森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)建設(shè)技術(shù)解析

宋希明，高海俊，董強(qiáng)強(qiáng)

（1.烏蘭察布市野生動(dòng)植物和濕地保護(hù)管理站 內(nèi)蒙古，烏蘭察布 012000；2.烏蘭察布市集寧區(qū)森林草原防撲火大隊(duì) 內(nèi)蒙古，烏蘭察布 012000；3.烏蘭察布市禁牧工作辦公室 內(nèi)蒙古，烏蘭察布 012000）

森林火災(zāi)具有很強(qiáng)的突發(fā)性和破壞性，火災(zāi)處理難度比較大。在森林中不斷蔓延和擴(kuò)展林火勢(shì)，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡等問(wèn)題，還會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。本文分析了森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)建設(shè)技術(shù)，綜合利用物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等技術(shù)，提升森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的智能化水平。

1 森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)建設(shè)的必要性

發(fā)展森林資源，可以改善我國(guó)的生態(tài)環(huán)境。持續(xù)增加森林資源，也持續(xù)增加了林區(qū)可燃物載量，如果發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成嚴(yán)重的災(zāi)害。我國(guó)近些年快速發(fā)展森林旅游，因此林區(qū)人員數(shù)量不斷增加，因?yàn)橐巴饣鹪垂芾黼y度比較大，不斷增加火災(zāi)隱患，也因此增加了森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警監(jiān)測(cè)的難度，很容易發(fā)生重大的森林火災(zāi)[1]，我國(guó)森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警工作不夠完善，防火設(shè)備設(shè)施和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法不夠先進(jìn)，因?yàn)榛馂?zāi)發(fā)生率比較高，將會(huì)引發(fā)較大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重流失我國(guó)的森林資源，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境被破壞，同時(shí)突出了我國(guó)森林防火預(yù)警預(yù)報(bào)手段少和無(wú)人區(qū)護(hù)林巡查不便等工作的問(wèn)題。在當(dāng)前森林防火工作中，要注意在火災(zāi)初始階段及時(shí)防治和控制火情，可以提高火災(zāi)補(bǔ)救指揮工作的準(zhǔn)確性，有效減少森林火災(zāi)損失，進(jìn)一步提高林草部門(mén)的工作能力，高效撲救森林火災(zāi)[2]。

通過(guò)林火監(jiān)測(cè)工作可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)，并且綜合利用熱紅外成像探測(cè)技術(shù)和高清可見(jiàn)光視頻技術(shù)等，不間斷的探測(cè)報(bào)警森林火情。因此利用物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，建立森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)，可以智能化的監(jiān)控火災(zāi)，這也是火災(zāi)防火工作的未來(lái)發(fā)展方向。

2 森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

2.1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1.1 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層 數(shù)據(jù)訪問(wèn)層負(fù)責(zé)記錄歷史防火數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層向服務(wù)層提供各種數(shù)據(jù)，利用高效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)高效的訪問(wèn)數(shù)據(jù)。

2.1.2 平臺(tái)服務(wù)層 平臺(tái)服務(wù)層主要是提供數(shù)據(jù)服務(wù)，可以高效處理有關(guān)森林防火的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)訪問(wèn)之后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，同時(shí)可以生成報(bào)表和圖件。利用web端和移動(dòng)端搭建平臺(tái)，這一平臺(tái)具有共享式開(kāi)發(fā)模式，可以快速搭建應(yīng)用層業(yè)務(wù)系統(tǒng)[3]。

2.1.3 平臺(tái)服務(wù)層負(fù)責(zé)連接應(yīng)用層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，高效處理和傳遞數(shù)據(jù) 服務(wù)層可以轉(zhuǎn)化業(yè)務(wù)為服務(wù)，封裝功能接口之后，應(yīng)用層可以使用這些服務(wù)。系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)外接口為服務(wù)接口，利用OGC服務(wù)訪問(wèn)空間數(shù)據(jù)。利用分布式部署方式，利用分布式服務(wù)調(diào)度器分布式調(diào)動(dòng)所有的服務(wù)，保障數(shù)據(jù)訪問(wèn)的高效性。

2.1.4 應(yīng)用層 利用平臺(tái)服務(wù)層可以提供數(shù)據(jù)服務(wù)和功能服務(wù)等，同時(shí)可以建立應(yīng)用框架，快速搭建森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)各端應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2 設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)平臺(tái)

基礎(chǔ)設(shè)施層涉及到廣泛的內(nèi)容，例如計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)互連等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理層涉及到文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)等。針對(duì)數(shù)據(jù)分析和可視化計(jì)算處理層，可以查詢(xún)分析森林?jǐn)?shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)圖計(jì)算等。根據(jù)森林?jǐn)?shù)據(jù)的表結(jié)構(gòu)和關(guān)系函數(shù)，快速的統(tǒng)計(jì)分析森林?jǐn)?shù)據(jù)和預(yù)警事件流以及火險(xiǎn)火情，根據(jù)森林防火預(yù)警數(shù)據(jù)，分析更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。利用可視化技術(shù)可以展示森林防火預(yù)警分析結(jié)果。利用交互式可視化技術(shù)，可以分析新線索，實(shí)現(xiàn)迭代分析工作，在這一工作過(guò)程中可以融入自動(dòng)化因素。

