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申请/专利权人：中绿数科(厦门)有限公司

摘要：本发明提供一种森林防火监测预警系统及方法，包括网格划分模块、传感器布设模块、烟雾影像分析模块、预警模块、辅助决策模块；网格划分模块用于帮助林区工作人员对林区进行网格划分并编码，传感器布设模块用于帮助林区工作人员在合理位置布设传感器及摄像头，烟雾影像分析模块用于识别摄像头所获取影像中的烟雾特征信息，预警模块用于帮助林区工作人员分析火灾发生区域及发展趋势，辅助决策模块用于帮助林区工作人员制定现在和未来的应对策略；系统能够极大提升林区防火管理的智能化水平，帮助林区工作人员做好防火工作。

主权项：1.一种森林防火监测预警系统，其特征在于：包括网格划分模块、传感器布设模块、烟雾影像分析模块、预警模块、辅助决策模块；所述网格划分模块用于帮助林区工作人员对林区进行网格划分并编码，具体方式为：A1，按照地势类型对林区进行初步网格划分，包括陡峭地势网格、平坦地势网格、低洼地势网格，其网格编码占据左端第一位码元，分别为H、F、L；A2，按照植物类型对初步网格进行细分，包括耐火植物网格、适度燃烧性植物网格、易燃植物网格，其网格编码占据左端第二位码元，分别为1、2、3；A3，分别对陡峭地势的耐火植物网格、陡峭地势的适度燃烧性植物网格、陡峭地势的易燃植物网格、平坦地势的耐火植物网格、平坦地势的适度燃烧性植物网格、平坦地势的易燃植物网格、低洼地势的耐火植物网格、低洼地势的适度燃烧性植物网格、低洼地势的易燃植物网格进行位置编码，以网格边界的最低纬度和最高纬度中间的纬度为网格位置的纬度，以网格边界的最左经度和最右经度中间的经度为网格位置的经度；纬度编码和经度编码均占据六位码元，这六位码元中的左端两位代表度，中间两位代表分，右端两位代表秒；纬度编码的后面加有纬度类型，分别是N、S，分别代表北纬、南纬，经度编码的后面加有经度类型，分别是E、W，分别代表东经、西经；A4，综合A1、A2、A3，林区网格编码的形式为地势类型编码+植物类型编码+纬度编码+纬度类型+经度编码+经度类型；所述传感器布设模块用于帮助林区工作人员在合理位置布设传感器及摄像头，具体方式为：B1，将划分好的网格基于数字地图进行展示，网格之间的界线构成网状线图，界线的交点在数字地图上使用与其他地图元素不同的颜色进行突出显示；B2，在界线交点处布设风向传感器、风速传感器、摄像头，摄像头为水平360度旋转摄像头；所述烟雾影像分析模块用于识别摄像头所获取影像中的烟雾特征信息，具体方式为：C1，影像中像素元的颜色按照RGB颜色模型进行表达，筛选以下RGB范围的像素元（180～210，180～210，180～210）、（100～150，100～150，100～150）、（50～100，50～100，50～100），判定为可疑像素元；C2，将影像中的像素元进行逐行划分，设最底端行像素元属于第1行，底端向上第二行像素元属于第2行，按此规律将像素元划分到行，最顶端行的像素元属于第n行；C3，每间隔时间t秒，统计每行的可疑像素元数量Ri，设第1行像素元的中的可疑像素元数量为R1，第2行像素元的中的可疑像素元数量为R2，按此规律，第n行像素元的中的可疑像素元数量为Rn；C4，设O1=R2-R1，O2=R3-R2，按此规律，On-1=Rn-Rn-1；设Oi＞0的数量为Q，当[Q÷n-1]×100%＞50%，并且每间隔时间t秒，Ri数值产生变化的数量为m，当m÷n大于等于设定阈值时，判定影像展示区域发生火灾；所述预警模块用于帮助林区工作人员分析火灾发生区域及发展趋势，具体方式为：D1，当某摄像头采集的影像展示区域被判定发生火灾时，标记为第一摄像头，记录第一摄像头的朝向及第一摄像头所在的网格交界节点位置；影像展示区域中包含的网格，在数字地图上进行黄色填充标识；D2，筛选黄色填充网格边界上的摄像头，从这些摄像头中筛选距离第一摄像头最近的摄像头并标记为第二摄像头，第二摄像头水平旋转至所采集的影像展示区域被判定发生火灾时，记录第二摄像头的朝向及第二摄像头所在的网格交界节点位置；D3，分别沿着第一摄像头和第二摄像头的朝向在数字地图上绘制直线，两条直线的交点所在的网格用红色填充标识，两条直线的交点处用火焰符号标记；D4，根据红色填充标识的网格类型和此网格边界上的风向传感器采集的风向、风速传感器采集的风速，判断网格内的火灾发展趋势；设此网格界线与周边网格界线交点有k处，k≥2，采集的风速分别v1、v2、…、vk，那么此网格内的风速v=v1+v2+…+vk÷k；将采集的风速风向转化为二维向量，向量的大小为风速，向量的方向为风向，k处二维向量之和的方向为网格内的风向；①当网格为平坦地势的适度燃烧性植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j1×v，0＜j1＜1，j1为适度燃烧性植物的火灾传播速度系数；②当网格为平坦地势的耐火植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j2×v，0＜j2＜j1＜1，j2为耐火植物的火灾传播速度系数；③当网格为平坦地势的易燃植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j3×v，0＜j1＜j3＜