林火巡護(hù)執(zhí)法與人員入山管理系統(tǒng)的研究

摘要： "本文針對人為火源管理中存在的問題，提出了一種森林防火巡查和人員進(jìn)山管理系統(tǒng)，具有多模式定位，實(shí)時通訊，脫機(jī)工作等特點(diǎn)，增加了巡邏的效率與安全性。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的實(shí)時監(jiān)測，并將其與云端存儲、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能化的決策與指揮。本項(xiàng)目的研究成果將為我國森林火災(zāi)的溯源與偵查工作開辟一條新的途徑，對提高我國人為火源的控制水平，維護(hù)森林資源與人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞： "林火巡護(hù)執(zhí)法； "人員入山管理； "佩戴設(shè)備； "實(shí)時數(shù)據(jù)； "智能化決策

中圖分類號： " S 762 " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： " A " " " " " " " "文章編號：１００1 － 9499（２０24）04 － 0057 － 03

隨著全球氣候變暖，人類活動加劇，森林火災(zāi)已成為一種全球性的重大自然災(zāi)害。我國《森林防火條例》第三條明確指出：“森林防火工作實(shí)行預(yù)防為主、積極消滅的方針?！?024年由中共中央辦公廳和國務(wù)院辦公廳聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于全面加強(qiáng)新形勢下森林草原防滅火工作的意見》第11條也強(qiáng)調(diào)：“嚴(yán)格火源管控，嚴(yán)格落實(shí)用火審批、防火檢查、日常巡護(hù)等常態(tài)化管控手段?！边@份意見的實(shí)施對于全面提升我國森林草原防滅火工作水平具有重大意義。在林草火災(zāi)預(yù)防工作中，火源管理尤為關(guān)鍵，其中人為火源管理更是重中之重。因此，為應(yīng)對當(dāng)前及未來的森林防火挑戰(zhàn)，加強(qiáng)人為火源管控能力、提升火源管控技術(shù)水平，已成為森林防火領(lǐng)域研究的重點(diǎn)方向。

加強(qiáng)森林防火巡查監(jiān)管，加強(qiáng)對進(jìn)山人員的管理，是森林防火工作的重點(diǎn)。因此，本項(xiàng)目擬研究一種林區(qū)人為運(yùn)動坐標(biāo)的運(yùn)動軌跡定位方法，以實(shí)現(xiàn)對林火的追蹤與偵破。

1 總體設(shè)計(jì)思路

整套系統(tǒng)共包含三個子系統(tǒng)。一是人員入山管理系統(tǒng)，包括人證識別和車輛識別設(shè)備，實(shí)現(xiàn)卡口的有效管理，迅速核實(shí)身份和信息，增強(qiáng)安全性和便捷性；二是可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)，專為巡護(hù)人員設(shè)計(jì)，包括單人隨身設(shè)備和采集站，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時上傳和接收調(diào)度指令，同時，指揮中心通過可視化界面實(shí)時掌握巡護(hù)動態(tài)；三是入山人員軌跡查詢系統(tǒng)，通過手機(jī)APP軟件提供軌跡查詢功能，不僅節(jié)約使用成本，還方便個人管理和資源監(jiān)管。這三個系統(tǒng)相互獨(dú)立，可根據(jù)需要靈活配置和集成，形成全面高效的森林資源開發(fā)利用解決方案。

2 分系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)手段

2. 1 人員入山管理系統(tǒng)

人員入山管理系統(tǒng)主要用于識別和記錄進(jìn)出檢查站、管護(hù)站及其他進(jìn)出林區(qū)的必經(jīng)卡口的人員身份信息和車輛信息，以確保對林區(qū)人員的有效管理和安全監(jiān)控。

