CN116206417A - 一种森林防火预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及森林防火技术领域，尤其涉及一种森林防火预警系统及方法，包括：火情探测模块，用以对森林的火情进行探测；信号传输模块，用以传输火情探测模块输出的检测参数；数据处理模块，用以对信号传输模块输出的数据进行运算处理；中控模块，用以根据所述森林内部温度升高速率将树木折断区域的温度监测点数量进行调节，以及，根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度进行调节，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值进行调节，以及，根据易燃程度评价系数判定是否发出预警信息；预警模块，用以发出火情预警信息，本发明实现了森林防火预警的准确性的提高。

Description

一种森林防火预警系统及方法

技术领域

本发明涉及森林防火技术领域，尤其涉及一种森林防火预警系统及方法。

背景技术

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。森林防火工作是中国防灾减灾工作的重要组成部分，是国家公共应急体系建设的重要内容，是社会稳定和人民安居乐业的重要保障，是加快林业发展，加强生态建设的基础和前提，但是现有技术中的森林防火预警系统存在着预警不全面和火情预警准确性不足的问题。

中国专利公开号：CN109767591A公开了一种森林防火预警系统及方法，包括：N个间隔设置的第一监控组件，主监控组件包括云台、设置于云台上的图像采集件；M个间隔设置的第二监控组件，第二监控组件包括安装件、火情监测单元、引火条件监测单元；处理单元，与第一监控组件、第二监控组件信号连接，用于判断图像采集件所采集图像上的烟火区域，并启动烟火区域位置处的火情监测单元，获得火情监测单元所监测的火情信息；其中，N为大于0的整数，M为大于1的整数，相邻第一监控组件之间的距离为L，1KM≤L≤10KM，相邻第二监控组件之间的距离为S，20m≤S≤50m，由此可见，所述森林防火预警系统及方法存在以下问题：由于森林中存在坡度的地方的雨水冲刷作用和森林中的透风能力不同造成的森林火情温度监测的准确性下降。

发明内容

为此，本发明提供一种森林防火预警系统及方法，用以克服现有技术中由于森林中存在坡度的地方的雨水冲刷作用和森林中的透风能力不同造成的森林火情温度监测的准确性下降的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种森林防火预警系统，包括：火情探测模块，用以对森林的火情进行探测，包括设置在无人机上的用于分别检测透光区域面积和可燃物覆盖面积的视觉传感器、设置在固定观测点上用以检测森林风速的风速监测器、设置在不同位置的树木上用以检测森林内部温度的温度传感器以及设置在不同位置的树木上用以检测森林内部空气湿度的湿度传感器；信号传输模块，其与所述火情探测模块相连，用以传输火情探测模块输出的检测参数；数据处理模块，其与所述信号传输模块相连，用以对信号传输模块输出的数据进行运算处理以得到森林内部温度升高速率、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；中控模块，其分别与所述火情探测模块、所述信号传输模块以及所述数据处理模块相连，用以根据所述森林内部温度升高速率将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量，以及，根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值，以及，根据易燃程度评价系数判定是否发出预警信息；预警模块，其与所述中控模块相连，用以发出火情预警信息。

进一步地，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率确定森林火灾发生概率是否在允许范围内的三类判定方法，其中，

第一类判定方法为，所述中控模块在预设第一升高速率条件下判定森林火灾发生概率在允许范围内；

第二类判定方法为，所述中控模块在预设第二升高速率条件下判定森林火灾发生概率超出允许范围，初步判定森林的透光率高于允许范围，并根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度；

第三类判定方法为，所述中控模块在预设第三升高速率条件下判定森林火灾的发生概率超出允许范围，通过计算所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值以将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量；

其中，所述预设第一升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率小于等于预设第一温度升高速率；所述预设第二升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率大于预设第一温度升高速率且小于等于预设第二温度升高速率；所述预设第三升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率大于预设第二温度升高速率；所述预设第一温度升高速率小于所述预设第二温度升高速率。

进一步地，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值确定针对树木折断区域的温度监测点数量的三种调节方式，其中，

第一种调节方式为，所述中控模块在预设第一升高速率差值条件下将树木折断区域的温度监测点数量调节至预设数量；

第二种调节方式为，所述中控模块在预设第二升高速率差值条件下使用预设第一数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第一数量；

