CN116824725A - 一种森林资源智能管护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种森林资源智能管护方法及系统，涉及森林巡检技术领域。首先获取巡查任务，并下发给对应的移动终端。其中，移动终端包括人工巡查终端和无人机。然后，通过人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，而无人机获得任务路线后进行空中巡查。之后，基于3S一体化技术，按照设定频率采集巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效。最后，获取巡检员和无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。其采用空中巡防加地面巡检的方式，将护林工作的管理信息化、技术化、科学化，通过结合3S一体化技术更进一步地确保护林工作的高效开展。

Description

一种森林资源智能管护方法及系统

技术领域

本发明涉及森林巡检技术领域，具体而言，涉及一种森林资源智能管护方法及系统。

背景技术

众所周知，森林资源对社会的可持续发展具有重要的意义，但是目前森林资源也面临着很大的威胁。一方面面临火灾，导致成片森林被烧毁；另一方面，由于人们生态保护意识薄弱，盗伐滥伐、肆意盗猎等行为，皆使森林资源遭到严重的破坏。传统的森林管护工作方式已经越来越难以满足日益增长的巡护任务需求。

公布号为CN108416867A的申请文件公开了一种森林资源智能管护系统，包括GIS服务器、数据服务器、路由器和多个手持终端。护林员将带着手持终端在森林中进行巡查，每隔一小时GIS服务器将通过路由器向手持终端的回复模块发送一个用于确认护林员是否携带手持终端的答复指令，护林员需要在10分钟内在回复模块中对答复指令做出回复；若护林员在回复模块中做出回复则信号收发模块收到回复模块的信号，判断模块向路由器发送有效指令；若护林员在回复模块中未做出回复则信号收发模块未收到回复模块的信号，则判断模块向路由器发送无效指令。由于手持终端内置GPS模块，因此可定位判断模块发送有效指令或无效指令的位置，因此可判断护林员是否在森林中操作回复模块；当GIS服务器通过路由器接收到有效指令则证明护林员在森林中巡查，若接收到无效指令则证明护林员未持有手持设备在森林中巡查。

但是其对于替班逃班问题并未进行有效解决，如替班人员携带自己的认证标签进行替班从而解决认证标签的信息与当前人员不匹配的问题。另一方面，由于森林内情况复杂，山路蜿蜒、林木茂密，人工巡检的方式容易存在信息上报不及时、人员调度不科学、遇险求救途径少等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种森林资源智能管护方法及系统，采用空中巡防加地面巡检的方式，将护林工作的管理信息化、技术化、科学化，通过结合3S一体化技术更进一步地确保护林工作的高效开展。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种森林资源智能管护方法，其包括：

获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；上述移动终端包括人工巡查终端和无人机；

通过上述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，上述无人机获得任务路线后进行空中巡查；

基于3S一体化技术，按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效；

获取上述巡检员和上述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效的步骤包括：

以上述任务路线为中心线，设置路线缓冲区；

按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标；

基于Cell的方法将实时坐标与路线缓冲区作叠加分析，判断当前巡护位置是否偏离任务路线。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，还包括：

进行巡检数据记录，完善统计分析报表；

根据巡检计划的执行情况，统计各类异常状况次数及出现的时间，并进行归类分析。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述无人机上搭载有数字相机和红外成像仪；

通过上述数字相机采集森林视频图像，并利用预置的基于深度学习的烟火检测算法对上述视频图像进行识别，生成火情信息；

根据上述红外成像仪对上述火情信息进行校正，排除天气对图像识别的干扰，确定火情监控结果。

第二方面，本申请实施例提供一种森林资源智能管护系统，其包括：

任务分配模块，用于获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；上述移动终端包括人工巡查终端和无人机；

任务验证模块，用于通过上述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，上述无人机获得任务路线后进行空中巡查；

定位监督模块，用于基于3S一体化技术，按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效；

异常分析模块，用于获取上述巡检员和上述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当上述一个或多个程序被上述处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项上述的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项上述的方法。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本申请实施例提供一种森林资源智能管护方法及系统，首先获取巡查任务，并下发给对应的移动终端。其中，移动终端包括人工巡查终端和无人机。然后，通过人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，而无人机获得任务路线后进行空中巡查。从而采用“无人机空中巡防+人工地面巡检”的联合方式，增强对森林资源的全面监测效果，提高异常信息上报速度和监测效率。之后，基于3S一体化技术，按照设定频率采集巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效。从而通过“身份验证+实时定位监督”的方式对巡检员进行双重监督，避免出现替班逃班的问题以及巡检员在责任区内敷衍随意、漫无目的地巡查的问题，保证护林工作执行的真实性。最后，获取巡检员和无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。如果检测结果发现异常，则及时通知工作人员进行处理，从而对森林日常情况进行及时有效的管理，将护林工作的管理信息化、技术化、科学化，更进一步地确保护林工作的高效开展。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种森林资源智能管护方法一实施例的步骤框图；

