森林防火監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用分析

摘要：森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)將監(jiān)控預(yù)警、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、信息發(fā)布等功能合為一體的智能信息系統(tǒng)，不僅實現(xiàn)了對防火區(qū)域的有效監(jiān)測，還可以在林業(yè)資源監(jiān)測、野生動植物保護(hù)及林業(yè)重點工程監(jiān)管方面發(fā)揮有效作用。

關(guān)鍵詞：森林防火；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TB文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672—3198（2015）21020102

1前言

由于森林地域較廣，實踐周期較長的特點，森林資源監(jiān)測工作量大，數(shù)據(jù)處理精準(zhǔn)度有限。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和林業(yè)信息化程度的提升，在一些發(fā)達(dá)地區(qū)利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)發(fā)展新模式，使林業(yè)發(fā)展有一個質(zhì)的飛躍，而構(gòu)建森林防火智能監(jiān)測系是提升森林防火監(jiān)控力度和效率有效途徑，也是使生態(tài)林業(yè)轉(zhuǎn)型成智慧林業(yè)的必要條件。

2森林防火監(jiān)控體系構(gòu)建

森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)將監(jiān)控預(yù)警、指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)分析、信息發(fā)布等功能合為一體的智能信息系統(tǒng)，

該系統(tǒng)平臺可以利用安全預(yù)警功能和防火輔助決策功能為森林防火指揮中心提供準(zhǔn)確、及時的火災(zāi)現(xiàn)場信息，包括對火災(zāi)等級進(jìn)行預(yù)估，及時發(fā)布火險信息，火災(zāi)發(fā)生的地理信息及火災(zāi)撲救輔助信息，從而降低森林火險的損失并且能夠?qū)崿F(xiàn)對森林資源、森林病蟲害及野生動物實施監(jiān)控，如圖1所示。

安全預(yù)警系統(tǒng)防火輔助決策系統(tǒng)指揮調(diào)度系統(tǒng)防火數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

遠(yuǎn)程視頻采集空間地理信息撲救人員調(diào)度森林防火信息發(fā)布?xì)v史林火報警資料數(shù)據(jù)

遠(yuǎn)程視頻傳輸火災(zāi)等級預(yù)案GIS標(biāo)繪空間數(shù)據(jù)分析森林資源數(shù)據(jù)庫

移動視頻采集火情態(tài)勢制圖管理指揮通信災(zāi)后數(shù)據(jù)統(tǒng)計森林防火專題數(shù)據(jù)庫

視頻圖像控制決策傳輸火災(zāi)點位繪制日常值班預(yù)警預(yù)報基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)主要由五個子系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括監(jiān)控安全預(yù)警系統(tǒng)、防火輔助決策系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)、防火數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等幾個部分。

2.1安全預(yù)警系統(tǒng)

通過在監(jiān)測點上方安裝清晰度高的攝像頭，并利用全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備與信息計算中心聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)建林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，從而可以實現(xiàn)空間地理信息數(shù)據(jù)二、三維展示。通過遠(yuǎn)程視頻數(shù)據(jù)采集和傳輸不僅可以同時對于火災(zāi)火情進(jìn)行視頻監(jiān)控、生產(chǎn)報警、還可利用GIS空間數(shù)據(jù)綜合林火因子構(gòu)建林火預(yù)案、林火蔓延分析模型。

2.2防火輔助決策系統(tǒng)

空間地理信息能夠根據(jù)矢量數(shù)據(jù)生成的三維高程模型并提供三維數(shù)字地形模擬模型，根據(jù)地理信息系統(tǒng)中對應(yīng)的采集站坐標(biāo)地址編碼，通過GIS系統(tǒng)實現(xiàn)火險地理定位?；馂?zāi)等級預(yù)案能夠結(jié)合資源、氣象等信息，對火災(zāi)的等級進(jìn)行預(yù)測，還可以在火情態(tài)勢制圖管理中顯示由火災(zāi)發(fā)生林區(qū)周邊的地形、地貌以及地上林業(yè)資源情況構(gòu)成的場景圖，根據(jù)場景信息對火災(zāi)發(fā)展?fàn)顩r和趨勢進(jìn)行預(yù)測。

2.3指揮調(diào)度系統(tǒng)