第三种调节方式为，所述中控模块在预设第三升高速率差值条件下使用预设第二数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第二数量；

其中，所述预设第一升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值小于等于预设第一升高速率差值；所述预设第二升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第一升高速率差值且小于等于预设第二升高速率差值；所述预设第三升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第二升高速率差值；其中，所述预设第一升高速率差值小于所述预设第二升高速率差值，所述预设第一数量调节系数小于预设第二数量调节系数。

进一步地，所述中控模块在预设第二升高速率条件下根据透光区域的平均温度检测值占比确定森林的透光率是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第一占比条件下判定森林的透光率在允许范围内；

第二类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第二占比条件下判定森林的透光率超出允许范围，通过计算透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值以将无人机飞行高度调节至对应高度；

其中，所述预设第一占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比小于等于预设温度检测值占比；所述预设第二占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比大于预设温度检测值占比，透光区域的平均温度检测值占比的计算公式为：

其中，Y为透光区域的平均温度检测值占比，T₁为透光区域的平均温度，T₂为非透光区域的平均温度。

进一步地，所述中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值确定针对无人机飞行高度的三类调节方法，其中，

第一类高度调节方法为，所述中控模块在预设第一占比差值条件下将无人机飞行高度调节至对应预设高度；

第二类高度调节方法为，所述中控模块在预设第二占比差值条件下使用预设第二高度调节系数将无人机飞行高度调节至第一高度；

第三类高度调节方法为，所述中控模块在预设第三占比差值条件下使用预设第一高度调节系数将无人机飞行高度调节至第二高度；

其中，所述预设第一占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值小于等于预设第一温度检测值占比差值；所述在预设第二占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第一温度检测值占比差值且小于等于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第三占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第一温度检测值占比差值小于所述预设第二温度检测值占比差值，所述预设第一高度调节系数小于所述预设第二高度调节系数。

进一步地，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比确定雨水冲刷程度是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度在允许范围内；

第二类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度超出允许范围，通过计算可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值以将湿度检测值调节至对应湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比小于等于预设覆盖面积占比；所述预设第二覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比大于预设覆盖面积占比。

进一步地，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值确定针对湿度检测值的三种调节方法，其中，

第一类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比差值条件下不对所述湿度检测值进行调节；

第二类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比差值条件下使用预设第一湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第一湿度检测值；

第三类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第三覆盖面积占比差值条件下使用预设第二湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第二湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值小于等于预设第一覆盖面积占比差值；所述预设第二覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第一覆盖面积占比差值且小于等于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第三覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第一覆盖面积占比差值小于所述预设第二覆盖面积占比差值，所述预设第一湿度调节系数小于所述预设第二湿度调节系数。

进一步地，所述数据处理模块根据温度检测值、风速检测值以及调节后的湿度检测值计算易燃程度评价系数，易燃程度评价系数的计算公式为：

其中，A为易燃程度评价系数，ψ=0.6s·m^-1，ζ=0.6℃^-1，ω=-0.2g/m³，F为风速检测值，W为温度检测值，S’为调节后的湿度检测值。

进一步地，所述中控模块根据易燃程度评价系数确定是否发出火灾预警信息的两类判定方法，其中，

第一类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第一系数条件下判定不发出火灾预警信息；

第二类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第二系数条件下判定火灾预警模块发出火灾预警信息；

其中，所述预设第一系数条件为，易燃程度评价系数小于等于预设易燃程度评价系数；所述预设第二系数条件为，易燃程度评价系数大于预设易燃程度评价系数。

本发明还提供一种森林防火预警方法，包括：步骤S1，使用视觉传感器对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测，使用风速检测器对森林风速进行检测，使用温度传感器对树木所处区域温度进行检测，使用湿度传感器对树木所处区域空气湿度进行检测；步骤S2，对检测到的检测参数进行运算处理以得到温度升高速率、树木所处区域平均温度、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；步骤S3，所述中控模块根据温度升高速率对检测点数量进行调节，在对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测时，中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节；步骤S4，所述中控模块根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值；在完成对于湿度检测值的调节时，中控模块控制数据处理模块对所述易燃程度评价系数进行计算并根据易燃程度评价系数判定是否发出火情预警信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述系统通过设置火情探测模块、信号传输模块、数据处理模块、中控模块以及预警模块，在对森林火情进行监控时，火情探测模块的温度检测器获取森林内部温度，视觉传感器获取透光区域和可燃物覆盖面积，风速监测器获取森林风速以及湿度监测器获取森林内部空气湿度，中控模块通过温度升高速率对树木折断区域的温度监测点数量进行调节，以及，中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比对湿度检测值进行调节，减少了由于环境因素导致的环境参数检测不准确导致火灾预警不准确的情况，所述数据处理模块对经调节后的环境特征参数进行计算得出当前时刻的森林易燃程度评价系数，提高了对森林火灾监控的精准性，减少了人力物力的消耗。

