一种森林火灾智能化监控和预警系统的制作方法

本发明属于森林火灾监测领域，具体是一种森林火灾智能化监控和预警系统。

背景技术：

1、森林火灾在世界各地常见的林业严重灾害之一，随着科学技术的发展，人们对森林火灾的防范采取了智能化的手段。

2、现有森林防火的主流方案是采用光学摄像头进行监控，气象合适时能够准确识别明火和烟雾，识别距离远、范围大，设备成本相对交底；但会受气象影响，往往存在夜晚不能识别烟雾以及能见度较差的天气识别距离不足。或采用红外摄像头进行监控，能够精准识别火焰，不受气象条件影响，但是不能识别烟雾，监测范围较近。目前还采用基于图像的机器学习模型对火焰、烟雾等火警关键因素进行识别，并发布预警信息，但该模型目前存在较高的误判，且对于离摄像头较远且无法直接拍摄到火焰的位置，监测难度较大。

3、为此，本发明提出了一种森林火灾智能化监控和预警系统

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种森林火灾智能化监控和预警系统，该一种森林火灾智能化监控和预警系统解决了如何智能化对森林进行火情的精准监控以及预警防患的问题。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种森林火灾智能化监控和预警系统，包括：信息采集模块、云平台以及火情监控后台；

3、所述信息采集模块用于对目标监测森林的环境信息、地区气象信息、视频图像信息以及历史火情信息进行采集获取，并发送至云平台；

4、所述云平台用于对获取的信息进行存储和分析处理；所述云平台通过信息存储单元对获取的信息进行存储；通过地形图像信息叠加单元从gps系统或北斗定位系统获取目标监测森林的地理位置坐标信息，并生成林场地形图，将目标监测森林的林场地形图按照面积平均划分为若干个网格区域，并对各个网格区域进行编号标记，将获取的环境信息和地区气象信息叠加在林场地形图相应网格区域位置；通过火情预测单元对目标检测森林地区的自然火灾发生系数进行计算，若大于等于预设阈值，则发送相应网格区域有火情潜在风险的预警信息至火灾预警单元；通过图像处理单元对视频图像信息进行处理，并输入至由前期建立的识别火焰特征的神经网络模型，若输出的图像有火焰特征的识别信息，则发送相应网格区域有疑似火情的预警信息至火灾预警单元；通过火灾预警单元对获取的预警信息进行火情风险级别进行判断，输出判断结果至地形图信息叠加单元和火情监控后台；通过定时巡检单元将获取的历史火情信息进行分析，获取到以往发生火情的季节、时间段以及对应的网格区域位置，若到达相应的季节或时间段，则发送在相应的季节或时间段进行对应网格区域位置的定时巡检工作信息至火情监管后台；

5、所述火情监控后台用于对接收到的预警信息和定时巡检工作信息进行处理。

6、进一步地，所述环境信息包括目标监测森林内的实时现场温度、实时现场相对湿度以及实时烟雾浓度；所述地区气象信息包括目标监测森林所在地区的温度、相对湿度、光照指数、风向和风力、降雨量以及雷电次数。

7、进一步地，所述信息采集模块设置有环境信息采集单元、气象信息采集单元以及图像信息采集单元；

8、所述环境信息采集单元包括温湿度检测传感器和烟雾传感器；温湿度检测传感器用于对目标监测森林内的实时现场温度和实时现场相对湿度进行检测；烟雾检测传感器用于对目标监测森林内的实时烟雾浓度进行检测；

9、所述气象信息采集单元与互联网连接，对目标监测森林所在的地区气象信息进行采集；

10、所述图像信息采集单元通过在目标监测森林的各个网格区域均匀设置摄像头进行拍摄获取。

11、进一步地，所述火情预测单元将目标监测森林的环境信息中的实时现场温度、实时现场相对湿度以及实时现场烟雾浓度分别标记为tsi、ssi以及yi；其中i表示网格区域编号，i＝1,2……i；

12、将地区气象信息中的温度、相对湿度、光照指数、风力、降雨量以及雷击次数分别标记为ti、si、gi、fi、vi以及li；

13、根据计算公式获取目标检测森林地区的自然火灾发生系数；其中θ1、θ2、θ3以及θ4分别为对应的参数权重值，θ1+θ2+θ3+θ4＝1；α、β以及δ为修正系数；预设火灾发生系数阈值hy；

