本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)，特別涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的森林火災(zāi)實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著全球氣候變暖，森林火災(zāi)的頻率和破壞性日益增加。森林防火成為當前國家防災(zāi)減災(zāi)工作的重要組成部分，對于保護森林資源、維護生態(tài)平衡具有重要意義。而傳統(tǒng)的森林防火監(jiān)測手段存在監(jiān)測范圍小、人員勞動強度高、不能全天候監(jiān)測等缺點導(dǎo)致無法及時預(yù)警火災(zāi)，造成極大損失。如何實現(xiàn)對森林火災(zāi)的及時預(yù)警，提高對森林火災(zāi)的監(jiān)測和預(yù)警能力，從而有效預(yù)防和控制森林火災(zāi)成為當前研究中心之一。

2、因此，本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的森林火災(zāi)實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的森林火災(zāi)實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，用以通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實時監(jiān)測森林得到的森林狀況數(shù)據(jù)傳輸至目標監(jiān)測中心；目標監(jiān)測中心基于實時接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對森林進行火災(zāi)風險預(yù)警與火險級別分類；目標用戶對目標監(jiān)測中心遠程訪問與智能控制監(jiān)測設(shè)備，有效實現(xiàn)了對森林火災(zāi)的及時預(yù)警，提高對森林火災(zāi)的監(jiān)測和預(yù)警能力。

2、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的森林火災(zāi)實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊：用于利用安裝在設(shè)定位置節(jié)點的預(yù)置監(jiān)測設(shè)備實時監(jiān)測目標森林的狀況，得到森林狀況數(shù)據(jù)；

4、數(shù)據(jù)傳輸模塊：用于利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將所述森林狀況數(shù)據(jù)傳輸至目標監(jiān)測中心；

5、預(yù)警模塊：用于目標監(jiān)測中心基于接收到的森林狀況數(shù)據(jù)，對目標森林進行火災(zāi)風險預(yù)警與火險級別分類；

6、遠程監(jiān)測模塊：用于實現(xiàn)目標用戶對目標監(jiān)測中心的遠程訪問與對監(jiān)測設(shè)備的智能控制。

7、優(yōu)選的，預(yù)置監(jiān)測設(shè)備包括氣象傳感器、煙霧檢測器以及熱紅外傳感器。

8、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊包括：

9、節(jié)點傳輸單元：用于獲取當前傳輸周期內(nèi)，每個設(shè)定位置節(jié)點所屬的第一核心管理節(jié)點；

10、將所述設(shè)定位置節(jié)點獲取的森林狀況數(shù)據(jù)，實時傳輸至對應(yīng)所屬的第一核心管理節(jié)點；

11、數(shù)據(jù)處理單元：用于第一核心管理節(jié)點接收設(shè)定聚類范圍內(nèi)，所有設(shè)定位置節(jié)點傳輸?shù)纳譅顩r數(shù)據(jù)并進行融合，得到融合狀況數(shù)據(jù)分組；

12、第一核心管理節(jié)點對所述融合狀況數(shù)據(jù)分組進行等分處理，得到融合數(shù)據(jù)子分組；

13、從當前第一核心管理節(jié)點作為篩選條件，從預(yù)置節(jié)點數(shù)據(jù)庫中提取的關(guān)鍵節(jié)點信息中獲取第一網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和節(jié)點基礎(chǔ)信息；

14、對根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，確定的當前第一核心管理節(jié)點的下一級節(jié)點集合進行整理，形成節(jié)點關(guān)系圖；

15、根據(jù)所述節(jié)點關(guān)系圖，獲取當前第一核心管理節(jié)點的傳輸路徑；

16、基于當前第一核心管理節(jié)點的下一級節(jié)點集合與節(jié)點基礎(chǔ)信息，生成第一廣播消息進行全網(wǎng)廣播；

17、獲取當前第一核心管理節(jié)點的每條傳輸路徑的路徑入度；

18、基于得到的路徑入度，獲取所述融合數(shù)據(jù)子分組針對當前第一核心管理節(jié)點的每條傳輸路徑的成功傳輸概率；

19、鏈路確定單元：用于遍歷所有第一核心管理節(jié)點，對計算得到的第一核心管理節(jié)點的每條傳輸路徑的成功傳輸概率進行排序，將成功傳輸概率最高的傳輸路徑作為當前第一核心管理節(jié)點的選定傳輸鏈路；

20、遍歷所有第一核心管理節(jié)點，獲取每個第一核心管理節(jié)點當前除選定傳輸鏈路以外所有的傳輸路徑的傳輸時延，并選取傳輸時延最低的路徑作為對應(yīng)第一核心管理節(jié)點的備用傳輸鏈路；