本发明所述系统通过设置预设第一升高速率差值、预设第二升高速率差值、预设第一数量调节系数以及预设第二数量调节系数，在森林中由于树木之间间隔不固定空隙不明确，由于风力导致的树木折断会影响温度监测器的检测温度，所述中控模块通过温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值对监测器数量进行调节，能更准确获取树木所处区域温度，进一步实现了森林火灾的精确监控。

本发明所述系统通过设置预设第一温度检测值占比差值、预设第二温度检测值占比差值、预设第一高度调节系数以及预设第二高度调节系数，所述中控模块根据温度检测值占比差值使用对应高度调节系数对无人机飞行高度进行调节，进一步实现了森林火灾的精确监控。

本发明所述系统通过设置预设第一覆盖面积占比差值、预设第二覆盖面积占比差值、预设第一湿度调节系数以及预设第二湿度调节系数，所述中控模块通过覆盖面积的差值对检测湿度进行调节，减少了湿度测定不准确的问题，进一步实现了森林火灾的精确监控。

本发明所述系统通过设置预设第一系数值和预设第二系数值，所述中控模块在完成对森林环境特征参数的调节后将调节后的特征参数传输至数据处理模块，所述数据处理模块对处理后的森林环境特征参数进行计算得到易燃程度评价系数，更加接近森林真实情况，所述中控模块对易燃程度评价系数进行判定对应发出监测指令或者报警指令，进一步实现了森林火灾的精确监控。

附图说明

图1为本发明实施例森林防火预警系统的结构示意图；

图2为本发明实施例森林防火预警方法的整体流程图；

图3为本发明实施例森林防火预警系统的整体结构框图；

图4为本发明实施例森林防火预警系统的火情探测模块结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

请参阅图1、图2、图3以及图4所示，其分别为本发明实施例森林防火预警方法的整体流程图、整体流程图、系统整体结构框图以及火情探测模块结构框图。本发明实施例一种森林防火预警系统，包括：

火情探测模块，用以对森林的火情进行探测，包括设置在无人机1上的用于分别检测透光区域面积和可燃物覆盖面积的视觉传感器6、设置在固定观测点4上用以检测森林风速的风速监测器5、设置在不同位置的树木上用以检测森林内部温度的温度传感器2以及设置在不同位置的树木上用以检测森林内部空气湿度的湿度传感器3；

信号传输模块，其与所述火情探测模块相连，用以传输火情探测模块输出的检测参数；

数据处理模块，其与所述信号传输模块相连，用以对信号传输模块输出的数据进行运算处理以得到森林内部温度升高速率、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；

中控模块，其分别与所述火情探测模块、所述信号传输模块以及所述数据处理模块相连，用以根据所述森林内部温度升高速率将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量，以及，根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值，以及，根据易燃程度评价系数判定是否发出预警信息；

预警模块，其与所述中控模块相连，用以发出火情预警信息。

本发明所述系统通过设置火情探测模块、信号传输模块、数据处理模块、中控模块以及预警模块，在对森林火情进行监控时，火情探测模块的温度检测器获取森林内部温度，视觉传感器获取透光区域和可燃物覆盖面积，风速监测器5获取森林风速以及湿度监测器获取森林内部空气湿度，中控模块通过温度升高速率对树木折断区域的温度监测点数量进行调节，以及，中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比对湿度检测值进行调节，减少了由于环境因素导致的环境参数检测不准确导致火灾预警不准确的情况，所述数据处理模块对经调节后的环境特征参数进行计算得出当前时刻的森林易燃程度评价系数，提高了对森林火灾监控的精准性，减少了人力物力的消耗。

