机器视觉火情预测系统的制作方法

1.本发明涉及防火技术领域，具体为机器视觉火情预测系统。


背景技术：

2.火灾是严重威胁人类生存与发展的灾害之一,火灾的发生具有频率高、时空跨度大的特点,造成的损失也非常严重。所有的企业及部门都清楚火灾的危害及防火救火的重要性，确苦于一直没有一个非常完善和及时的预防报警方法。火灾需要24小时全天候、不间断无死角监控分析并实时报警，人能做到分析却无法做到24小时无间断监控。
3.近年来，森林火灾给我们带来的损失更是巨大，不仅是财产上的损失，还有生命的损失，物种多样性的损失。每年都还会有上千起大大小小的火灾这些森林火灾不仅给我们带来了巨大的经济损失，也威胁这我们的生命财产。更重要的是它给我们们的生活环境造成了严重影响。它让生态系统回归到了初始状态，也让动物栖息地遭到毁灭，这严重破坏了生物多样性的基本生存环境，如果要恢复这样的生态系统至少需要几百年，现有技术基本都是在火灾发生后，才能发现、发出预警的例如烟雾报警器、火灾中控报警系统等，他们基本都是通过火灾发生后产生的烟雾，热量来判断的，时效性不高，火灾发生后每一秒都是千变万化不可控的，这种报警系统是滞后的，为此我们提出机器视觉火情预测系统用于解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供机器视觉火情预测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：机器视觉火情预测系统，包括：数据采集模块，所述数据采集模块用于森林环境数据以及对应地区的气相数据，为火情预测提供数据支持；数据处理模块，所述数据处理模块接收数据采集模块采集的数据，对数据进行处理，并结合大数据进行对比分析，从而对火情进行预测，并将预测结果传输至中央处理器；大数据库模块，所述大数据库模块用于存储森林相关参数与火灾相关标准数据，并将历年森林火情进行存储，录入保存专家指导方案，便于对数据处理模块提供判断和学习依据；区域定位模块，所述区域定位模块用于对森林区域进行划分定位，便于各个采集数据与大数据存储标准相对应，便于逐个分析，且在发出火情预警后及时定位预测位置，便于进行巡检排查和预防控制，提高行动效率；预警检查模块，所述预警检查模块用于接收火情预警信号，并根据区域定位模块定位确定火情预测地点，通过多方式巡检确定火情隐患并排出，并在不可控因素时，对火情区域的森林提前进行防控，避免火情发生时火势蔓延，减小火情损失；指挥终端，所述指挥终端用于防控中心人员随时接收火情预警信号，从而及时调
动处理人员进行火情控制；中央处理器，所述中央处理器用于协调上述模块进行工作，用于数据调用命令在其权限内的各数据库内调用相应的数据，并将这些控制命令发送到对应的模块。
6.优选的一种实施案例，所述数据采集模块包括内部数据采集和外部数据采集，所述内部数据采集用于森林防火系统中在森林处设置的各种传感器，用于采集森林参数和环境参数；所述外部数据采集用于采集气象局发布的相关气象信息以及网络相关森林火情案例。
7.优选的一种实施案例，所述内部数据采集包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和图像传感器，所述温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器分别采集森林内温度、湿度和烟雾浓度数据，所述图像传感器用于采集森林中人为行为，为起火隐患行为进行预警。
8.优选的一种实施案例，所述外部数据采集包括气象数据和火情案例，所述气象数据包括森林地区的天气、降雨、风速风向、地形和气温数据，为高温火情提供预警参考，并根据气象数据判断火情发展趋势，便于提前建立防控工事。
