文档介绍：物联网GIS森林防火智能预警系统
江苏物泰信息科技有限公司
2011-4-6
目录
物联网GIS森林防火智能预警系统 1
1. 需求分析 3
2. 系统概述 3
. 系统功能与特点 4
. 系统整体架构 4
3. 具体实施方案 7
. 用户软件终端建设方案 7
. 用户软件终端功能 7
. 技术可行性分析及解决方案 9
. 小结 11
. 基站/网关部署方案 11
. 基站/网关功能 11
. 技术可行性分析及解决方案 12
. 小结 14
. 网络架设方案 14
. 网络功能 14
. 技术可行性分析及解决方案 14
. 小结 17
. 节点建设方案 17
. 节点功能 17
. 技术可行性分析和具体实施方案 18
. 手持终端 22
需求分析
森林火灾,是一种通常发生在林野间难以控制的火情。森林火灾通常是由闪电引起的,同时,也可能是由于人为疏忽、故意纵火、热浪、干旱等原因造成山火危机。自地球出现森林以来,森林火灾就伴随发生。全世界每年平均发生森林火灾20多万次,烧毁森林面积约占全世界森林总面积的1‰以上。中均发生森林火灾约1万多次,烧毁森林几十万至上百万公顷,约占全国森林面积的5~8‰。其社会危害甚大。
森林火灾会侵吞大片林木、侵害人民生命财产安全,并对地球资源及生态环境造成了巨大的危害。森林火灾不仅烧死、烧伤林木,直接减少森林面积,而且严重破坏森林结构和森林环境,导致森林生态系统失去平衡,森林生物量下降,生产力减弱,益兽益鸟减少,甚至造成人畜伤亡。高强度的大火,能破坏土壤的化学、物理性质,降低土壤的保水性和渗透性,使某些林地和低洼地的地下水位上升,引起沼泽化;另外,由于土壤表面炭化增温,还会加速火烧迹地干燥,导致阳性杂草丛生,不利森林更新或造成耐极端生态条件的低价值森林更替。
目前在实际中并没有可行的事前预警方法,对森林火灾的处理方式仍停留在事后补救阶段,即在火险发生,并通常是在扩大后,再进行抢险救灾。这样既极大的增大了救灾难度,也增大了火灾造成的损失。同时,由于森林火灾是突发事件,需要持续性的监控,因此从覆盖面积及成本等多方面的考虑,原始的人力巡山或航拍方式都不能满足森林防火的需求。
系统概述
物联网GIS森林防火智能预警系统,是利用传感技术、卫星定位、地理信息、人工智能等高新技术研制的物联网系统,适用于城市森林、自然保护区、旅游景区等环境,可对监测区域实现全数字、全覆盖、全天候火情与盗林监测,可探测着火位置、蔓延面积、蔓延速度、蔓延方向和发展趋势,真正实现森林火灾“打早、打小、打了”;可探测盗伐树木、环境温湿度、珍稀动植物等信息,构建起数字化森林的物联网络,可为森林防火、林木盗伐等提供实时、准确、科学的决策。
该预警系统由:火灾探测传感器网络、防火基站和 GIS 预警系统三部分组成。火灾探测
传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个火焰探测器构成,每个火焰探测具有火焰探测和无线通信功能,可在 10 秒内探测到 100 范围内不超过 2 平方米的早期火焰,并通过无线通信方式向相邻探测器发送火情消息,并自动在网络中以“接力”方式跳传,直到将火情传到防火基站,再由防火基站通过 GPRS 远程无线传输到 GIS 预警系统,以电子沙盘地图方式呈现火灾现场情形
森林火险智能预警系统是针对大规模森林设计的,基于无线传感器网络技术,结合GIS,GPS技术,可实现全天候不间断持续性火险监控,并提前预警的自动智能火险监控系统。可有效用于大范围森林区域的森林火险防灾减灾工作。
本系统整合成熟可靠的先进信息技术,对危害性极大的森林火险进行监控,获得处理森林火险的主动权,将灾难消灭在萌芽状态,或是在灾害还未扩大之前就及时进行遏制。
系统功能与特点
本森林火险智能预警系统具有如下功能:
覆盖面广,无需人工值守:通过网络进行远程信息感知,无需人工巡山,因此可有效用于大范围区域;
自动化持续监控,实时预警:传感器自动智能采集数据,实现大量实时数据采集处理;
部署灵活,架设方便:采用无线传输技术,彻底解决布线障碍,可无源无线长时间工作。
快速精准定位:结合GIS系统与GPS技术,直观标志火险发生地的相关信息。
系统整体架构
本系统采用动态可分割的设计模式,通过传感器节点、网络、网关及用户软件终端的有机结合,实现大范围野外无线传感器网络部署与平稳运行。系统结构如图 1所示:
图 1 系统架构图
本系统通过部署一定密度的传感器节点(如图 2所示),采集所需的环境信息数据,从而实现对整个被测森林的监控。