21、傳輸單元：用于按照選定傳輸鏈路，將當前融合數(shù)據(jù)子分組傳輸至目標監(jiān)測中心；

22、當所述第一核心管理節(jié)點的選定傳輸鏈路發(fā)生抖動時，啟動相應(yīng)的備用傳輸鏈路，將融合數(shù)據(jù)子分組傳輸至目標監(jiān)測中心。

23、優(yōu)選的，基于得到的路徑入度，獲取所述融合數(shù)據(jù)子分組針對當前第一核心管理節(jié)點的每條傳輸路徑的成功傳輸概率，包括：

24、利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控工具實時監(jiān)控當前網(wǎng)絡(luò)狀況，得到關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)；

25、從傳輸記錄數(shù)據(jù)庫中提取當前傳輸路徑預(yù)設(shè)時間周期內(nèi)的歷史傳輸記錄并分析，得到利用當前傳輸路徑每次進行歷史傳輸?shù)臍v史傳輸成功率；

26、將當前傳輸路徑的路徑入度、歷史傳輸成功率，與關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)相結(jié)合，計算得到當前傳輸路徑的成功傳輸概率。

27、優(yōu)選的，成功傳輸概率的計算公式如下所示：

28、；式中，表示為融合數(shù)據(jù)子分組針對當前第一核心管理節(jié)點的第i條傳輸路徑的成功傳輸概率；表示為第i條傳輸路徑的歷史傳輸成功率平均值；表示為第i條傳輸路徑的歷史傳輸成功率最大值；表示為第i條傳輸路徑的路徑入度；f表示為路徑入度對傳輸路徑成功傳輸?shù)挠绊憴?quán)重；表示為第j個關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的設(shè)定性能閾值，；表示為第j個關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù),表示為第j個關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)對評估網(wǎng)絡(luò)狀況的影響權(quán)重；表示為當前網(wǎng)絡(luò)狀況對傳輸路徑成功傳輸?shù)挠绊憴?quán)重；ln表示為自然對數(shù)；e表示為自然底數(shù)。

29、優(yōu)選的，所述預(yù)警模塊包括：

30、火災(zāi)風險分析單元：用于目標監(jiān)測中心根據(jù)接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對當前目標森林的火災(zāi)風險進行評估，得到第一風險評估結(jié)果；

31、預(yù)警單元：用于根據(jù)所述第一風險評估結(jié)果，若判斷當前目標森林發(fā)生火災(zāi)，且存在火災(zāi)發(fā)生區(qū)域，則將所述火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的對應(yīng)火災(zāi)表征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的級別分類模型，輸出當前火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的火險級別；

32、將所述火災(zāi)發(fā)生區(qū)域與對應(yīng)的火險級別和火災(zāi)表征數(shù)據(jù)相結(jié)合，生成火災(zāi)報警報告發(fā)送給火災(zāi)維護人員；

33、火災(zāi)維護人員接收所述火災(zāi)報警報告并對火災(zāi)發(fā)生區(qū)域進行火災(zāi)處理；

34、若判斷當前目標森林發(fā)生火災(zāi)，且存在火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域，則將所述第一風險評估結(jié)果中的火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域與對應(yīng)的可能風險系數(shù)和可能風險數(shù)據(jù)相結(jié)合，生成火災(zāi)預(yù)防報告；

35、根據(jù)所述火災(zāi)預(yù)防報告生成火災(zāi)預(yù)警任務(wù)，并將所述火災(zāi)預(yù)防任務(wù)按照可能風險系數(shù)從大到小填入火災(zāi)預(yù)防任務(wù)列表；

36、火災(zāi)預(yù)防人員根據(jù)所述火災(zāi)預(yù)防任務(wù)列表，按序執(zhí)行火災(zāi)預(yù)防任務(wù)。

37、優(yōu)選的，所述火災(zāi)風險分析單元包括：

38、火災(zāi)判斷單元：用于目標監(jiān)測中心對當前獲取的森林狀況數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及歸一化處理后，得到第一狀況數(shù)據(jù)；

39、將所述第一狀況數(shù)據(jù)輸入預(yù)先建立的火災(zāi)分析模型，得到火災(zāi)分析結(jié)果；

40、當所述火災(zāi)分析結(jié)果中存在火災(zāi)發(fā)生區(qū)域或火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域時，判斷當前目標森林發(fā)生火災(zāi)；

41、當所述火災(zāi)分析結(jié)果中不存在火災(zāi)發(fā)生區(qū)域和火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域時，判斷當前目標森林沒有發(fā)生火災(zāi)；

