一种山地森林智能火情监测与早期处置系统的制作方法

本发明涉及森林防火，具体为一种山地森林智能火情监测与早期处置系统。

背景技术：

1、森林防火是指通过行政和技术手段预防及扑救森林火灾的系统性工作。根据燃烧位置及蔓延特征，森林火灾可分为地表火、树冠火和地下火三类，其中自然火源（如雷击火）仅占总火灾成因的1%。

2、森林火灾是破坏性最强、处置难度最大的自然灾害之一，我国山地林区占比超过70%，地形复杂、交通不便、人员稀少，火情发现晚、响应慢是导致小火酿成大灾的核心原因。据应急管理部2025年统计数据，我国85%以上的重特大森林火灾均源于早期火情未被及时发现与处置，从起火到形成规模火灾的平均窗口仅为30分钟。

3、传统人工瞭望塔依赖人员经验，受夜间、大雾、山区遮挡影响，漏报率超过40%；卫星遥感重访周期长、空间分辨率低，仅能监测平方公里级的大火，无法发现初期地表火；普通可见光视频监测受阳光反光、云雾、秸秆焚烧干扰，误报率高达30%，且夜间无法工作；现有系统仅具备监测预警功能，无早期处置能力，从发现火情到消防人员抵达现场平均需要45分钟以上，山地复杂地形甚至超过2小时，而初期火情的最佳扑救时间为起火后10分钟内，绝大多数小火在人员到达前已蔓延成灾。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，解决了监测手段单一，漏报误报率高和响应处置严重滞后，错过最佳扑救窗口的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，包括天地空多源立体监测模块、火情ai智能识别与定位模块、分级早期自动处置模块、山地适配供电通讯模块及智能联动指挥模块；

3、所述天地空多源立体监测模块采用四级立体架构，包括部署于林下的地面低功耗传感单元、部署于制高点的瞭望塔双光谱智能单元、中低空的系留浮空监测平台单元与无人机巡检集群单元，实现全时段全覆盖火情监测；

4、所述火情ai智能识别与定位单元采用边缘+云端两级计算架构，内置多光谱融合火情识别算法，结合可见光、红外热成像、烟雾特征综合判断，排除环境干扰，结合gis三维地形实现火点精准定位；

5、所述分级早期自动处置模块采用前置定点处置+无人机机动处置+隔离带防护三级架构，包括前置智能灭火弹发射单元、高压细水雾隔离单元与无人机灭火投送单元，接警后自动启动对应级别的处置措施；

6、所述山地适配供电通讯模块包括太阳能储能单元、mesh自组网单元与北斗短报文单元，实现偏远山地林区的自给供电与无死角通信覆盖；

7、所述智能联动指挥模块与所有单元通讯连接，基于gis三维地图实现分级预警、火势推演、力量调度与全流程闭环管控。

8、优选的，所述瞭望塔双光谱智能单元搭载可见光+红外热成像双光谱云台相机，360°连续旋转，单台覆盖半径5～8km，可识别0.1㎡明火与高温隐火点；边缘端内置ai识别芯片，实时分析画面，识别准确率≥98%，误报率≤2%。

9、优选的，所述地面低功耗传感节点单元集成红外火焰、烟雾、温湿度、风速风向传感器，采用休眠-唤醒低功耗模式，休眠电流≤20μa，探测半径50m，采用lora通讯，太阳能+电池供电使用寿命≥5年。

10、优选的，所述系留浮空监测平台单元通过系留缆绳供电通讯，滞空高度200～500m，挂载多光谱相机与热成像仪，单台覆盖面积≥30km²，实现大范围持续监测。

11、优选的，所述前置智能灭火弹发射单元搭载多枚超细干粉灭火弹，自带红外火点追踪与自动瞄准云台，射程100～200m，接收到火情信号后30秒内自动发射；高压细水雾隔离单元部署于防火隔离带，火情逼近时自动启动形成水幕阻隔火势。

