本發(fa)明涉(she)及傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)、多(duo)模(mo)(mo)態(tai)(tai)(tai)學習(xi)、云端開(kai)發(fa)等(deng)，更具(ju)體地說(shuo)，它(ta)涉(she)及通過多(duo)種傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)采集森(sen)林(lin)的環(huan)境(jing)(jing)數(shu)據(ju)，并向多(duo)模(mo)(mo)態(tai)(tai)(tai)模(mo)(mo)型導(dao)入森(sen)林(lin)環(huan)境(jing)(jing)的視頻信息(xi)和音頻信息(xi)識別是否(fou)發(fa)生森(sen)林(lin)火(huo)焰，通過對(dui)多(duo)種數(shu)據(ju)的分析搭建物理模(mo)(mo)型、構建動態(tai)(tai)(tai)森(sen)林(lin)環(huan)境(jing)(jing)，并通過深度(du)學習(xi)模(mo)(mo)型結合火(huo)焰狀態(tai)(tai)(tai)與(yu)森(sen)林(lin)環(huan)境(jing)(jing)經由云端給出(chu)最佳(jia)救援(yuan)路徑與(yu)方法，保證(zheng)可靠性和高效性，提高了(le)火(huo)焰檢測準確(que)度(du)與(yu)救援(yuan)效率。

背景技術：

1、森林(lin)(lin)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)上最大的(de)(de)陸地生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)系(xi)統，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)全(quan)球(qiu)(qiu)生(sheng)(sheng)(sheng)物圈中重要的(de)(de)一(yi)環。它是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)上的(de)(de)基因庫(ku)、碳貯庫(ku)、蓄水庫(ku)和(he)能源庫(ku)，對維系(xi)整個地球(qiu)(qiu)的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)平衡起著至關(guan)重要的(de)(de)作用，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)人類賴(lai)以生(sheng)(sheng)(sheng)存(cun)和(he)發(fa)展的(de)(de)資(zi)源和(he)環境。森林(lin)(lin)防火工作是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)中國(guo)防災減災工作的(de)(de)重要組成部分(fen)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)國(guo)家(jia)公共(gong)應急(ji)體系(xi)建設的(de)(de)重要內容(rong)，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)社會(hui)穩定和(he)人民安居樂業的(de)(de)重要保障，是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)加快(kuai)林(lin)(lin)業發(fa)展，加強(qiang)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)建設的(de)(de)基礎和(he)前提，事關(guan)森林(lin)(lin)資(zi)源和(he)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)安全(quan)，事關(guan)人民群眾(zhong)生(sheng)(sheng)(sheng)命財產安全(quan)。

2、當前，傳統的(de)森林火(huo)(huo)災檢(jian)測(ce)(ce)(ce)方式(shi)有人工巡查(cha)、塔臺(tai)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)、雷達(da)監測(ce)(ce)(ce)等方式(shi)，但(dan)存在人工巡查(cha)工作(zuo)量較(jiao)大、監測(ce)(ce)(ce)效率低、巡護范(fan)圍有限，不能滿足全區(qu)域(yu)森林防(fang)火(huo)(huo)監測(ce)(ce)(ce)工作(zuo)的(de)需求、監測(ce)(ce)(ce)效率受塔臺(tai)數量、地形、地勢影(ying)響，盲區(qu)大、監測(ce)(ce)(ce)準確率低，而且造價(jia)成本(ben)較(jiao)高(gao)，得不到大范(fan)圍的(de)應用，雷達(da)有些波段在大氣(qi)低層提供高(gao)分辨率觀測(ce)(ce)(ce)時會受到限制，影(ying)響觀測(ce)(ce)(ce)結(jie)果等缺點(dian)。因此本(ben)發明人員提出了一種森林火(huo)(huo)災監控系統，用來(lai)減少上述(shu)缺點(dian)帶來(lai)的(de)影(ying)響。

技術實現思路

1、本發明的目(mu)的在于(yu)提供一種森林火(huo)災(zai)監控系統，以提高(gao)火(huo)焰檢測準(zhun)確度與救援應對效率，解決上述問(wen)題帶來(lai)的影響。