42、可能風險分析單元：用于當火災(zāi)分析結(jié)果中存在火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域時，利用可能風險數(shù)據(jù)，計算火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的可能風險系數(shù)；

43、其中，可能風險系數(shù)的計算公式如下所示：

44、；式中，表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的可能風險系數(shù)；表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對應(yīng)可能風險數(shù)據(jù)中包含的氣象數(shù)據(jù)的類型個數(shù)，其中，；表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對應(yīng)可能風險數(shù)據(jù)中包含的第t類氣象數(shù)據(jù)的設(shè)定數(shù)據(jù)閾值，其中，t；表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對應(yīng)可能風險數(shù)據(jù)中包含的第t類氣象數(shù)據(jù)；表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域存在的可燃物數(shù)量；表示為可燃物數(shù)量對火災(zāi)發(fā)生可能性的影響權(quán)重；表示為當前第r個火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的歷史火災(zāi)發(fā)生次數(shù)；表示為歷史火災(zāi)發(fā)生次數(shù)對火災(zāi)發(fā)生可能性的影響權(quán)重；

45、評估生成單元：用于將根據(jù)火災(zāi)分析結(jié)果確定的火災(zāi)發(fā)生區(qū)域、火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域、火災(zāi)表征數(shù)據(jù)、可能風險數(shù)據(jù)、火災(zāi)判斷結(jié)果以及根據(jù)可能風險分析單元獲取的可能風險系數(shù)均視為第一風險評估結(jié)果輸出。

46、優(yōu)選的，所述遠程監(jiān)測模塊包括：

47、遠程訪問單元：用于目標用戶通過利用設(shè)定遠程設(shè)備和預(yù)置軟件與目標監(jiān)測中心建立連接后，自主選擇用戶驗證方式進行身份驗證；

48、所述目標用戶身份驗證成功后，自動登錄目標監(jiān)測中心的用戶界面，在用戶界面查看目標監(jiān)測中心實時接收的森林狀況數(shù)據(jù)；

49、遠程控制單元：用于利用指令生成單元將當前目標用戶的用戶控制需求與設(shè)備控制權(quán)限結(jié)合分析，生成用戶控制指令；利用指令執(zhí)行單元控制預(yù)置監(jiān)測設(shè)備執(zhí)行所述用戶控制指令；

50、指令生成單元：用于目標用戶在設(shè)定遠程設(shè)備和預(yù)置軟件，上傳用戶控制需求；

51、根據(jù)當前目標用戶的用戶控制需求，獲取相應(yīng)的第一設(shè)備控制權(quán)限；

52、將第一設(shè)備控制權(quán)限與當前目標用戶的指定設(shè)備控制權(quán)限范圍進行比對，若第一設(shè)備控制權(quán)限不超出當前目標用戶的指定設(shè)備控制權(quán)限范圍，則基于當前用戶控制需求生成用戶控制指令；

53、若第一設(shè)備控制權(quán)限超出指定設(shè)備控制權(quán)限范圍，則將第一設(shè)備控制權(quán)限中未超出當前目標用戶的指定設(shè)備控制權(quán)限范圍的權(quán)限視為第一選定權(quán)限；基于從當前目標用戶的用戶控制需求中篩選出的當前目標用戶基于所述第一選定權(quán)限可實現(xiàn)的控制需求，生成用戶控制指令；

54、指令執(zhí)行單元：用于利用設(shè)定遠程設(shè)備和預(yù)置軟件，將所述用戶控制指令傳送至目標監(jiān)測中心；

55、所述目標監(jiān)測中心解析所述用戶控制指令并進行格式轉(zhuǎn)換，得到目標控制指令；

56、所述目標監(jiān)測中心將所述目標控制指令傳送至相應(yīng)的預(yù)置監(jiān)測設(shè)備；

57、預(yù)置監(jiān)測設(shè)備執(zhí)行接收到的目標控制指令，并將執(zhí)行結(jié)果反饋至目標監(jiān)測中心；

58、目標用戶通過利用設(shè)定遠程設(shè)備和預(yù)置軟件在用戶界面查看遠程控制結(jié)果。

59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果如下：

60、通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實時監(jiān)測森林得到的森林狀況數(shù)據(jù)傳輸至目標監(jiān)測中心；目標監(jiān)測中心基于實時接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對森林進行火災(zāi)風險預(yù)警與火險級別分類；目標用戶對目標監(jiān)測中心遠程訪問與智能控制監(jiān)測設(shè)備，有效實現(xiàn)了對森林火災(zāi)的及時預(yù)警，提高對森林火災(zāi)的監(jiān)測和預(yù)警能力。

61、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

62、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。