9.优选的一种实施案例，所述数据处理模块包括预处理单元、数据分析单元、火情模型单元和机器学习单元，其中，所述预处理单元用于获取数据采集模块采集的各类型数据后对数据进行过滤和筛选，去除错误干扰项和无用异常数据；所述火情模型单元用于根据大数据库模块提供的森林防火参数标准、历年森林火情数据以及专家建议建立火情预测模型和火情蔓延模型；所述数据分析单元用于对比分析预处理单元处理后的数据与火情模型单元数据，用于预测火情出现可能性以及其出现后的蔓延趋势和速度，便于发出火情预警；所述机器学习单元用于将数据分析单元的结果与实际情况进行对比，并将多次处理结果进行整合学习，提高数据处理准确性。
10.优选的一种实施案例，所述数据分析单元中，当图像数据中具有火焰或者烟雾浓度超标时，即认为发生火情，立即发出火情警报，反之，将预处理单元处理的数据与火情模型单元参数进行对比，当预处理单元处理的数据超过阀值时发出火情预警；火情蔓延速度=修正参数*温度因子*风速*（1
‑
大气湿度）*风向方向上树木燃烧速率*（1
‑
森林湿度）*降水量因子。
11.优选的一种实施案例，所述区域定位模块包括北斗定位单元和地图服务单元，所述北斗定位单元用于对数据采集模块中的各个传感器进行定位，便于及时确定预测的森林位置，所述地图服务单元采用确定火情隐患后及时指导处理人员到达指定位置，从而快速建立防控工事。
12.优选的一种实施案例，所述预警检查模块包括火情警报单元、卫星巡视单元、无人机巡视单元和人员防控单元，所述火情警报单元用于接收火情预测信号，发出警报，便于人员及时处理，所述卫星巡视单元和无人机巡视单元用于根据警报地区，通过卫星巡视和无人机巡视，快速查找并确定火情隐患；所述人员防控单元用于在可排除隐患时将火情隐患进行排出，当火情隐患为气温等不可控因素时，通过人工降雨方式减小隐患并根据火情预测蔓延形式及时建立防控工事，降低可能的出现的火灾规模，减小损失。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过数据采集模块采集环境数据以及对应地区的气相数据，同时大数据库模块用于存储森林相关参数与火灾相关标准数据，并将历年森林火情进行存储，录入保存专家指导方案，数据处理模块接收数据采集模块采集的数据，对数据进行处理，并结合大数据进行对比分析，从而对火情进行预测，从而提前对火情进行预测警报，提高火情发现时间；2、卫星巡视单元和无人机巡视单元用于根据警报地区，通过卫星巡视和无人机巡视，快速查找并确定火情隐患，人员防控单元用于在可排除隐患时将火情隐患进行排出，当火情隐患为气温等不可控因素时，通过人工降雨方式减小隐患并根据火情预测蔓延形式及时建立防控工事，降低可能的出现的火灾规模，减小损失；3、系统构架简洁，能够在现有防火系统基础上增设，可移植性高，具有推广和使用价值。
附图说明
14.图1为本发明系统示意图；图2为本发明中数据采集模块示意图；图3为本发明数据处理模块示意图；图4为本发明区域定位模块示意图；图5为本发明预警检查模块示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1
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5，本发明提供一种技术方案：机器视觉火情预测系统，包括：数据采集模块，数据采集模块用于森林环境数据以及对应地区的气相数据，为火情预测提供数据支持；数据处理模块，数据处理模块接收数据采集模块采集的数据，对数据进行处理，并结合大数据进行对比分析，从而对火情进行预测，并将预测结果传输至中央处理器；大数据库模块，大数据库模块用于存储森林相关参数与火灾相关标准数据，并将历年森林火情进行存储，录入保存专家指导方案，便于对数据处理模块提供判断和学习依据；区域定位模块，区域定位模块用于对森林区域进行划分定位，便于各个采集数据与大数据存储标准相对应，便于逐个分析，且在发出火情预警后及时定位预测位置，便于进行巡检排查和预防控制，提高行动效率；预警检查模块，预警检查模块用于接收火情预警信号，并根据区域定位模块定位确定火情预测地点，通过多方式巡检确定火情隐患并排出，并在不可控因素时，对火情区域的森林提前进行防控，避免火情发生时火势蔓延，减小火情损失；指挥终端，指挥终端用于防控中心人员随时接收火情预警信号，从而及时调动处理人员进行火情控制；