綜合設(shè)計(jì)思路方面，該子系統(tǒng)計(jì)劃通過無縫整合人臉識別與車牌識別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理與共享。在理想狀態(tài)下，入山人員應(yīng)首先通過身份證信息進(jìn)行驗(yàn)證，隨后利用人臉識別技術(shù)與身份證照片進(jìn)行比對，確保身份的真實(shí)性。同時，系統(tǒng)需實(shí)時監(jiān)控進(jìn)出林區(qū)的人員和車輛，并自動記錄相關(guān)信息，以便后續(xù)管理與追溯。在數(shù)據(jù)安全方面，該子系統(tǒng)還需對采集的個人面部信息和車輛信息進(jìn)行加密處理，以保障數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性。

在實(shí)現(xiàn)方法上，該子系統(tǒng)已在林區(qū)入口安裝了人臉識別設(shè)備和高清視頻攝像頭，這些設(shè)備利用紅外成像技術(shù)和高清攝像技術(shù)捕捉面部圖像和車牌信息。同時，身份證信息通過專用的身份證讀卡器進(jìn)行自動掃描與獲取。在數(shù)據(jù)處理方面，系統(tǒng)運(yùn)用了模式識別算法和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行人臉圖像與身份證照片的比對，以及車牌號碼的自動識別。為提高識別準(zhǔn)確率，系統(tǒng)還引入了多模態(tài)生物特征識別技術(shù)，確保在各種光照和角度條件下都能準(zhǔn)確識別。

2. 2 可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)

可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)是專為巡護(hù)人員和上級管理部門設(shè)計(jì)的，其核心硬件組成包括單人隨身設(shè)備和采集站。這些硬件設(shè)備通過集成先進(jìn)的技術(shù)，旨在提高巡護(hù)工作的效率和安全性，為林區(qū)的有效管理和保護(hù)提供有力支持。

在硬件設(shè)計(jì)方面，單人隨身設(shè)備融合了多模定位技術(shù)、實(shí)時數(shù)據(jù)通信、離線工作能力以及耐用性和便攜性等特點(diǎn)。設(shè)備采用GPS/北斗雙模定位系統(tǒng)，確保在各種環(huán)境下都能提供準(zhǔn)確的定位信息。同時，設(shè)備支持公網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸，包括位置數(shù)據(jù)、音視頻資料等，確保上級管理部門能實(shí)時掌握巡護(hù)情況。此外，設(shè)備還具備離線工作能力，在無網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下也能記錄和存儲關(guān)鍵數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的完整性。在硬件材料的選擇上，我們注重耐用性和防水性能，同時保持設(shè)備的輕便和便攜性，以適應(yīng)巡護(hù)人員長時間佩戴的需求。

采集站作為數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)闹袠泄?jié)點(diǎn)，在系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它具備高性能的中央處理單元和大容量的存儲系統(tǒng)，能夠高效處理來自單人隨身設(shè)備的大量數(shù)據(jù)。采集站通過自動連接和通信機(jī)制，實(shí)時接收并預(yù)處理巡護(hù)數(shù)據(jù)，包括位置信息、音視頻資料等，為上級管理部門提供實(shí)時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。此外，采集站還具備數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，能夠?qū)⑻幚砗蟮臄?shù)據(jù)及時上傳至管理中心，實(shí)現(xiàn)信息的共享和協(xié)同工作。

在完成設(shè)計(jì)和實(shí)施后，可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一系列功能。首先，通過單人隨身設(shè)備的實(shí)時定位功能，可以精確掌握巡護(hù)人員的位置信息，為快速響應(yīng)和決策提供有力支持。其次，實(shí)時數(shù)據(jù)通信功能使得巡護(hù)人員和管理部門之間能夠?qū)崟r交流和協(xié)作，提高工作效率。此外，系統(tǒng)還具備音視頻資料的實(shí)時上傳和存儲功能，為后續(xù)的案件分析和決策提供有力證據(jù)。同時，通過采集站的數(shù)據(jù)收集和處理功能，管理部門可以獲取全面的巡護(hù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和趨勢預(yù)測，為林區(qū)的長期管理提供科學(xué)依據(jù)。