14、若hi≥hy，则火情预测单元发送第i网格区域有火情潜在风险的预警信息至火灾预警单元；若hi＜hy，则火情预测单元发送第i网格区域无火情潜在风险的预警信息至火灾预警单元。

15、进一步地，所述图像处理单元将获取的视频图像按照单位时间进行抽帧处理，并将获取的视频帧转化为数字图像，对获取的数字图像进行预处理，获取高清图像，并输入至由前期建立的能够识别火焰特征的神经网络模型，输出是否有火焰特征的识别信息；

16、若输出的图像有火焰特征的识别信息，则图像处理单元发送第i网格区域有疑似火情的预警信息至火灾预警单元；若输出的图像无火焰特征的识别信息，则图像处理单元第i网格区域无疑似火情的预警信息至火灾预警单元。

17、进一步地，所述火灾预警单元根据获取的预警信息对相应网格区域的火情风险级别的判断如下：

18、若火灾预警单元只接收到相应网格区域有火情潜在风险的预警信息，则将相应网格区域列为一级火情风险；

19、若火灾预警单元只接收到相应网格区域有疑似火情的预警信息，则火灾预警单元将相应网格区域列为二级火情风险；

20、若火灾预警单元同时接收到相应网格区域有火情潜在风险的预警信息和相应网格区域有疑似火情的预警信息，则火灾预警单元将相应网格区域列为三级火情风险。

21、进一步地，所述地形图信息叠加单元根据火情风险的等级将对应网格区域以不同的颜色标记。

22、进一步地，火情监控后台采用无人机设备进行巡检时；

23、针对一级火情风险，火情监控后台控制无人机设备在相应网格区域进行栅格式定点巡检；针对二级火情风险，火情监控后台控制无人机设备在相应网格区域前往对应编号摄像头拍摄区域进行查看；针对三级火情风险，火情监控后台控制无人机设备先在相应网格区域前往对应编号摄像头拍摄区域进行查看，若有火情，则及时联系相关部门进行灭火；并控制无人机设置在相应网格区域进行栅格式定点巡检。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1、本发明通过信息采集模块用于对目标监测森林的环境信息、地区气象信息、视频图像信息以及历史火情信息进行采集获取，并发送至云平台；通过云平台用于对获取的信息进行存储和分析处理；具体地，云平台通过信息存储单元对获取的信息进行存储；通过地形图像信息叠加单元从gps系统或北斗定位系统获取目标监测森林的地理位置坐标信息，并生成林场地形图，将目标监测森林的林场地形图按照面积平均划分为若干个网格区域，并对各个网格区域进行编号标记，将获取的环境信息和地区气象信息叠加在林场地形图相应网格区域位置；通过火情预测单元对目标检测森林地区的自然火灾发生系数进行计算，若大于等于预设阈值，则发送相应网格区域有火情潜在风险的预警信息至火灾预警单元；通过图像处理单元对视频图像信息进行处理，并输入至由前期建立的识别火焰特征的神经网络模型，若输出的图像有火焰特征的识别信息，则发送相应网格区域有疑似火情的预警信息至火灾预警单元；通过火灾预警单元对获取的预警信息进行火情风险级别进行判断，输出判断结果至地形图信息叠加单元和火情监控后台；通过定时巡检单元将获取的历史火情信息进行分析，获取到以往发生火情的季节、时间段以及对应的网格区域位置，若到达相应的季节或时间段，则发送在相应的季节或时间段进行对应网格区域位置的定时巡检工作信息至火情监管后台；火情监控后台对接收到的预警信息和定时巡检工作信息进行处理；解决了如何智能化对森林进行火情的精准监控以及预警防患的问题。

26、2、本发明无须采用图像识别技术对森林内部的烟雾浓度进行获取，采用烟雾传感器采集烟雾浓度，更加准确；将目标监测森林划分为若干个网格区域，并在各个网格区域内设置环境信息的检测传感器，能够将森林火情的监测范围缩小，从而更有利于森林火情的监测，且能够在目标监测森林发生火情时，能够更快的去处理；将森林的监测数据叠加在林场地形图上，通过显示屏能够快速查看森林火灾信息；本发明通过森林的自然火灾发生系数的计算和对应网格区域的视频图像的火焰特征识别，从两个方面来判断目标监测森林的对应网格区域的火情风险等级，从而发出相应的预警信息，使得获取监管后台针对相应的火情风险等级进行相应的处理，还采用无人机根据相应的火情风险等级进行巡检；能够让森林火灾的火情监控更加准确，且使得工作人员的巡检工作的工作效率更高。