请继续参阅图1所示，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率确定森林火灾发生概率是否在允许范围内的三类判定方法，其中，

第一类判定方法为，所述中控模块在预设第一升高速率条件下判定森林火灾发生概率在允许范围内；

第二类判定方法为，所述中控模块在预设第二升高速率条件下判定森林火灾发生概率超出允许范围，初步判定森林的透光率高于允许范围，并根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度；

第三类判定方法为，所述中控模块在预设第三升高速率条件下判定森林火灾的发生概率超出允许范围，通过计算所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值以将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量；

其中，所述预设第一升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率小于等于预设第一温度升高速率；所述预设第二升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率大于预设第一温度升高速率且小于等于预设第二温度升高速率；所述预设第三升高速率条件为，所述森林内部温度升高速率大于预设第二温度升高速率；所述预设第一温度升高速率小于所述预设第二温度升高速率。

具体而言，温度升高速率记为V，预设第一温度升高速率记为V1，预设第二温度升高速率记为V2，其中V1＜V2，温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值记为△V，设定△V=V-V2。

请继续参阅图1所示，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值确定针对树木折断区域的温度监测点数量的三种调节方式，其中，

第一种调节方式为，所述中控模块在预设第一升高速率差值条件下将树木折断区域的温度监测点数量调节至预设数量；

第二种调节方式为，所述中控模块在预设第二升高速率差值条件下使用预设第一数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第一数量；

第三种调节方式为，所述中控模块在预设第三升高速率差值条件下使用预设第二数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第二数量；

其中，所述预设第一升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值小于等于预设第一升高速率差值；所述预设第二升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第一升高速率差值且小于等于预设第二升高速率差值；所述预设第三升高速率差值条件为，所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第二升高速率差值；其中，所述预设第一升高速率差值小于所述预设第二升高速率差值，所述预设第一数量调节系数小于预设第二数量调节系数。

具体而言，预设第一升高速率差值记为△V1，预设第二升高速率差值记为△V2，预设第一数量调节系数记为α1，预设第二数量调节系数记为α2，树木折断区域的温度监测点数量记为Z，其中，△V1＜△V2，1＜α1＜α2，调节后的监测点数量记为Z’，设定Z’=Z×αi，其中，αi为预设第i数量调节系数，设定i=1，2。

本发明所述系统通过设置预设第一升高速率差值、预设第二升高速率差值、预设第一数量调节系数以及预设第二数量调节系数，在森林中由于树木之间间隔不固定空隙不明确，由于风力导致的树木折断会影响温度监测器的检测温度，所述中控模块通过温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值对监测器数量进行调节，能更准确获取树木所处区域温度，进一步实现了森林火灾的精确监控。

请继续参阅图1所示，所述中控模块在预设第二升高速率条件下根据透光区域的平均温度检测值占比确定森林的透光率是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第一占比条件下判定森林的透光率在允许范围内；

第二类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第二占比条件下判定森林的透光率超出允许范围，通过计算透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值以将无人机飞行高度调节至对应高度；

其中，所述预设第一占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比小于等于预设温度检测值占比；所述预设第二占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比大于预设温度检测值占比，透光区域的平均温度检测值占比的计算公式为：

其中，Y为透光区域的平均温度检测值占比，T₁为透光区域的平均温度，T₂为非透光区域的平均温度。

具体而言，透光区域的平均温度检测值占比记为Y，预设温度检测值占比记为Y0，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值记为△Y，设定△Y=Y-Y0。

请继续参阅图1所示，所述中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值确定针对无人机飞行高度的三类调节方法，其中，

第一类高度调节方法为，所述中控模块在预设第一占比差值条件下将无人机飞行高度调节至对应预设高度；

第二类高度调节方法为，所述中控模块在预设第二占比差值条件下使用预设第二高度调节系数将无人机飞行高度调节至第一高度；

第三类高度调节方法为，所述中控模块在预设第三占比差值条件下使用预设第一高度调节系数将无人机飞行高度调节至第二高度；

其中，所述预设第一占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值小于等于预设第一温度检测值占比差值；所述在预设第二占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第一温度检测值占比差值且小于等于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第三占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第一温度检测值占比差值小于所述预设第二温度检测值占比差值，所述预设第一高度调节系数小于所述预设第二高度调节系数。

