一种基于森林防火的红外监测预警系统的制作方法

1.本发明涉及森林防火领域，ipc分类号为：g08b17/00，尤其涉及一种基于森林防火的红外监测预警系统。


背景技术：

2.森林火灾的发生通常伴随着产生原因的多样，火点监测复杂，火灾蔓延快速以及实施救火困难等多种问题，在实际生活中一直是预防管理的重点与难点之一。传统的人工巡逻护林的方式不仅监管效率低，同时在发生火情时无法第一时间通知救火人员，导致火势由小至大造成生命与财产的损失。为了进一步克服这一问题，相关技术人员在森林中建立了火灾检测与预警装置，但是由于森林地理环境特殊，网络通信较差，同时受植被覆盖影响，导致森林中的气候变换多样日照不均匀存在遮挡等相关问题，均会造成火灾检测与预警装置的监测精度较低，甚至造成监测失效的情况发生。
3.专利cn201610510969提供了一种森林防火监测装置和方法，此专利中通过设定了火点监测传感器的监测位置与安装方式，用以更好地提高火点监测的精确度，但是此专利中所述的传感器的监测方式为温度监测，而非红外光谱监测方式，受环境自身温度影响较大，同时将传感器设置于树干上，如果树干起火将会对传感器造成损坏导致监测失效。
4.专利cn201811127358提供了一种基于无线传感器网络的森林防火监控系统，此专利中建立了基于无线传感器的通信方式，用以进行传感器采集的数据的传输，此专利中虽然避免了人工布线的通信方式中通信装置易损坏的问题，但是并未具体说明通信距离与如何缩短相应速度的问题。
5.因此，针对现有的森林防火监测系统中存在的问题，本发明提供了一种基于森林防火的红外监测预警系统。


