾指挥终端发送继续巡检信号至无人机设备1，无人机设备1沿设定路线继续对森林进行巡检。

作为优选的，本实施例的监测器组件2包括设于无人机设备1上的旋转底座设备21、设于旋转底座设备21上的热成像仪22以及设于无人机设备1上侧壁的检测器23，旋转底座设备21为用于带动热成像仪22旋转的设备，方便调整热成像仪22的图像采集角度；

其中，

检测器23为温度传感器。

请参阅图2-3，作为优选的，本实施例的灭火组件3包括通过支架可拆卸设于无人机设备1底部的储放箱31，储放箱31内开设有放置腔33，放置腔33内自下往上依次叠放有多组相适配的微型灭火弹32，储放箱31的一侧底部开设有活动口35，活动口35内壁水平滑动插设有挡门一34，挡门一34的一端置于活动口35内，另一端延伸至放置腔33内并与放置腔33的一侧内壁贴合，挡门一34与最下方的微型灭火弹32底部贴合，挡门一34上方平行滑动设有隔门36，隔门36的一端延伸至储放箱31外侧，另一端贯穿活动口35内壁并与放置腔33的另一侧内壁齐平，隔门36的另一端与最下方两组微型灭火弹32之间的位置对应，活动口35内位于隔门36和挡门一34之间的位置设有旋转设备，且旋转设备输出端设有缺齿齿轮37，且隔门36和挡门一34相对一侧均设有与缺齿齿轮37啮合的齿牙槽；在投放微型灭火弹32时，通过打开旋转设备，旋转设备驱使缺齿齿轮37旋转，缺齿齿轮37旋转时带动挡门一34和隔门36相互远离移动，进而隔门36进入最下方两组微型灭火弹32之间，同时位于挡门一34和隔门36之间的最下方的微型灭火弹32向下掉落，待缺齿齿轮37上的无齿段对应挡门一34和隔门36时，挡门一34和隔门36复位，此时下一微型灭火弹32(即被隔门36阻隔的那一枚微型灭火弹32)向下掉落至挡门一34上；

其中，挡门一34和隔门36朝向放置腔33的一端均设为半圆形，微型灭火弹32朝向缺齿齿轮37的一端设有圆弧结构。通过这种设置，方便隔门36进入相邻两组微型灭火弹32之间。

作为优选的，本实施例的挡门一34下方平行设有挡门二38，挡门二38的一端置于活动口35内，另一端延伸至放置腔33内并与放置腔33的一侧内壁贴合，挡门二38和挡门一34之间形成有容纳一微型灭火弹32的投放腔39，投放腔39的一端与活动口35连通，另一端与开设于储放箱31侧壁的投放口连通，投放腔39内设有调整组件，用于调整投放腔39内的微型灭火弹32投放方式。投放腔39用于容纳一枚微型灭火弹32，即放置腔33内掉落的微型灭火弹32落入投放腔39，调整组件调整的微型灭火弹32投放方式具体有两种：一种是投放腔39内的微型灭火弹32垂直投放，另一种是投放腔39内的微型灭火弹32水平投放。

作为优选的，本实施例的调整组件包括呈倒“山”型的连接架310，连接架310的第一端与挡门一34置于活动口35的一端连接，第二端延伸至投放腔39内并连接有与投放腔39适配的弹性接触板313，从附图2-3可看出，弹性接触板313初始时位于投放腔39内靠中部位置，以使其不会干涉微型灭火弹32落入投放腔39或垂直投放；第三端与挡门二38置于活动口35的一端对应并连接有电磁块一312，挡门二38上设有与电磁块一312通电相吸的永磁块一，从附图3中可看出，弹性接触板313与挡门一34和挡门二38滑动接触；弹性接触板313随连接架310向左移动，从放置腔33掉落的微型灭火弹32进入投放腔39并位于弹性接触板313的右侧。通过这种设置，在需要投放腔39内的微型灭火弹32垂直投放时，通过打开电磁块一312，电磁块一312吸附永磁块一，进而在挡门一34移动时通过连接架310带动挡门二38和弹性接触板313同步移动，使得从放置腔33处向下掉落的微型灭火弹32从投放腔39下方垂直掉落出储放箱31；在需要投放腔39内的微型灭火弹32水平投放时，断开电磁块一312通电，进而在挡门一34移动时通过连接架310带动弹性接触板313同步移动，使得从放置腔33处向下掉落的微型灭火弹32落于投放腔39内，待挡门一34后续复位时，连接架310驱使弹性接触板313复位，弹性接触板313将位于投放腔39内的微型灭火弹32从投放口水平水平推出储放箱31。