中央处理器，中央处理器用于协调上述模块进行工作，用于数据调用命令在其权限内的各数据库内调用相应的数据，并将这些控制命令发送到对应的模块。
17.进一步的，数据采集模块包括内部数据采集和外部数据采集，内部数据采集用于森林防火系统中在森林处设置的各种传感器，用于采集森林参数和环境参数；外部数据采集用于采集气象局发布的相关气象信息以及网络相关森林火情案例。
18.进一步的，内部数据采集包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和图像传感器，温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器分别采集森林内温度、湿度和烟雾浓度数据，图像传感器用于采集森林中人为行为，为起火隐患行为进行预警。
19.进一步的，外部数据采集包括气象数据和火情案例，气象数据包括森林地区的天气、降雨、风速风向、地形和气温数据，为高温火情提供预警参考，并根据气象数据判断火情发展趋势，便于提前建立防控工事。
20.进一步的，数据处理模块包括预处理单元、数据分析单元、火情模型单元和机器学习单元，其中，预处理单元用于获取数据采集模块采集的各类型数据后对数据进行过滤和筛选，去除错误干扰项和无用异常数据；火情模型单元用于根据大数据库模块提供的森林防火参数标准、历年森林火情数据以及专家建议建立火情预测模型和火情蔓延模型；数据分析单元用于对比分析预处理单元处理后的数据与火情模型单元数据，用于预测火情出现可能性以及其出现后的蔓延趋势和速度，便于发出火情预警；机器学习单元用于将数据分析单元的结果与实际情况进行对比，并将多次处理结果进行整合学习，提高数据处理准确性。
21.进一步的，数据分析单元中，当图像数据中具有火焰或者烟雾浓度超标时，即认为发生火情，立即发出火情警报，反之，将预处理单元处理的数据与火情模型单元参数进行对比，当预处理单元处理的数据超过阀值时发出火情预警；火情蔓延速度=修正参数*温度因子*风速*（1
‑
大气湿度）*风向方向上树木燃烧速率*（1
‑
森林湿度）*降水量因子。
22.进一步的，区域定位模块包括北斗定位单元和地图服务单元，北斗定位单元用于对数据采集模块中的各个传感器进行定位，便于及时确定预测的森林位置，地图服务单元采用确定火情隐患后及时指导处理人员到达指定位置，从而快速建立防控工事。
23.进一步的，预警检查模块包括火情警报单元、卫星巡视单元、无人机巡视单元和人员防控单元，火情警报单元用于接收火情预测信号，发出警报，便于人员及时处理，卫星巡视单元和无人机巡视单元用于根据警报地区，通过卫星巡视和无人机巡视，快速查找并确定火情隐患；人员防控单元用于在可排除隐患时将火情隐患进行排出，当火情隐患为气温等不可控因素时，通过人工降雨方式减小隐患并根据火情预测蔓延形式及时建立防控工事，降低可能的出现的火灾规模，减小损失。
24.工作原理：本发明通过数据采集模块采集环境数据以及对应地区的气相数据，同时大数据库模块用于存储森林相关参数与火灾相关标准数据，并将历年森林火情进行存储，录入保存专家指导方案，通过预处理单元获取数据采集模块采集的各类型数据后对数据进行过滤和筛选，去除错误干扰项和无用异常数据；火情模型单元根据大数据库模块提供的森林防火参数标准、历年森林火情数据以及专家建议建立火情预测模型和火情蔓延模
型；数据分析单元对比分析预处理单元处理后的数据与火情模型单元数据，用于预测火情出现可能性以及其出现后的蔓延趋势和速度，便于发出火情预警；从而提前对火情进行预测警报，并通过火情警报单元接收火情预测信号，发出警报，便于人员及时处理，卫星巡视单元和无人机巡视单元用于根据警报地区，通过卫星巡视和无人机巡视，快速查找并确定火情隐患；人员防控单元用于在可排除隐患时将火情隐患进行排出，当火情隐患为气温等不可控因素时，通过人工降雨方式减小隐患并根据火情预测蔓延形式及时建立防控工事，降低可能的出现的火灾规模，减小损失。
25.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。