12、优选的，所述前置智能灭火弹发射单元搭载多枚超细干粉灭火弹，自带红外火点追踪与自动瞄准云台，射程100～200m，接收到火情信号后30秒内自动发射；高压细水雾隔离单元部署于防火隔离带，火情逼近时自动启动形成水幕阻隔火势。

13、优选的，所述火情ai智能识别与定位模块采用轻量化改进yolov8模型，边缘端单帧识别时间≤50ms，可区分明火、阴燃、烟雾三类火情，多设备交叉定位后火点定位精度≤5m，可自动计算火势蔓延趋势。

14、优选的，所述分级早期自动处置单元设置三级触发机制：

15、一级预警：自动调度云台与无人机抵近核查；

16、二级预警：触发前置灭火弹装置自动处置，同步通知护林员；

17、三级预警：启动细水雾隔离装置，调度无人机投弹，联动专业消防队伍。

18、优选的，所述智能联动指挥模块包括gis三维指挥单元、分级预警单元、火势推演单元与力量调度单元，火情发生后自动生成扑救方案，多渠道发布预警，实现全流程闭环管控。

19、本发明提供了一种山地森林智能火情监测与早期处置系统。具备以下有益效果：

20、1、本发明通过天地空四级监测网络互补，地面节点探隐火、瞭望塔昼夜连续监测、浮空平台大范围覆盖、无人机抵近核查，实现24小时全覆盖监测；多光谱融合ai算法排除各类干扰，识别准确率≥98%，误报率≤2%，漏报率降至1%以下，远优于传统监测方式。

21、2、本发明前置化处置设备与监测系统联动，确认火情后10分钟内即可启动自动处置，90%以上的初期火情可在人员到达前被扑灭，彻底解决传统模式响应滞后的痛点，大幅降低重特大火灾发生概率。

22、3、本发明太阳能自给供电+mesh自组网设计，无需市电与光纤布线，适配山地偏远林区的复杂环境，安装部署周期缩短70%，运维成本降低50%；北斗备份通信保障极端环境下的预警不中断。

1.一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，包括天地空多源立体监测模块、火情ai智能识别与定位模块、分级早期自动处置模块、山地适配供电通讯模块及智能联动指挥模块；

2.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述瞭望塔双光谱智能单元搭载可见光+红外热成像双光谱云台相机，360°连续旋转，单台覆盖半径5～8km，可识别0.1㎡明火与高温隐火点；边缘端内置ai识别芯片，实时分析画面，识别准确率≥98%，误报率≤2%。

3.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述地面低功耗传感节点单元集成红外火焰、烟雾、温湿度、风速风向传感器，采用休眠-唤醒低功耗模式，休眠电流≤20μa，探测半径50m，采用lora通讯，太阳能+电池供电使用寿命≥5年。

4.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述系留浮空监测平台单元通过系留缆绳供电通讯，滞空高度200～500m，挂载多光谱相机与热成像仪，单台覆盖面积≥30km²，实现大范围持续监测。

5.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述前置智能灭火弹发射单元搭载多枚超细干粉灭火弹，自带红外火点追踪与自动瞄准云台，射程100～200m，接收到火情信号后30秒内自动发射；高压细水雾隔离单元部署于防火隔离带，火情逼近时自动启动形成水幕阻隔火势。

6.根据权利要求5所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述mesh自组网单元自动中继绕过山体遮挡，实现林区通讯无死角；北斗短报文单元作为公网盲区的备份通讯，保障预警信息可靠传输；太阳能储能单元配套磷酸铁锂电池，连续阴雨天可正常工作15天以上。

7.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述火情ai智能识别与定位模块采用轻量化改进yolov8模型，边缘端单帧识别时间≤50ms，可区分明火、阴燃、烟雾三类火情，多设备交叉定位后火点定位精度≤5m，可自动计算火势蔓延趋势。

8.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述分级早期自动处置单元设置三级触发机制：

9.根据权利要求1所述的一种山地森林智能火情监测与早期处置系统，其特征在于，所述智能联动指挥模块包括gis三维指挥单元、分级预警单元、火势推演单元与力量调度单元，火情发生后自动生成扑救方案，多渠道发布预警，实现全流程闭环管控。