作为优选的，本实施例的挡门一34和挡门二38的两侧均水平开设有滑槽一，活动口35内壁设有滑块一，滑块一的一端延伸至滑槽一内并通过弹簧一311与滑槽一内壁连接，弹性接触板313外壁设有滑块二，且活动口35和投放腔39内壁均水平开设有滑槽二，滑块二的一端延伸至滑槽二内并通过弹簧二314与滑槽二内壁连接。挡门一34、挡门二38和弹性接触板313在因缺齿齿轮37旋转而向外移动后，待缺齿齿轮37上的无齿段与挡门一34、隔门36分离，挡门一34、挡门二38和弹性接触板313在弹簧一311或弹簧二314的作用下复位。

作为优选的，本实施例的投放口处设有封闭组件，封闭组件包括垂直插设于储放箱31底部的挡门三315，用于封闭投放口，储放箱31底部设有与挡门三315对应的电磁块二316，挡门三315上设有与电磁块二316通电相斥的永磁块二，挡门三315和储放箱31之间设有弹簧三317。在选择水平投放时，通过打开电磁块二316，电磁块二316产生与永磁块二相同的磁力，根据同极相斥的原理，挡门三315向下移动，此时位于投放腔39内的微型灭火弹32在后续被弹性接触板313从投放口投出，需要说明的是，挡门三315向下移动至最低点时，挡门三315的顶端与投放口的底部内壁齐平，避免对从投放口投出的微型灭火弹32造成阻碍。

作为优选的，本实施例的还包括设于无人机设备1底部的连接架组件4，连接架组件4包括通过安装支架设于无人机设备1底部的双向伸缩设备41、分别设于双向伸缩设备41两端的滑动块42、套设于滑动块42外侧的框体部43、连接滑动块42和框体部43一侧内壁的阻尼弹性杆44以及与框体部43一体化的弧形部45；

其中，两组弧形部45相互对称，且弧形部45内壁设有弧形弹性垫46。考虑到无人机设备1在进行水平投放微型灭火弹32时会受到后坐力的影响，在进行水平投放微型灭火弹32前，位于防灾指挥终端的人员可控制无人机设备1飞行至邻近起火区域的一树木旁，双向伸缩设备41驱使两组弧形部45移动使两组弧形部45中的弧形弹性垫46贴紧树木，通过树木为无人机设备1提供支撑点，在无人机设备1在进行水平投放微型灭火弹32时，后坐力向树木传递并通过阻尼弹性杆44缓冲，保证无人机设备1水平投放微型灭火弹32的稳定性以及提高水平投放微型灭火弹32的精准度。

请参阅图4，电器组件5包括设于无人机设备1上的外壳、设于外壳内的无线通讯装置、控制器以及GPS装置。通过无线通讯装置方便监测器组件2与防灾指挥终端之间收发数据，即监测器组件2中的热成像仪22和检测器23将检测到的数据传递给防灾指挥终端，也可接收由防灾指挥终端发出的控制指令，使控制器控制旋转底座设备21、旋转设备、电磁块一312、电磁块二316以及双向伸缩设备41等，GPS装置方便设定巡检路线的起点和终点。

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)

1.一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于，所述方法应用于预警装置，所述预警装置包括无人机设备(1)、设于无人机设备(1)上的监测器组件(2)、灭火组件(3)以及电器组件(5)；其中，所述预警方法包括以下步骤：

S1：将无人机设备(1)放飞，无人机设备(1)沿设定路线对森林进行巡检，通过监测器组件(2)实时感测行驶区域的温度信息以及拍摄传送行驶区域的森林图像至防灾指挥终端；

S2：当监测器组件(2)感测到的温度高于或等于温度报警阈值时，监测器组件(2)通过电器组件(5)发送火灾预警信号至防灾指挥终端，无人机设备(1)悬停，实时拍摄和传送所处区域的森林图像至防灾指挥终端；

S3：防灾指挥终端接收火灾预警信号后，判断森林图像对应区域是否预发生火灾或存在火灾，若预发生火灾或存在火灾，继续处理无人机设备(1)发送的森林图像，获取火灾的实时情况，并驱使无人机设备(1)上的灭火组件(3)对起火区域进行灭火，若非预发生火灾或不存在火灾，防灾指挥终端发送继续巡检信号至无人机设备(1)，无人机设备(1)沿设定路线继续对森林进行巡检。