2、為實現上(shang)述目的，本發明提供如下(xia)技(ji)術(shu)方案(an)：森林火災(zai)監控系統，包括，

3、邊緣計算設備，其作(zuo)為整(zheng)體森(sen)林火災監(jian)控系統的(de)(de)核(he)心，分(fen)為主機(ji)和從(cong)機(ji)，從(cong)機(ji)用于在(zai)數(shu)據(ju)源頭接收并(bing)傳(chuan)(chuan)輸各個配(pei)套模(mo)(mo)塊的(de)(de)實時信息數(shu)據(ju)給主機(ji)，主機(ji)對其進(jin)行處理后傳(chuan)(chuan)輸搭(da)建物理模(mo)(mo)型并(bing)上云(yun)；

4、數據(ju)采(cai)集(ji)模塊，其(qi)作為整體系統的實(shi)時環境數據(ju)監測采(cai)集(ji)端，用(yong)于采(cai)集(ji)系統對應(ying)的森林區域的各物理場(chang)的信息數據(ju)，對其(qi)進(jin)行(xing)數字化處理后傳輸給邊緣計(ji)算設備從(cong)機；

5、能(neng)源分配(pei)模(mo)塊(kuai)，其作為整體系(xi)統(tong)(tong)的(de)能(neng)源轉化端(duan)，用(yong)于將外界部分可用(yong)能(neng)源轉化處理后與本身系(xi)統(tong)(tong)提供能(neng)源分配(pei)給核(he)心設備及各個模(mo)塊(kuai)，確保(bao)整個系(xi)統(tong)(tong)正(zheng)常運(yun)行，且耗(hao)能(neng)較少；

6、信息傳輸(shu)模塊(kuai)，其作為整體(ti)系統的數(shu)據傳輸(shu)端，用于接收和傳輸(shu)從(cong)機與主機之(zhi)間(jian)的交互數(shu)據信息；

7、定位(wei)模塊，其作(zuo)為整體系統(tong)預警(jing)發生定位(wei)端，用于(yu)確定系統(tong)位(wei)置(zhi)以及(ji)可(ke)疑火(huo)焰位(wei)置(zhi)，從而快速定位(wei)火(huo)焰以及(ji)蔓延(yan)方向(xiang)；

8、無線通信(xin)模塊，其作為主(zhu)機與云端(duan)的信(xin)息(xi)交(jiao)互端(duan)，用于向(xiang)云端(duan)傳輸(shu)各物理場數據(ju)以及系統位(wei)置信(xin)息(xi)，并從云端(duan)獲取指揮信(xin)息(xi)。

9、作為本發(fa)明的一種優選技(ji)術方案，所述(shu)數據(ju)采集(ji)模塊由紅外火焰傳(chuan)感器(qi)、風速傳(chuan)感器(qi)、溫濕(shi)度傳(chuan)感器(qi)、自動(dong)變(bian)焦(jiao)攝(she)像(xiang)頭、微機電系統麥(mai)克(ke)風，大氣壓(ya)強(qiang)傳(chuan)感器(qi)組成；所述(shu)各傳(chuan)感器(qi)采集(ji)各物理場信息，尤其是攝(she)像(xiang)頭與麥(mai)克(ke)風通(tong)過導入深度學習(xi)模型用(yong)于(yu)多模態分析提高監測火焰的準確(que)度。

10、作為(wei)本(ben)發明的一種優選(xuan)技(ji)術方案，所(suo)述(shu)(shu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源分(fen)配模(mo)塊(kuai)由供電過(guo)濾穩定(ding)模(mo)塊(kuai)、太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輸(shu)電板(ban)(ban)、二維控制(zhi)云臺組成。所(suo)述(shu)(shu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源分(fen)配模(mo)塊(kuai)通(tong)過(guo)供電過(guo)濾穩定(ding)模(mo)塊(kuai)與整個系統中耗電模(mo)塊(kuai)連(lian)接；所(suo)述(shu)(shu)太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輸(shu)電板(ban)(ban)搭(da)建于(yu)控制(zhi)云臺上，用(yong)于(yu)采集外部(bu)環境中的太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)資源，并(bing)將太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)資源轉化為(wei)電能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輸(shu)送出來；所(suo)述(shu)(shu)控制(zhi)云臺獲(huo)取上面(mian)安裝的光(guang)敏電阻傳輸(shu)的數據值來調整角(jiao)度，進而增(zeng)大太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)輸(shu)電板(ban)(ban)的受光(guang)面(mian)積，提高光(guang)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)吸(xi)收效率。

