森林防火智能解決方案

一、需求分析

1.1氣候變化以及火災(zāi)特點(diǎn)

近50年（60年代到2000年）云南氣候溫度逐年上升，變化顯著，平均相對(duì)濕度下降趨勢(shì)明顯，降雨也有減少的趨勢(shì)，這說(shuō)明全省氣候總體上向著暖干化的趨勢(shì)發(fā)展。從60年代到2000年代，年均氣溫增加的速率隨年代逐漸增加，西南和東部增溫幅度較大，氣溫分別上升1.35℃、1.25℃、1.05℃；東南區(qū)、中部區(qū)增溫幅度較小，氣溫分別上升了0.7℃、0.5℃。全省年降水有緩慢的增加趨勢(shì)，但各地區(qū)降水變化不顯著。近50年全省平均相對(duì)濕度整體呈顯著下降趨勢(shì)，下降幅度為3.45%，其中，西南部和東部下降幅度較大，下降幅度分別為5.85%、6.05%。全省平均風(fēng)速年際變化波動(dòng)較大，變化趨勢(shì)不明顯，各地區(qū)平均風(fēng)速的變化呈現(xiàn)非同步性。東部和西北部有增加的趨勢(shì)，尤其西北部地區(qū)較為明顯，上升幅度為0.4m/s；其它地區(qū)有下降的趨勢(shì)，其中，東南區(qū)和東北區(qū)下降顯著，下降幅度分別為0.2m/s、0.4m/s。

云南省森林火災(zāi)在空間上分布很不均勾，主要集中在東部和中北部，西北部受災(zāi)較為嚴(yán)重，尤其是香格里拉、麗江、永勝等縣，為全省的森林火災(zāi)高發(fā)區(qū)；東北部及東南部火災(zāi)較少，受災(zāi)較輕。森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)在空間分布上由東向西呈線性增加趨勢(shì)，由北向南呈減少趨勢(shì)。森林受害面積由西向東呈減弱趨勢(shì)，在韓度方向上從中部地區(qū)向南北方向均呈增加趨勢(shì)。

云南省森林火災(zāi)的發(fā)生具有很強(qiáng)的季節(jié)性規(guī)律，火災(zāi)的發(fā)生主要集中在春季，3、4、5月份是火災(zāi)發(fā)生的高峰期，2、6、7月是火災(zāi)發(fā)生較多的月份，12、1月份火災(zāi)發(fā)生較少，8、9、10、11月份幾乎沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生。

1.2森林防火的現(xiàn)狀以及意義

現(xiàn)階段，雖然我國(guó)森林防火工作已取得了很大成績(jī)，但由于資金缺乏，高科技含量相對(duì)較低,面對(duì)諸多復(fù)雜的影響因素，以往的防治方法難以勝任，將新出現(xiàn)的高新技術(shù)引入防火工作中勢(shì)必成為一種趨勢(shì)。

森林資源的信息化，是我國(guó)林業(yè)現(xiàn)代化的必然要求和重要支撐。隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的興起，國(guó)家林業(yè)局先后頒布了《關(guān)于進(jìn)一步加快林業(yè)信息化發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《中國(guó)智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》和《中國(guó)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（ 2013—2020年）》，吹響了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助推智慧林業(yè)發(fā)展的號(hào)角，為加快推進(jìn)我國(guó)數(shù)字林業(yè)向智慧林業(yè)跨越式發(fā)展繪制了頂層設(shè)計(jì)的藍(lán)圖。

1.3需求細(xì)化

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，用先進(jìn)的技術(shù)手段解決森林防火的難題變的成為現(xiàn)實(shí)。森林防火的需求細(xì)化如下：

（1）對(duì)空氣溫度、濕度、風(fēng)力、煙霧等與森林防火相關(guān)的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的收集。

（2）系統(tǒng)定位，確保發(fā)生火險(xiǎn)能夠準(zhǔn)確定位火源。

（3）構(gòu)建完備的信號(hào)傳輸系統(tǒng)。

（4）云系統(tǒng)，用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、信息的溯源。

（5）終端顯示系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)、方便快捷的進(jìn)行信息的顯示。

本方案以《中國(guó)林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（ 2013—2020年）》為藍(lán)圖，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新一代信息技術(shù)為支撐，參考圖1，利用獨(dú)特低功耗無(wú)線組網(wǎng)、智能傳感等核心技術(shù)，提供了一種適用于森林防火、環(huán)境監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案，可在高火險(xiǎn)、高價(jià)值林區(qū)構(gòu)建林火監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合智能化的云技術(shù)，構(gòu)建了全新的森林預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖 1方案示意圖

二、整體方案

2.1系統(tǒng)方案概述

參考圖2，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)森林溫濕度、光照等自然特性的實(shí)時(shí)采集、對(duì)火險(xiǎn)的預(yù)警、以及火險(xiǎn)位置確認(rèn)等功能。

在需要監(jiān)控的森林區(qū)域，可呈任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)安裝部署探測(cè)節(jié)點(diǎn)，形成密集陣實(shí)時(shí)參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)，向智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上報(bào)溫度、濕度、氣壓、光照等各類(lèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。一方面可以為森林火情監(jiān)控提供技術(shù)依托，另一方面可以為森林生長(zhǎng)研究提供可靠的數(shù)據(jù)源。

具體來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的整體功能劃分如下：

（一）森林環(huán)境監(jiān)測(cè)

◇空氣溫度

◇空氣濕度

◇土壤溫度

◇土壤濕度

◇光照

◇煙霧

◇風(fēng)力

◇地理位置

（二）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸

◇內(nèi)置LoRaWAN 協(xié)議

◇單網(wǎng)關(guān)支持256個(gè)節(jié)點(diǎn)

◇支持網(wǎng)關(guān)切換替代

◇支持GPRS或WIFI上下行

◇并支持IntoYun云平臺(tái)

（三）數(shù)據(jù)的云查看與備份

◇基于網(wǎng)頁(yè)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能

◇豐富的圖表功能

◇所采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)備份

（四）手持終端、遠(yuǎn)程大屏幕顯示

◇數(shù)據(jù)的多樣化顯示

◇專(zhuān)用APP，用于支持安卓和IOS操作系統(tǒng)的終端顯示

◇報(bào)警機(jī)制，多渠道、多方式的報(bào)警

圖 2系統(tǒng)總體方案圖示

從總體上來(lái)看，該系統(tǒng)包括信號(hào)節(jié)點(diǎn)子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)、云系統(tǒng)、終端子系統(tǒng)。