2. 3 入山人員軌跡查詢系統(tǒng)

入山人員軌跡查詢系統(tǒng)，是一款專為非本地林業(yè)工作人員設(shè)計(jì)的手機(jī)app應(yīng)用軟件，旨在記錄其入山軌跡。該應(yīng)用采取弱功能客戶端的設(shè)計(jì)思路，提供簡潔、易用的操作界面，同時確保后臺運(yùn)行的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。

在設(shè)計(jì)思路上，該APP應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動后臺運(yùn)行功能，用戶無需進(jìn)行復(fù)雜操作，即可在后臺持續(xù)記錄用戶的移動軌跡。同時，為減少手機(jī)電量消耗，APP將引入智能電量管理策略，根據(jù)手機(jī)電量情況動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)采集和上傳頻率。在數(shù)據(jù)傳輸方面，APP將采用先進(jìn)的加密技術(shù)，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性，防止數(shù)據(jù)泄露。

在實(shí)現(xiàn)方法上，APP采用GPS/北斗雙模定位技術(shù)，確保軌跡記錄的準(zhǔn)確性；通過優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸算法，降低數(shù)據(jù)傳輸延遲和丟包率；采用先進(jìn)的加密算法和協(xié)議，保障數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的安全性。此外，APP還支持軌跡回放、數(shù)據(jù)分析等高級功能，為管理部門提供可靠的技術(shù)支撐。

3 系統(tǒng)總平臺設(shè)計(jì)與功能整合

林火巡護(hù)執(zhí)法與人員入山管理系統(tǒng)平臺是一個集成入山管理系統(tǒng)、可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)和入山人員軌跡查詢系統(tǒng)的應(yīng)用軟件平臺。

在平臺設(shè)計(jì)方面，采用了整合與模塊化設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建了統(tǒng)一的管理平臺，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同工作。實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理是系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)時獲取入山人員的身份信息和位置數(shù)據(jù)，并利用高效算法進(jìn)行實(shí)時處理與分析。同時，采用云存儲或分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)確保數(shù)據(jù)的安全存儲與高效管理。

在智能化指揮調(diào)度方面，系統(tǒng)集成了人工智能技術(shù)，能夠自動分析數(shù)據(jù)，為指揮調(diào)度提供決策支持。多維數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的運(yùn)用，直觀展示了人員位置、移動軌跡、區(qū)域風(fēng)險等信息，增強(qiáng)了指揮調(diào)度的直觀性和準(zhǔn)確性。

在實(shí)現(xiàn)方式上，人員入山管理系統(tǒng)通過身份認(rèn)證與權(quán)限控制機(jī)制，確保人員身份的真實(shí)可靠，并實(shí)現(xiàn)入山申請的在線審批與實(shí)時管理。可視化指揮調(diào)度系統(tǒng)集成了視頻監(jiān)控、通信指揮等功能，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的快速檢索、回放以及多維數(shù)據(jù)的融合展示。入山人員軌跡查詢系統(tǒng)利用GPS/北斗雙模定位技術(shù)，實(shí)時采集并上傳入山人員的位置信息，用戶可通過Web界面或移動應(yīng)用查詢和回放軌跡數(shù)據(jù)。

4 總 結(jié)

本文研究了一種林火巡護(hù)執(zhí)法與人員入山管理系統(tǒng)平臺。該平臺通過整合多模式定位、實(shí)時通訊和脫機(jī)工作等技術(shù)，顯著提升了巡邏效率和安全性。同時，該平臺也為森林火災(zāi)的溯源與偵查開辟了新的途徑，進(jìn)一步提高了人為火源的控制水平，有效維護(hù)了森林資源和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。通過整合與模塊化設(shè)計(jì)，各子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了共享與協(xié)同工作，從而為林火巡護(hù)執(zhí)法與人員入山管理提供了更為可靠的技術(shù)支撐。

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