1，j3为易燃植物的火灾传播速度系数；④当网格为陡峭地势的适度燃烧性植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化小于设定阈值时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j1×v；⑤当网格为陡峭地势的适度燃烧性植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由低到高时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由低到高的高度连线方向，火灾传播速度v0=j1×v-P1，0＜P1，P1为地势由低到高的火灾传播速度差值；⑥当网格为陡峭地势的适度燃烧性植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由高到低时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由高到低的高度连线方向，火灾传播速度v0=j1×v-P2，0＜P1＜P2，P2为地势由高到低的火灾传播速度差值；⑦当网格为陡峭地势的耐火植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化小于设定阈值时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j2×v；⑧当网格为陡峭地势的耐火植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由低到高时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由低到高的高度连线方向，火灾传播速度v0=j2×v-P1；⑨当网格为陡峭地势的耐火植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由高到低时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由高到低的高度连线方向，火灾传播速度v0=j2×v-P2；⑩当网格为陡峭地势的易燃植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化小于设定阈值时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j3×v；⑪当网格为陡峭地势的易燃植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由低到高时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由低到高的高度连线方向，火灾传播速度v0=j3×v-P1；⑫当网格为陡峭地势的易燃植物网格，网格内的地势沿着风向的高度变化大于等于设定阈值，且地势由高到低时，火灾在水平面的传播方向即为网格内的风向，火灾在的竖直面的传播方向即为地势由高到低的高度连线方向，火灾传播速度v0=j3×v-P2；⑬当网格为低洼地势的适度燃烧性植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j1×v-P3，0＜P3，P3为低洼地势的火灾传播速度差值；⑭当网格为低洼地势的耐火植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j2×v-P3；⑮当网格为低洼地势的易燃植物网格时，火灾传播方向即为网格内的风向，火灾传播速度v0=j3×v-P3；D5，在数字地图上显示预测的火灾蔓延路线；所述辅助决策模块用于帮助林区工作人员制定现在和未来的应对策略，具体方式为：E1，设预计经过时间0.5小时后火灾蔓延至地点Z1，以地点Z1为目的地规划救援物资运送路线，当按规划路线运送至目的地的预估时间大于0.5小时时，重新规划目的地；预计经过时间0.5×2小时后火灾蔓延至地点Z2，以地点Z2为目的地规划救援物资运送路线，当按规划路线运送至目的地的预估时间大于0.5×2小时时，重新规划目的地；按此规律，预计经过时间0.5×y小时后火灾蔓延至地点Zy，以地点Zy为目的地规划救援物资运送路线，当按规划路线运送至目的地的预估时间大于0.5×y小时时，以[0.5×y+1]小时后火灾蔓延至地点Zy+1为目的地重新规划救援物资运送路线，直到按最新规划路线运送救援物资至目的地但火灾尚未蔓延至此目的地为止；y为大于等于0的整数，每次重新规划救援物资运送路线时数值增加1；E2，当存在多条运送路线可以满足运送救援物资至目的地但火灾尚未蔓延至此目的地时，优先选择平坦地势的耐火植物网格中路径占比最多的规划路线，次优选择平坦地势的适度燃烧性植物网格中路径占比最多的规划路线，再次优选择平坦地势的易燃植物网格中路径占比最多的规划路线；当存在多条运送路线可以满足运送救援物资至目的地但火灾尚未蔓延至此目的地，并且所有路线均不经过平坦地势网格，不再以地面交通方式运送救援物资，选择无人机运送救援物资；E3，在发生过火灾的网格的四周，人工种植耐火植物。

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