11、作為本(ben)發明的一種優選(xuan)技術方案，所述邊(bian)緣(yuan)計算(suan)設備由主(zhu)機與從機網絡構成，從機分布于森林區域眾多部位，主(zhu)機分布于信號基站(zhan)附近(jin)，二者構成組(zu)網，進行(xing)數據處理傳輸(shu)與云端(duan)指揮(hui)進行(xing)交互，實(shi)現森林防火檢測(ce)全覆蓋，提高監測(ce)效率。

12、與現有(you)技術相(xiang)比，本發明(ming)的有(you)益效(xiao)果是：

13、1.通(tong)過能(neng)(neng)源(yuan)分配(pei)模塊的(de)增(zeng)加與設置，一(yi)方面可以(yi)降低整體系(xi)統(tong)對(dui)傳(chuan)統(tong)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)依賴性(xing)，從而提高(gao)整體系(xi)統(tong)在(zai)不同(tong)環境下使(shi)用的(de)適配(pei)性(xing)，另一(yi)方面還可以(yi)降低整體系(xi)統(tong)在(zai)使(shi)用時的(de)能(neng)(neng)源(yuan)損耗(hao)，減少(shao)人(ren)工(gong)提供能(neng)(neng)源(yuan)的(de)工(gong)作(zuo)量(liang)，便于在(zai)森林防(fang)火中進行應用。

14、2.通(tong)過數據(ju)采集模塊實時采集監測系統區域內各個位置森(sen)林(lin)的(de)(de)(de)信息(xi)數據(ju)情(qing)況(kuang)(kuang)，不需要采用(yong)人(ren)工(gong)(gong)巡查、制高點瞭望的(de)(de)(de)方(fang)式(shi)對(dui)森(sen)林(lin)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)進行監測，一(yi)方(fang)面(mian)可(ke)以降低工(gong)(gong)作人(ren)員的(de)(de)(de)勞動強度，方(fang)便大(da)面(mian)積區域的(de)(de)(de)森(sen)林(lin)的(de)(de)(de)防火(huo)監測作業(ye)，另一(yi)方(fang)面(mian)還可(ke)以提高對(dui)森(sen)林(lin)火(huo)災監測的(de)(de)(de)準(zhun)確性，避免人(ren)工(gong)(gong)監測死角而造成(cheng)的(de)(de)(de)監測失誤等情(qing)況(kuang)(kuang)的(de)(de)(de)發生。

15、3.通(tong)過對區域內各個位(wei)置(zhi)的(de)森林的(de)視頻(pin)信(xin)息(xi)與(yu)聲音信(xin)息(xi)數據(ju)(ju)進(jin)行(xing)(xing)采集，從(cong)而對所采集的(de)數據(ju)(ju)進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)，可以(yi)(yi)在(zai)第一時間對已經發(fa)(fa)生(sheng)火(huo)(huo)災(zai)的(de)位(wei)置(zhi)和即將發(fa)(fa)生(sheng)火(huo)(huo)災(zai)的(de)位(wei)置(zhi)進(jin)行(xing)(xing)定(ding)(ding)位(wei)，并同時將定(ding)(ding)位(wei)的(de)坐(zuo)標數據(ju)(ju)傳輸給云(yun)端，便(bian)于云(yun)端第一時間對火(huo)(huo)災(zai)情況(kuang)進(jin)行(xing)(xing)預(yu)警響應(ying)，一方(fang)面可以(yi)(yi)提高(gao)發(fa)(fa)生(sheng)火(huo)(huo)災(zai)時的(de)反應(ying)效率，另一方(fang)面則(ze)可以(yi)(yi)在(zai)第一時間對火(huo)(huo)災(zai)進(jin)行(xing)(xing)處(chu)理，從(cong)而降低火(huo)(huo)災(zai)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)損(sun)失(shi)。

16、4.通過邊緣計算(suan)設備網絡建立(li)，進(jin)(jin)行數據(ju)處理傳輸(shu)與云(yun)端指揮進(jin)(jin)行交互，實現(xian)森林防火檢測全覆蓋，提高監測效(xiao)率。