火災(zāi)點位繪制功能可以通過二維標(biāo)繪和三維標(biāo)繪實現(xiàn)火災(zāi)點位繪制。GIS標(biāo)繪功能可以對發(fā)生的火情火警區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位，進(jìn)行分析判斷根據(jù)結(jié)果確定最有效的撲救計劃，有效抑制火險面積擴(kuò)大。撲救人員的合理調(diào)度往往是最大限度降低火險損失的關(guān)鍵。通過撲救人員調(diào)度功能確定撲火隊與火點之間的最短路徑規(guī)劃和主要道路通行狀況、隔離帶隔火能力以及趕赴火場需要的時間等信息，指揮人員通過對輔助信息的分析與篩選，做出最佳決策后，通過監(jiān)控系統(tǒng)平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程指揮。

2.4防火數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

防火數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的主要功能是統(tǒng)計分析，主要包括火災(zāi)發(fā)生事前、事中的預(yù)警信息發(fā)布和火災(zāi)發(fā)生之后的信息統(tǒng)計和發(fā)布，例如災(zāi)后數(shù)據(jù)統(tǒng)計和空間數(shù)據(jù)分析主要功能是對過火面積及火災(zāi)直接損失和間接損失進(jìn)行分析管理，對相關(guān)數(shù)據(jù)提供圖形數(shù)據(jù)分析并對災(zāi)后林業(yè)損失進(jìn)行數(shù)據(jù)信息發(fā)布。

2.5數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要包括歷史林火報警資料數(shù)據(jù)庫、森林資源數(shù)據(jù)庫、森林防火專題數(shù)據(jù)庫以及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)資料一方面能夠及時反映森林資源的現(xiàn)狀、空間分布、數(shù)量和變化率等歷史信息，能夠方便管理人員更好的掌握林業(yè)資源信息，同時也為未來類似火災(zāi)撲救提供參考依據(jù)。

3應(yīng)用與發(fā)展趨勢

除了在林業(yè)防火的應(yīng)用之外，森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)還可應(yīng)用到林業(yè)資源監(jiān)測、野生動植物保護(hù)以及林業(yè)重點工程監(jiān)管當(dāng)中去。

（1）林業(yè)資源監(jiān)測方面，可以安裝具有數(shù)據(jù)處理功能的傳感器對林下溫度養(yǎng)分等情況進(jìn)行監(jiān)測，同時利用遠(yuǎn)程視頻采集與傳輸設(shè)備對林木生長情況和林區(qū)環(huán)境進(jìn)行定期觀測，例如可以在檢測點附近選擇在有代表性的林木樹干上粘貼標(biāo)有樹齡、樹種、樹高及檢測點信息的電子標(biāo)簽，作為參照對其生長情況進(jìn)行定期監(jiān)測，以便對于不正常環(huán)境現(xiàn)象能夠提早發(fā)現(xiàn)。同時森林病蟲害防治站也可以利用利用該平臺對區(qū)域內(nèi)病蟲害現(xiàn)象及早發(fā)現(xiàn)，并利用平臺進(jìn)行信息發(fā)布，提醒工作人員采取預(yù)防和防治措施。

（2）在野生動植物保護(hù)方面，可以利用系統(tǒng)的定位與探測功能，對于野生動物進(jìn)行實時定位和感知，掌握其野外生活習(xí)性及生存狀態(tài)，防止偷獵人員盜獵。在珍貴林木保護(hù)方面通過建立珍惜物種數(shù)據(jù)庫，將有關(guān)林木資料制作成標(biāo)簽，方便進(jìn)行樹木保護(hù)和知識宣傳。利用平臺的遠(yuǎn)程檢測功能對珍惜林木的生長情況進(jìn)行分析，對于病蟲害疾病和亂伐現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)控。

（3）在林業(yè)重點工程監(jiān)管方面，重點林業(yè)工程項目例如長江防護(hù)林工程，往往是小班作業(yè)為單位進(jìn)行作業(yè)，因此可以利用監(jiān)控系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)庫，對于小班的造林樹種、造林密度、造林時間等屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入存檔，同時利用攝像頭和傳感裝置對于溫度、濕度、病蟲害防治、班組作業(yè)林業(yè)生長狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫備案，構(gòu)建完善的管理數(shù)據(jù)庫，為實現(xiàn)林業(yè)安全管理奠定基礎(chǔ)。

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