技术实现要素：

6.针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于森林防火的红外监测预警系统，具体包括火灾监测模块，物联网网关模块，云服务平台模块与林业巡护人员处理模块；其中所述的火灾监测模块中配备有火灾监测传感器，所述的火灾监测传感器监测到火情后将火情信息通过物联网网关模块传送至云服务平台模块中，通过云服务平台模块进行数据处理，并将火情报警信息传送至林业巡护人员处理模块处进行现场快速处理操作。
7.优选的，所述的火灾监测传感器，建立了基于烟感探测模块与明火探测模块组合探测逻辑电路。
8.具体的，所述的火灾监测传感器，采用立杆安装的方式进行带状分布安装与网状分布安装任一种，所述的立杆的外表面材质采用高分子纳米渗透纹理，用以提高立杆架设的美观度。
9.优选的，所述的组合探测逻辑电路中，还建立了基于多传感器的人工智能模式识别模型。
10.具体的，所述的多传感器包括，火灾监测传感器，烟感传感器，图像传感器，位置传感器进行地表火早期预警；所述的图像传感器还包括热成像图像数据采集。
11.优选的，所述的人工智能模式识别模型，通过获取采集的多传感器监测数据，进行火点火情蔓延跟踪与火点蔓延速度预测。
12.优选的，所述的人工智能模式识别模型，建立了基于实时环境数据采集与分析模块，通过将实时环境数据与火点现场情况进行对比分析，帮助护林员快速制定灭火方案。
13.优选的，所述的实时环境数据采集与分析模块，具体包括火点信息探测与报警，森林防盗探测，火点预警抓拍探测的功能。用以实现林业防火的全方位监测与预警功能。
14.优选的，所述的物联网网关模块，采用nb-iot无线通信的方式接入云服务平台模块。
15.具体的，所述的物联网网关模块，具有火点火情预警、设备跌落与监测设备位移预警、设备诊断与故障预警功能。
16.优选的，所述的物联网网关模块中，采用，同时通过5g无线网络传输至红外监测预警系统中。
17.优选的，所述的无线接力跳传组网的方式，通过建立基于节点管理的网络拓扑栅格，在所述的网络拓扑栅格中建立基于最短距离的网络传输路径。其中，所述的节点管理的网络拓扑栅格用以进行数据的传输，通过建立最短距离的网络传输路径，进行火点火情的快速响应。
18.优选的，所述的红外监测预警系统，采用基于半导体的环境光储电与供电模式。具体的，用以在太阳光照射不均匀，气候变换复杂的森林环境进行能源利用与长期电能供应。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.(1)本发明中建立了基于火点火情蔓延跟踪与火点蔓延速度预测方法，由于火点现场的植被覆盖度，气候条件变换等多种情况，均会影响火势的蔓延效率，而救火人员针对火势蔓延效率的不同所采取的救援方式也有所不同，为帮助救援人员实时掌握火情的真实数据，本发明增设了火点火情蔓延跟踪与火点蔓延速度预测方法，提高了救援人员方案制定的精准度。
21.(2)在(1)的基础上，本发明中所述的物联网网关模块中，建立了物联网网关模块，同时根据节点的布置位置，建立了最短距离网络传输路径，在避免传统网络传输在森林环境中易腐蚀损坏的基础上，通过最短距离网络传输路径，提高了数据传输与火情响应速度，缩短了火情抢救时间。
附图说明
22.图1为种基于森林防火的红外监测预警系统流程图。
具体实施方式
23.实施例1：
24.本实施例中所述的一种基于森林防火的红外监测预警系统，如图1所示，本发明提供了一种基于森林防火的红外监测预警系统，具体包括火灾监测模块，物联网网关模块，云服务平台模块与林业巡护人员处理模块；其中所述的火灾监测模块中配备有火灾监测传感
器，所述的火灾监测传感器监测到火情后将火情信息通过物联网网关模块传送至云服务平台模块中，通过云服务平台模块进行数据处理，并将火情报警信息传送至林业巡护人员处理模块处进行现场快速处理操作。
25.其中，所述的红外监测预警系统，通过建立基于森林环境的三维室外环境地图，进行火灾监测传感器与火点的可视化定位，所述的三维室外环境地图为根据林区环境预先建立的环境地图模型，根据多传感器的安装位置，预先在环境地图模型中进行标注，并划定各传感器的监测范围，在指定监测范围内建立局部环境地图，在局部环境地图的基础上，通过获取各传感器的监测信息，进行局部环境的动态展示，当局部环境中发生火情时，环境地图模型中将快速定位出火点并根据火点的变换，单位室外环境中的可视化场景也随之变化。
26.所述的火灾监测传感器，建立了基于烟感探测模块与明火探测模块组合探测逻辑电路。
27.具体的，所述的组合探测逻辑电路的具体控制逻辑为：
28.s1、首先开启烟感探测模块与明火探测模块中具有单一波段的紫外信号采集电路，用以进行火点信号的初步预警；
29.s2、在初步预警的基础上，开启明火探测模块中的双重波段红外信号采集电路，用以进行火点信号的深度预测，从而提高火点信号预测的相应速度与预测精度；
30.s3、在双重波段红外信号采集电路开启的同时，烟感探测模块实时更新火点的烟雾浓度信息，用以作为火点抢救的辅助信息。
31.所述的组合探测逻辑电路中，还建立了基于多传感器的人工智能模式识别模型。
32.所述的人工智能模式识别模型，通过获取采集的多传感器监测数据，进行火点火情蔓延跟踪与火点蔓延速度预测。
33.具体的，所述的火情蔓延跟踪与火点蔓延速度预测，首先通过火灾监测传感器进行热源动态位置的初步锁定，之后通过图像传感器，位置传感器进行热源边缘位置的动态定位，根据单位时间内热源边缘位置数据变化周期，快速确定火点蔓延速度，从而建立火点动态抢救计划。
34.综上所述，本发明中所述的红外监测预警系统中，首先通过建立基于多逻辑控制的火点探测方式，对微小火点进行初步预警，用以提高火点警情响应速度，在此基础上再进行基于双波段红外信号的深度探测，用以提高火点警情探测精度，通过对火点产生的光谱进行拆分与分级分析，避免微小火情未发现造成火势蔓延的情况，同时减小了火点火情数据与真实环境数据的差距。