技術特征：

1.森林(lin)火災(zai)監控系統，其特征在(zai)于，包括，

2.根據權(quan)利要(yao)求1所述的(de)森(sen)林火災(zai)監(jian)控系(xi)統(tong)，其特征(zheng)在于(yu)：所述邊緣計算設備由主機與(yu)(yu)從機網(wang)絡構成，從機分布于(yu)森(sen)林區域(yu)眾多部位，主機分布于(yu)信號(hao)基站(zhan)附近(jin)，二者構成組網(wang)，進(jin)行數據處理傳輸與(yu)(yu)云端指揮進(jin)行交互，實現森(sen)林防火檢測全覆蓋，提高監(jian)測效率。

3.根據權利(li)要(yao)求1所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)森林火(huo)災監控(kong)系(xi)(xi)統(tong)，其特征在(zai)于(yu)：所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)能(neng)(neng)源分(fen)配(pei)模(mo)(mo)塊由供電(dian)過濾(lv)穩定(ding)模(mo)(mo)塊、太陽(yang)能(neng)(neng)輸(shu)(shu)電(dian)板(ban)、二維控(kong)制云(yun)臺(tai)(tai)(tai)組成；所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)能(neng)(neng)源分(fen)配(pei)模(mo)(mo)塊通過供電(dian)過濾(lv)穩定(ding)模(mo)(mo)塊與整個系(xi)(xi)統(tong)中耗(hao)電(dian)模(mo)(mo)塊連接；所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)太陽(yang)能(neng)(neng)輸(shu)(shu)電(dian)板(ban)搭(da)建(jian)于(yu)控(kong)制云(yun)臺(tai)(tai)(tai)上，用于(yu)采集(ji)外部(bu)環境中的(de)太陽(yang)能(neng)(neng)資源，并將太陽(yang)能(neng)(neng)資源轉化為電(dian)能(neng)(neng)輸(shu)(shu)送出(chu)來；所(suo)述(shu)(shu)(shu)(shu)控(kong)制云(yun)臺(tai)(tai)(tai)獲(huo)取上面安裝的(de)光(guang)敏(min)電(dian)阻(zu)傳(chuan)輸(shu)(shu)的(de)數(shu)據值來調整角度，進而增(zeng)大太陽(yang)能(neng)(neng)輸(shu)(shu)電(dian)板(ban)的(de)受光(guang)面積(ji)，提(ti)高光(guang)能(neng)(neng)吸(xi)收效率。

4.根據(ju)權(quan)利(li)要求1所述的森林火(huo)(huo)災監控系統(tong)，其特征(zheng)在于：所述數據(ju)采集模(mo)(mo)塊由紅外火(huo)(huo)焰傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、風速傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、溫濕度(du)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)、自動變焦(jiao)攝(she)像頭、微機電系統(tong)麥克(ke)風，大氣壓強(qiang)傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)組成；所述各傳感(gan)器(qi)(qi)(qi)采集各物理場信息，尤其攝(she)像頭與麥克(ke)風結合導入(ru)深度(du)學習模(mo)(mo)型(xing)用于多模(mo)(mo)態分(fen)析提高監測火(huo)(huo)焰的準確度(du)。

5.根據權利要求1所述的森林(lin)火災監(jian)控(kong)系統(tong)，其特(te)征在于：所述定位模塊為gps定位模塊，通過連(lian)接衛星(xing)，獲取當前位置的經度和緯(wei)度，并把(ba)經度和緯(wei)度信息傳輸給(gei)邊緣計算設備，gps定位模塊具有快速定位的能力，可(ke)以實時(shi)獲取位置信息。

6.據權(quan)利要求1所(suo)述(shu)(shu)的森林火災監控系統，其特征(zheng)在(zai)于(yu)：所(suo)述(shu)(shu)無線通信模塊(kuai)位于(yu)信號(hao)基站(zhan)下，通過(guo)mqtt協議(yi)連接云(yun)端，林業人員和(he)消(xiao)防人員可以(yi)通過(guo)云(yun)端關聯(lian)的web頁面和(he)app查看各項數(shu)據，減少人力物力。

技術總結
本發明涉及傳感器、多模態學習、云端開發等技術領域，更具體地說，它涉及通過多種傳感器采集森林的環境數據，并向多模態模型導入森林環境的視頻信息和音頻信息識別是否發生森林火焰，通過對多種數據的分析搭建物理模型、構建動態森林環境，深度學習模型結合火焰狀態與森林環境經由云端給出最佳救援路徑與方法，保證可靠性和高效性，提高了火焰檢測準確度與救援效率。

技術研發人員：馮國英,欒天悅,李代強,張一宸
受保護的技術使用者：四川大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14