具体而言，预设第一温度检测值占比差值记为△Y1，预设第二温度检测值占比差值记为△Y2，预设第一高度调节系数记为β1，预设第二高度调节系数记为β2，无人机飞行高度记为W，其中，△Y1＜△Y2，0＜β1＜β2＜1，调节后的无人机飞行高度记为W’，设定W’=W×（1-βj），其中，βj为预设第j高度调节系数，设定j=1，2。

本发明所述系统通过设置预设第一温度检测值占比差值、预设第二温度检测值占比差值、预设第一高度调节系数以及预设第二高度调节系数，所述中控模块根据温度检测值占比差值使用对应高度调节系数对无人机飞行高度进行调节，进一步实现了森林火灾的精确监控。

请继续参阅图1所示，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比确定雨水冲刷程度是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度在允许范围内；

第二类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度超出允许范围，通过计算可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值以将湿度检测值调节至对应湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比小于等于预设覆盖面积占比；所述预设第二覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比大于预设覆盖面积占比。

具体而言，可燃物覆盖面积占比记为G，预设覆盖面积占比记为G0，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值记为△G，设定△G=G-G0。

请继续参阅图1所示，其特征在于，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值确定针对湿度检测值的三种调节方法，其中，

第一类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比差值条件下不对所述湿度检测值进行调节；

第二类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比差值条件下使用预设第一湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第一湿度检测值；

第三类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第三覆盖面积占比差值条件下使用预设第二湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第二湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值小于等于预设第一覆盖面积占比差值；所述预设第二覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第一覆盖面积占比差值且小于等于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第三覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第一覆盖面积占比差值小于所述预设第二覆盖面积占比差值，所述预设第一湿度调节系数小于所述预设第二湿度调节系数。

具体而言，预设第一覆盖面积占比差值记为△G1，预设第二覆盖面积占比差值记为△G2，预设第一湿度调节系数记为δ1，预设第二湿度调节系数记为δ2，湿度检测值记为S，其中，△G1＜△G2，1＜δ1＜δ2，调节后的湿度检测值记为S’，设定S’=S×（δk+1）/2，其中，δk为第k湿度调节系数，设定k=1，2。

本发明所述系统通过设置预设第一覆盖面积占比差值、预设第二覆盖面积占比差值、预设第一湿度调节系数以及预设第二湿度调节系数，所述中控模块通过覆盖面积的差值对检测湿度进行调节，减少了湿度测定不准确的问题，进一步实现了森林火灾的精确监控。

请继续参阅图1所示，所述数据处理模块根据温度检测值、风速检测值以及调节后的湿度检测值计算易燃程度评价系数，易燃程度评价系数的计算公式为：

其中，A为易燃程度评价系数，ψ=0.6s·m^-1，ζ=0.6℃^-1，ω=-0.2g/m³，F为风速检测值，W为温度检测值，S’为调节后的湿度检测值。

请继续参阅图1所示，所述中控模块根据易燃程度评价系数确定是否发出火灾预警信息的两类判定方法，其中，

第一类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第一系数条件下判定不发出火灾预警信息；

第二类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第二系数条件下判定火灾预警模块发出火灾预警信息；

其中，所述预设第一系数条件为，易燃程度评价系数小于等于预设易燃程度评价系数；所述预设第二系数条件为，易燃程度评价系数大于预设易燃程度评价系数。

本发明所述系统通过设置预设第一系数值和预设第二系数值，所述中控模块在完成对森林环境特征参数的调节后将调节后的特征参数传输至数据处理模块，所述数据处理模块对处理后的森林环境特征参数进行计算得到易燃程度评价系数，更加接近森林真实情况，所述中控模块对易燃程度评价系数进行判定对应发出监测指令或者报警指令，进一步实现了森林火灾的精确监控。

请继续参阅图2所示，本发明实施例一种森林防火预警方法，包括：

步骤S1，使用视觉传感器对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测，使用风速检测器对森林风速进行检测，使用温度传感器2对树木所处区域温度进行检测，使用湿度传感器3对树木所处区域空气湿度进行检测；

步骤S2，对检测到的检测参数进行运算处理以得到温度升高速率、树木所处区域平均温度、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；

步骤S3，所述中控模块根据温度升高速率对检测点数量进行调节，在对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测时，中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节；