2.根据权利要求1所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述监测器组件(2)包括设于无人机设备(1)上的旋转底座设备(21)、设于旋转底座设备(21)上的热成像仪(22)以及设于无人机设备(1)上侧壁的检测器(23)；其中，

所述检测器(23)为温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述灭火组件(3)包括通过支架可拆卸设于无人机设备(1)底部的储放箱(31)，所述储放箱(31)内开设有放置腔(33)，所述放置腔(33)内自下往上依次叠放有多组相适配的微型灭火弹(32)，所述储放箱(31)的一侧底部开设有活动口(35)，所述活动口(35)内壁水平滑动插设有挡门一(34)，所述挡门一(34)的一端置于活动口(35)内，另一端延伸至放置腔(33)内并与放置腔(33)的一侧内壁贴合，所述挡门一(34)与最下方的微型灭火弹(32)底部贴合，所述挡门一(34)上方平行滑动设有隔门(36)，所述隔门(36)的一端延伸至储放箱(31)外侧，另一端贯穿活动口(35)内壁并与放置腔(33)的另一侧内壁齐平，所述隔门(36)的另一端与最下方两组微型灭火弹(32)之间的位置对应，所述活动口(35)内位于隔门(36)和挡门一(34)之间的位置设有旋转设备，且旋转设备输出端设有缺齿齿轮(37)，且隔门(36)和挡门一(34)相对一侧均设有与缺齿齿轮(37)啮合的齿牙槽；

其中，所述挡门一(34)和隔门(36)朝向放置腔(33)的一端均设为半圆形，所述微型灭火弹(32)朝向缺齿齿轮(37)的一端设有圆弧结构。

4.根据权利要求3所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述挡门一(34)下方平行设有挡门二(38)，所述挡门二(38)的一端置于活动口(35)内，另一端延伸至放置腔(33)内并与放置腔(33)的一侧内壁贴合，所述挡门二(38)和挡门一(34)之间形成有容纳一微型灭火弹(32)的投放腔(39)，所述投放腔(39)的一端与活动口(35)连通，另一端与开设于储放箱(31)侧壁的投放口连通，所述投放腔(39)内设有调整组件，用于调整投放腔(39)内的微型灭火弹(32)投放方式。

5.根据权利要求4所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述调整组件包括呈倒“山”型的连接架(310)，所述连接架(310)的第一端与挡门一(34)置于活动口(35)的一端连接，第二端延伸至投放腔(39)内并连接有与投放腔(39)适配的弹性接触板(313)，第三端与挡门二(38)置于活动口(35)的一端对应并连接有电磁块一(312)，所述挡门二(38)上设有与电磁块一(312)通电相吸的永磁块一。

6.根据权利要求5所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述挡门一(34)和挡门二(38)的两侧均水平开设有滑槽一，所述活动口(35)内壁设有滑块一，所述滑块一的一端延伸至滑槽一内并通过弹簧一(311)与滑槽一内壁连接，所述弹性接触板(313)外壁设有滑块二，且活动口(35)和投放腔(39)内壁均水平开设有滑槽二，所述滑块二的一端延伸至滑槽二内并通过弹簧二(314)与滑槽二内壁连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述投放口处设有封闭组件，所述封闭组件包括垂直插设于储放箱(31)底部的挡门三(315)，用于封闭投放口，所述储放箱(31)底部设有与挡门三(315)对应的电磁块二(316)，所述挡门三(315)上设有与电磁块二(316)通电相斥的永磁块二，所述挡门三(318)和储放箱(31)之间设有弹簧三(317)。

8.根据权利要求7所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：还包括设于无人机设备(1)底部的连接架组件(4)，所述连接架组件(4)包括通过安装支架设于无人机设备(1)底部的双向伸缩设备(41)、分别设于双向伸缩设备(41)两端的滑动块(42)、套设于滑动块(42)外侧的框体部(43)、连接滑动块(42)和框体部(43)一侧内壁的阻尼弹性杆(44)以及与框体部(43)一体化的弧形部(45)；

其中，两组所述弧形部(45)相互对称，且弧形部(45)内壁设有弧形弹性垫(46)。

9.根据权利要求1所述的一种基于森林生态系统损害的预警方法，其特征在于：所述电器组件(5)包括设于无人机设备(1)上的外壳、设于外壳内的无线通讯装置、控制器以及GPS装置。

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