一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，他包括氣象站、數(shù)據(jù)接收終端、森林火險天氣指數(shù)計算模塊、森林火險天氣等級計算模塊、森林火險預警信息計算編輯模塊、預警信息發(fā)送模塊。數(shù)據(jù)接收終端接收到氣象站的信息，解析完成后，通過森林火險天氣指數(shù)模塊計算各預警子區(qū)的森林火險天氣指數(shù)并保存，然后通過森林火險天氣等級模塊進一步計算森林火險天氣等級，最后森林預警信息計算編輯模塊計算預警級別，并編輯預警信息，預警信息發(fā)送模塊將預警信息發(fā)送給終端用戶。
【專利說明】一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]森林火災是一種突發(fā)性強、破壞性大、處置救助困難的自然災害，位于破壞森林的三大自然災害(病害、蟲害、火災)之首。它不僅燒死、燒傷林木，直接減少森林面積，而且嚴重破壞森林結(jié)構(gòu)和森林環(huán)境、引起空氣污染和水土流失、森林生物量下降、生產(chǎn)力減弱，益獸益鳥減少，甚至威脅人民生命財產(chǎn)安全、造成人畜傷亡。
[0003]因此，森林防火不僅是保護自然資源、保護生態(tài)環(huán)境、保護森林發(fā)展林業(yè)和維護林區(qū)社會安定的迫切需要，而且是我國防災減災工作的重要組成部分，是國家公共應急體系建設(shè)的重要內(nèi)容，是社會穩(wěn)定和人民安居樂業(yè)的重要保障，具有重要意義。
[0004]目前國內(nèi)的森林火災預測預報主要有以下五種:地面巡護，瞭望臺監(jiān)測，航空巡護，衛(wèi)星遙感，國家氣象局的火險預報。
[0005]地面巡護監(jiān)測的面積小、視野狹窄，地勢崎嶇和茂密森林限制了地面巡護的監(jiān)測范圍，特別是在人跡罕至的偏遠山區(qū)。瞭望臺監(jiān)測，也受地形影響，有死角和空白，監(jiān)測面積不大，煙、霧常常限制了觀測的范圍，雷電天氣無法上塔觀察。航空巡護是大范圍監(jiān)測的一個有效辦法，但是成本高、租用飛機費用昂貴，但在夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛，同時巡視受航線、時間的限制。衛(wèi)星遙感監(jiān)測，其空間分辨率和時間分辨率也難以滿足林火實時監(jiān)測預警的需要。國家氣象局的林火火險預報，主要是根據(jù)各地氣象站的氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)進行，對全國尺度的火險預報僅具參考意義，對于一個縣域境內(nèi)的林火火險預報毫無指導意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對森林火險氣象站傳來的氣象數(shù)據(jù)進行處理、分析，對林區(qū)火災進行實時預警，并將預警信息實時地發(fā)送給用戶。
[0007]本
【發(fā)明內(nèi)容】
的技術(shù)路線是:首先，將整個預警區(qū)域根據(jù)行政區(qū)或森林分布等劃分為不同的預警子區(qū)(如鄉(xiāng)鎮(zhèn))，然后根據(jù)全區(qū)的森林火險氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)計算各觀測點的森林火險指數(shù)，之后再利用地理信息系統(tǒng)空間插值方法，以最大值法計算各預警子區(qū)的森林火險指數(shù)、火險等級和預警級別。對于一個縣級預警區(qū)，上述預警子區(qū)可以是鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、林場等。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其步驟如下:
[0009]首先進行森林火險氣象站選址的優(yōu)化設(shè)計，根據(jù)森林和重點預警區(qū)的分布以及地形因素，在系統(tǒng)二維地圖分析、優(yōu)化氣象站的數(shù)量和位置。然后，按照優(yōu)選方案安裝氣象站；氣象站供電方式，可以為太陽能、風電或交流電等。[0010]進一步,森林火險氣象站安裝成功后，通過氣象站傳感器獲得森林火險氣象參數(shù)(氣溫、相對濕地、降水量、風速和風向或森林火險天氣指數(shù));氣象參數(shù)通過在氣象站上的數(shù)據(jù)處理模塊完成數(shù)據(jù)的解析和打包；然后，氣象參數(shù)通過GPRS方式傳輸給數(shù)據(jù)處理中心的服務(wù)器。
[0011]進一步，數(shù)據(jù)處理中心的服務(wù)器服務(wù)器的數(shù)據(jù)接收終端接收到氣象數(shù)據(jù)包后按照數(shù)據(jù)協(xié)議解析成氣象數(shù)據(jù)并分條顯示在記錄窗口。數(shù)據(jù)存儲:將接收到的氣象數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，以便查詢。
[0012]進一步，計算森林火險天氣指數(shù)并存儲:首先，判斷接收到的數(shù)據(jù)是否為森林火險天氣指數(shù)(點狀數(shù)據(jù))。若否，則計算森林火險天氣指數(shù)，并將各氣象站點的森林火險天氣指數(shù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，以便查詢。其次，根據(jù)各氣象站的森林火險天氣指數(shù)，對整個預警區(qū)的火險天氣指數(shù)進行插值運算，生成整個預警區(qū)域的的森林火險天氣指數(shù)(面狀數(shù)據(jù))。然后，疊加行政區(qū)劃數(shù)據(jù)，以最大值法，計算預警區(qū)內(nèi)各級行政區(qū)的森林火險天氣指數(shù)，并存儲，以便查詢。