步骤S4，所述中控模块根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值；在完成对于湿度检测值的调节时，中控模块控制数据处理模块对所述易燃程度评价系数进行计算并根据易燃程度评价系数判定是否发出火情预警信息。

实施例1

本实施例1一种森林防火预警系统及方法，中控模块设有预设第一升高速率差值记为△V1，预设第二升高速率差值记为△V2，预设第一数量调节系数记为α1，预设第二数量调节系数记为α2，树木折断区域的温度监测点数量记为Z，其中，△V1=3℃/h，△V2=6℃/h，α1=1.2，α2=1.4，Z=5个。

本实施例1求得△V=4℃/h，中控模块判定△V1＜△V≤△V2并使用α1对监测点数量进行调节，调节后的监测点数量为Z’=5个×1.2=6个。

本发明实施例通过设置预设第一升高速率差值，预设第二升高速率差值，预设第一数量调节系数，预设第二数量调节系数，通过对监测点数量的调节提高了监测的精准性，进一步实现了森林火灾的精确监控。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种森林防火预警系统，其特征在于，包括：

火情探测模块，用以对森林的火情进行探测，包括设置在无人机上的用于分别检测透光区域面积和可燃物覆盖面积的视觉传感器、设置在固定观测点上用以检测森林风速的风速监测器、设置在不同位置的树木上用以检测森林内部温度的温度传感器以及设置在不同位置的树木上用以检测森林内部空气湿度的湿度传感器；

信号传输模块，其与所述火情探测模块相连，用以传输火情探测模块输出的检测参数；

数据处理模块，其与所述信号传输模块相连，用以对信号传输模块输出的数据进行运算处理以得到森林内部温度升高速率、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；

中控模块，其分别与所述火情探测模块、所述信号传输模块以及所述数据处理模块相连，用以根据所述森林内部温度升高速率判定森林火灾发生概率是否在允许范围内，并在判定森林火灾发生概率超出允许范围时将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量，以及，在初步判定森林的透光率高于允许范围时根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度，以及，根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比判定雨水冲刷程度是否在允许范围内，并在判定雨水冲刷程度超出允许范围时将湿度检测值调节至对应湿度检测值，以及，根据易燃程度评价系数判定是否发出预警信息；

预警模块，其与所述中控模块相连，用以发出火情预警信息。

2.根据权利要求1所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率确定森林火灾发生概率是否在允许范围内的三类判定方法，其中，

第一类判定方法为，所述中控模块在预设第一升高速率条件下判定森林火灾发生概率在允许范围内；

第二类判定方法为，所述中控模块在预设第二升高速率条件下判定森林火灾发生概率超出允许范围，初步判定森林的透光率高于允许范围，并根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度；

第三类判定方法为，所述中控模块在预设第三升高速率条件下判定森林火灾的发生概率超出允许范围，通过计算所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值以将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量；

其中，所述预设第一升高速率条件为，森林内部温度升高速率小于等于预设第一温度升高速率；所述预设第二升高速率条件为，森林内部温度升高速率大于预设第一温度升高速率且小于等于预设第二温度升高速率；所述预设第三升高速率条件为，森林内部温度升高速率大于预设第二温度升高速率；所述预设第一温度升高速率小于所述预设第二温度升高速率。

3.根据权利要求2所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值确定针对树木折断区域的温度监测点数量的三种调节方式，其中，

第一种调节方式为，所述中控模块在预设第一升高速率差值条件下将树木折断区域的温度监测点数量调节至预设数量；

第二种调节方式为，所述中控模块在预设第二升高速率差值条件下使用预设第一数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第一数量；

第三种调节方式为，所述中控模块在预设第三升高速率差值条件下使用预设第二数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第二数量；

其中，所述预设第一升高速率差值条件为，森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值小于等于预设第一升高速率差值；所述预设第二升高速率差值条件为，森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第一升高速率差值且小于等于预设第二升高速率差值；所述预设第三升高速率差值条件为，森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第二升高速率差值；其中，所述预设第一升高速率差值小于所述预设第二升高速率差值，所述预设第一数量调节系数小于所述预设第二数量调节系数。

4.根据权利要求3所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块在预设第二升高速率条件下根据透光区域的平均温度检测值占比确定森林的透光率是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第一占比条件下判定森林的透光率在允许范围内；