图2为本发明提供的一种森林资源智能管护方法一实施例的应用示意图；

图3为本发明提供的一种森林资源智能管护方法一实施例中无人机数据的处理示意图；

图4为本发明提供的一种森林资源智能管护系统一实施例的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。

图标：1、存储器；2、处理器；3、通信接口；11、任务分配模块；12、任务验证模块；13、定位监督模块；14、异常分析模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

请参照图1和图2，其中，图1所示为本申请实施例提供的一种森林资源智能管护方法的步骤框图，该方法包括以下步骤：

步骤S1：获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；上述移动终端包括人工巡查终端和无人机。

目前森林资源面临着人为或环境因素引起的森林火灾、病虫害、盗伐等威胁，护林员正是肩负了巡护森林、上报火情、上报案件的重任。然而，在传统的护林工作中，难免出现信息上报和下发不及时、热点位置提供不准确、人员调度不科学、遇险求救途径少等问题。

上述步骤中，如图2所示，主要架构包括移动终端、3S技术服务器和系统服务器。移动终端用于采集当前森林信息，并基于3S技术服务器将信息传输到后台的系统服务器进行数据处理和分析。其中，移动终端包括人工巡查终端和无人机。人工巡查终端主要是为巡检员量身定制的，负责实时地将巡检员的巡护位置信息、汇报信息和求助信息等传回服务器，可以是一种轻巧便捷的Mini终端，也可以是一种Andriod/Ios的移动智能终端。前者适用于不具备智能操作能力的巡检人员，后者适用于普通巡检员，其功能更加多样，采集的信息更加丰富和全面。无人机用于大范围采集森林图像，结合GIS地图和机器学习算法实现对森林资源异常情况的快速侦查。其通过采用“无人机空中巡防+人工地面巡检”的科学巡防方式，增强对森林资源的全面监测效果，提高异常信息上报速度和监测效率。

步骤S2：通过上述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，上述无人机获得任务路线后进行空中巡查。

上述步骤中，人工巡查终端接收到本次巡查任务后，调取对应巡检员的身份信息以及本次巡查的日期、区域和路线等信息，并对当前的终端携带者进行面部图像采集，将采集的面部图像与调取出的身份信息进行对比，验证人员是否匹配。若人脸认证成功，则加载相应巡查区域及路线等，并开启地面巡检模式进入巡查路线；若人脸认证不成功，则显示验证失败信息，例如“当前非XXX，身份验证失败”，以提醒对应的巡检员及时到岗。即，若初始认证不成功，则不开启巡检系统，避免出现替班逃班的问题。

步骤S3：基于3S一体化技术，按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效。

上述步骤中，3S一体化技术主要包括：GIS地理信息服务(GeographicInformation System或Geo－Information system)，通过GIS地图对现场工作进行过程管控；GPS定位服务(Global Positioning System)，通过GPS和移动基站进行资源、人员、轨迹的定位和跟踪；无线网络(wireless network)，包括公众移动通信网4G、3G、GPRS和Wifi等方式，实现现场与后台的数据传输。人工巡查终端通过4G、3G、GPRS网络将采集的信息上传到后台的系统服务器(在没有运营商服务的区域，使用北斗的短报文功能将位置信息上传到后台)，后台则根据上传的信息在3S技术服务器系统中进行跟踪定位及相关信息管理，并利用巡护区域和当前坐标点的空间位置关系来计算当前巡护是否有效。

具体的，首先以上述任务路线为中心线，设置路线缓冲区。例如，以重要路线节点为中心，设置半径为10米的邻近区域，形成缓冲区。同时，按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标。然后，基于Cell的方法将实时坐标与路线缓冲区作叠加分析，判断当前巡护位置是否偏离任务路线。其中，叠加分析指的是巡护路线的缓冲区和当前位置点的包含性分析。可以利用基于Cell的方法将缓冲区域多边形栅格化，然后对不含多边形边的栅格计算其在多边形内部还是外部。而对点进行包含性测试时，首先计算点在哪个栅格内；若栅格不含任何边，则可以在固定时间内得到点与多边形的位置关系；否则，需要进一步计算点与当前栅格内边的关系，以判断当前定位点是否超出缓冲区，偏离了路线。其通过“身份验证+实时定位监督”的方式对巡检员进行双重监督，避免出现替班逃班的问题以及巡检员在责任区内敷衍随意、漫无目的地巡查的问题，保证护林工作执行的真实性。