2.3 設(shè)計(jì)云平臺(tái)部署

云平臺(tái)部署主要包括一般部署和私有云部署以及公有云環(huán)境部署，云平臺(tái)利用利用安全認(rèn)證方式和防火墻，優(yōu)化系統(tǒng)安全性。利用原始機(jī)房部署方式，利用機(jī)房服務(wù)器連接網(wǎng)絡(luò)，連接PC端和移動(dòng)端以及服務(wù)器通訊。在云端部署階段，在云端放置服務(wù)器，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接PC端和移動(dòng)端以及云服務(wù)器，減少維護(hù)、管理工作的資源投入量。

2.4 設(shè)計(jì)存儲(chǔ)架構(gòu)

在森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)中利用分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，發(fā)揮出伸縮性功能，同時(shí)可以拓展平臺(tái)性能和容量。云平臺(tái)分布式存儲(chǔ)架構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器和元數(shù)據(jù)服務(wù)器以及客戶(hù)端。利用客戶(hù)端發(fā)送工作請(qǐng)求，同時(shí)可以存儲(chǔ)各類(lèi)數(shù)據(jù)局。元數(shù)據(jù)服務(wù)器可以接收管理工作請(qǐng)求，這也是系統(tǒng)核心。利用數(shù)據(jù)服務(wù)器存放各類(lèi)數(shù)據(jù)，可以保障數(shù)據(jù)完整性。

3 功能設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)

森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)的基礎(chǔ)為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，存儲(chǔ)和管理森林資源數(shù)據(jù)和防火信息，可以快速的采集和校檢森林?jǐn)?shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換森林防火資料為數(shù)字化信息資源，為森林防火監(jiān)控工作提供精確性的數(shù)據(jù)，聯(lián)通各級(jí)部門(mén)森林防火信息，建立森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)，為工作決策提供準(zhǔn)確的信息，保障森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警效果。

利用森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)，利用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)web端程序，在Windows操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中利用Android studio開(kāi)發(fā)工具。利用云平臺(tái)可以提供云端服務(wù)，服務(wù)建設(shè)獨(dú)立的客戶(hù)端基礎(chǔ)設(shè)施，保障開(kāi)發(fā)環(huán)境的穩(wěn)定性。利用B/S架構(gòu)可以在服務(wù)器中集中核心部分，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)工作因此被簡(jiǎn)化。在指揮中心安裝瀏覽器之后，即可利用IP地質(zhì)訪問(wèn)監(jiān)控信息，針對(duì)不同地區(qū)分配不同的賬號(hào)權(quán)限，不同權(quán)限的賬號(hào)登錄之后，監(jiān)控頁(yè)面呈現(xiàn)出不同的預(yù)警信息。上級(jí)單位利用這一平臺(tái)可以查看監(jiān)控預(yù)警信息，下級(jí)單位也可以利用權(quán)限賬號(hào)查詢(xún)預(yù)警信息。利用一個(gè)平臺(tái)綜合不同權(quán)限的賬號(hào)，因此建立森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)。

根據(jù)區(qū)域劃分云平臺(tái)的用戶(hù)，自治區(qū)（省級(jí)）用戶(hù)權(quán)限為最高級(jí)，可以利用平臺(tái)查看全自治區(qū)（?。┑纳址阑鸨O(jiān)控預(yù)警情況，而盟市級(jí)用戶(hù)只能看到直轄區(qū)域的火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警信息。旗縣級(jí)用戶(hù)屬于一線單位，獲取的信息更少一些。

為了滿(mǎn)足森林防火需求，利用自治區(qū)（省級(jí)）用戶(hù)監(jiān)控系統(tǒng)可以全面監(jiān)控視頻和氣象以及火情等，利用預(yù)警系統(tǒng)可以明確預(yù)警次數(shù)和具體位置天氣級(jí)別等。利用統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)功能，可以統(tǒng)計(jì)火情實(shí)際情況和森林面積等，利用資源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)防火物資管理和預(yù)案管理以及系統(tǒng)管理等。

在森林區(qū)域安裝氣象監(jiān)測(cè)站和可燃因子采集站等設(shè)備，可以全面分析林區(qū)的氣象情況和可燃因子參數(shù)等數(shù)據(jù)，并且向平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，明確哪些區(qū)域很容易發(fā)生火災(zāi)，準(zhǔn)確提出預(yù)警。此外通過(guò)監(jiān)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向以及溫濕度等數(shù)據(jù)，明確火災(zāi)蔓延趨勢(shì)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了森林防火監(jiān)測(cè)預(yù)警云平臺(tái)建設(shè)技術(shù)，提高森林防火監(jiān)測(cè)工作的透明度，輔助各級(jí)部門(mén)落實(shí)森林防火工作，有效落實(shí)防火工作措施，使林草部門(mén)的社會(huì)影響力因此提高。