第二类透光率判定方法为，所述中控模块在预设第二占比条件下判定森林的透光率超出允许范围，通过计算透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值以将无人机飞行高度调节至对应高度；

其中，所述预设第一占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比小于等于预设温度检测值占比；所述预设第二占比条件为，透光区域的平均温度检测值占比大于预设温度检测值占比，透光区域的平均温度检测值占比的计算公式为：

，

其中，Y为透光区域的平均温度检测值占比，T₁为透光区域的平均温度，T₂为非透光区域的平均温度。

5.根据权利要求4所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值确定针对无人机飞行高度的三类调节方法，其中，

第一类高度调节方法为，所述中控模块在预设第一占比差值条件下将无人机飞行高度调节至对应预设高度；

第二类高度调节方法为，所述中控模块在预设第二占比差值条件下使用预设第二高度调节系数将无人机飞行高度调节至第一高度；

第三类高度调节方法为，所述中控模块在预设第三占比差值条件下使用预设第一高度调节系数将无人机飞行高度调节至第二高度；

其中，所述预设第一占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值小于等于预设第一温度检测值占比差值；所述在预设第二占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第一温度检测值占比差值且小于等于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第三占比差值条件为，透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第二温度检测值占比差值；所述预设第一温度检测值占比差值小于所述预设第二温度检测值占比差值，所述预设第一高度调节系数小于所述预设第二高度调节系数。

6.根据权利要求5所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比确定雨水冲刷程度是否在允许范围内的两类判定方法，其中，

第一类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度在允许范围内；

第二类冲刷程度判定方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度超出允许范围，通过计算可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值以将湿度检测值调节至对应湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比小于等于预设覆盖面积占比；所述预设第二覆盖面积占比条件为，可燃物覆盖面积占比大于预设覆盖面积占比。

7.根据权利要求6所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值确定针对湿度检测值的三种调节方法，其中，

第一类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第一覆盖面积占比差值条件下不对所述湿度检测值进行调节；

第二类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第二覆盖面积占比差值条件下使用预设第一湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第一湿度检测值；

第三类湿度调节方法为，所述中控模块在预设第三覆盖面积占比差值条件下使用预设第二湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第二湿度检测值；

其中，所述预设第一覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值小于等于预设第一覆盖面积占比差值；所述预设第二覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第一覆盖面积占比差值且小于等于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第三覆盖面积占比差值条件为，可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第二覆盖面积占比差值；所述预设第一覆盖面积占比差值小于所述预设第二覆盖面积占比差值，所述预设第一湿度调节系数小于所述预设第二湿度调节系数。

8.根据权利要求7所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述数据处理模块根据温度检测值、风速检测值以及调节后的湿度检测值计算易燃程度评价系数，易燃程度评价系数的计算公式为：

，

其中，A为易燃程度评价系数，ψ=0.6s·m^-1，ζ=0.6℃^-1，ω=-0.2g/m³，F为风速检测值，W为温度检测值，S’为调节后的湿度检测值。

9.根据权利要求8所述的森林防火预警系统，其特征在于，所述中控模块根据易燃程度评价系数确定是否发出火灾预警信息的两类判定方法，其中，

第一类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第一系数条件下判定不发出火灾预警信息；

第二类火灾判定方法为，所述中控模块在预设第二系数条件下判定火灾预警模块发出火灾预警信息；

其中，所述预设第一系数条件为，易燃程度评价系数小于等于预设易燃程度评价系数；所述预设第二系数条件为，易燃程度评价系数大于预设易燃程度评价系数。

10.一种使用权利要求1-9任一权利要求所述的森林防火预警系统的预警方法，其特征在于，包括：

步骤S1，使用视觉传感器对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测，使用风速检测器对森林风速进行检测，使用温度传感器对树木所处区域温度进行检测，使用湿度传感器对树木所处区域空气湿度进行检测；

步骤S2，对检测到的检测参数进行运算处理以得到温度升高速率、树木所处区域平均温度、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数；

步骤S3，所述中控模块根据温度升高速率对检测点数量进行调节，在对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测时，中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节；

步骤S4，所述中控模块根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值；在完成对于湿度检测值的调节时，中控模块控制数据处理模块对所述易燃程度评价系数进行计算并根据易燃程度评价系数判定是否发出火情预警信息。

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