步骤S4：获取上述巡检员和上述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

上述步骤中，通过对采集到的巡检数据进行记录，可以与日常巡检数据进行对比，以判断本次巡查区域是否存在异常。如果检测结果发现异常，则及时通知工作人员进行处理。另外，记录的巡检数据可用于完善统计分析报表，并可结合报表对接下来一段时间内的人员安排进行调控，充分利用巡护资源。同时，根据巡检计划的执行情况，统计各类异常状况次数及出现的时间，并进行归类分析，从而对森林日常情况进行及时有效的管理，将护林工作的管理信息化、技术化、科学化，更进一步地确保护林工作的高效开展。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述无人机上搭载有数字相机和红外成像仪。请参照图3，主要包括：

步骤S201：通过上述数字相机采集森林视频图像，并利用预置的基于深度学习的烟火检测算法对上述视频图像进行识别，生成火情信息；

步骤S202：根据上述红外成像仪对上述火情信息进行校正，排除天气对图像识别的干扰，确定火情监控结果。

上述实施例中，火灾初期，火苗微小不易被无人机空中巡查发现，但是可通过人工地面巡检的方式发现。若人工未及时发现，而火势扩大生出了浓烟，便可利用无人机从可能的角度采集当前森林资源信息，并进行进一步地处理和分析。其中，基于深度学习的烟火检测算法是利用Mask R-CNN神经网络搭建的分类模型，并利用含有烟火的森林图像样本进行训练后得到的检测模型，从而可以通过烟火检测模型及时地识别出火情信息。然后，还利用红外成像仪对火情信息进行校正，排除烟雾天气对图像识别的干扰，得到更为准确的火情监控结果并及时上报，从而提醒相应救援人员及时采取措施，防止火势进一步蔓延，造成更严重的森林资源损毁。

基于同样的发明构思，本发明还提出一种森林资源智能管护系统，请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种森林资源智能管护系统的结构框图。该系统包括：

任务分配模块11，用于获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；上述移动终端包括人工巡查终端和无人机；

任务验证模块12，用于通过上述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，上述无人机获得任务路线后进行空中巡查；

定位监督模块13，用于基于3S一体化技术，按照设定频率采集上述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效；

异常分析模块14，用于获取上述巡检员和上述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

请参照图5，图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。该电子设备包括存储器1、处理器2和通信接口3，该存储器1、处理器2和通信接口3相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器1可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例所提供的一种森林资源智能管护系统对应的程序指令/模块，处理器2通过执行存储在存储器1内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口3可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

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

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种森林资源智能管护方法，其特征在于，包括：

获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；所述移动终端包括人工巡查终端和无人机；

通过所述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，所述无人机获得任务路线后进行空中巡查；

基于3S一体化技术，按照设定频率采集所述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效；

获取所述巡检员和所述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

2.如权利要求1所述的一种森林资源智能管护方法，其特征在于，所述按照设定频率采集所述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效的步骤包括：

以所述任务路线为中心线，设置路线缓冲区；

按照设定频率采集所述巡检员的实时坐标；

基于Cell的方法将实时坐标与路线缓冲区作叠加分析，判断当前巡护位置是否偏离任务路线。

3.如权利要求1所述的一种森林资源智能管护方法，其特征在于，还包括：

进行巡检数据记录，完善统计分析报表；

根据巡检计划的执行情况，统计各类异常状况次数及出现的时间，并进行归类分析。

4.如权利要求1所述的一种森林资源智能管护方法，其特征在于，所述无人机上搭载有数字相机和红外成像仪；

通过所述数字相机采集森林视频图像，并利用预置的基于深度学习的烟火检测算法对所述视频图像进行识别，生成火情信息；

根据所述红外成像仪对所述火情信息进行校正，排除天气对图像识别的干扰，确定火情监控结果。

5.一种森林资源智能管护系统，其特征在于，包括：

任务分配模块，用于获取巡查任务，并下发给对应的移动终端；所述移动终端包括人工巡查终端和无人机；

任务验证模块，用于通过所述人工巡查终端对当前巡检员进行身份验证，通过后获得任务路线并进行地面巡查，所述无人机获得任务路线后进行空中巡查；

定位监督模块，用于基于3S一体化技术，按照设定频率采集所述巡检员的实时坐标，并与任务路线进行对比，判断当前巡护是否有效；

异常分析模块，用于获取所述巡检员和所述无人机的反馈数据，结合日常巡检数据判断本次巡查区域是否存在异常。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储一个或多个程序；

处理器；

当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。