[0013]進一步，計算森林火險天氣等級并存儲:根據(jù)中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準《全國森林火險天氣等級LY/T 1172-95》和各行政區(qū)的森林火險天氣指數(shù)，計算森林火險等級。
[0014]進一步，計算預警級別并存儲:若森林火險天氣等級為三級(中度危險)，則預警級別為黃色；若森林火險天氣等級為四級(高度危險)，則預警級別為橙色；若森林火險天氣指數(shù)為五級(極度危險)，則預警級別為紅色。
[0015]進一步，預警信息發(fā)送:對信息進行編輯處理后，向用戶發(fā)定期、自動發(fā)送預警信息。預警信息發(fā)送方式:短信、郵件、網(wǎng)站、廣播電視等。
[0016]上述步驟中的森林火險天氣指數(shù)計算模塊部分,首先判斷森林火險氣象站傳送來的氣象數(shù)是3參數(shù)(氣溫、相對濕度、降水量)，還是5參數(shù)(氣溫、相對濕度、降水量、風速、風向)數(shù)據(jù)，再判斷氣象數(shù)據(jù)是否為森林火險天氣指數(shù)，如果不是森林火險天氣指數(shù)，則首先要計算各氣象站點的森林火險天氣指數(shù)。如果是3參數(shù)氣象數(shù)據(jù)，則計算簡化的森林火險天氣指數(shù)，計算方法參照《全國森林火險天氣等級LY/T 1172-95》;若為5參數(shù)氣象數(shù)據(jù)，則按上述標準計算森林火險天氣指數(shù)。這樣的設(shè)計是為了適應不同類型的森林火險氣象站。
[0017]為實現(xiàn)上述方法，本發(fā)明包括氣象站、數(shù)據(jù)接收終端、森林火險天氣指數(shù)計算模塊、森林火險天氣等級計算模塊、森林火險預警信息計算編輯模塊、預警信息發(fā)送模塊、用戶。數(shù)據(jù)接收終端接收到氣象站的信息，解析完成后，通過森林火險天氣指數(shù)模塊計算各預警子區(qū)的森林火險天氣指數(shù)并保存，然后通過森林火險天氣等級模塊進一步計算森林火險天氣等級，最后森林預警信息計算編輯模塊計算預警級別，并編輯預警信息，預警信息發(fā)送模塊將預警信息發(fā)送給終端用戶。
[0018]進一步，數(shù)據(jù)接收終端包括數(shù)據(jù)接收端、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)記錄窗口。數(shù)據(jù)接收端將接收到的氣象數(shù)據(jù)包傳送給數(shù)據(jù)解析模塊，數(shù)據(jù)解析模塊根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議解析數(shù)據(jù)包，解析完成后發(fā)送至數(shù)據(jù)記錄窗口。
[0019]進一步，森林火險天氣指數(shù)計算模塊一方面將數(shù)據(jù)記錄窗口的數(shù)據(jù)按照一定的格式保存到數(shù)據(jù)庫中；另一方面對氣象數(shù)據(jù)進行分析，首先判斷氣象數(shù)據(jù)時3參數(shù)，或5參數(shù)的氣象數(shù)據(jù)，再判斷氣象數(shù)據(jù)是否為森林火險天氣指數(shù)。如果是，則發(fā)送到森林火險天氣等級模塊；如果不是，則計算各氣象參數(shù)的森林火險天氣指數(shù)，此時計算的火險指數(shù)為點狀數(shù)據(jù)，將點狀數(shù)據(jù)進行空間插值計算生成面狀森林火險指數(shù)圖，繼而疊加預警子區(qū)圖(如行政區(qū)劃圖)，以各個預警子區(qū)內(nèi)的最大火險指數(shù)作為該區(qū)的森林火險指數(shù)。各預警子區(qū)的森林火險天氣指數(shù)發(fā)送到森林火險天氣等級模塊計算森林火險天氣等級。
[0020]進一步,森林火險天氣等級計算模塊根據(jù)上一步獲得的森林火險指數(shù)值和《全國森林火險天氣等級LY/T 1172-95》，計算各預警子區(qū)的火險等級。
[0021]進一步，森林火險預警信息計算編輯模塊，接收到森林火險天氣的等級后對火險等級進行預警分析，三級(中度危險)為黃色預警，四級(高度危險)為橙色預警，五級(極度危險)為紅色預警。預警信息編輯完成后發(fā)送給預警信息發(fā)送模塊。
[0022]進一步，預警信息發(fā)送模塊接收到預警信息，并將它編輯成為用戶接受的信息方式，通過短信，網(wǎng)絡(luò)，廣播等形式傳播給用戶。
[0023]本發(fā)明每個模塊都是基于上一個模塊的基礎(chǔ)之上，逐步完成森林預警信息實時、準確、直觀地傳輸給用戶。通過獲取氣象站的實時氣象信息，系統(tǒng)各模塊自動計算火險等級，并在二、三維地圖上顯示實時、歷史數(shù)據(jù)，且真正做到了三維動態(tài)直觀顯示。
[0024]本發(fā)明取得的技術(shù)成果有如下幾點:
[0025]一、各監(jiān)測點森林火險氣象因子、火險指數(shù)的實時、無線遠程觀測，森林火險等級的實時監(jiān)測、預警；預警時間間隔可手動設(shè)置，間隔為數(shù)秒至數(shù)小時甚至天。
[0026]二、數(shù)據(jù)接收終端能通過無線方式接收氣象站的數(shù)據(jù)，氣象站通過無線方式與服務(wù)器連接。氣象站的數(shù)據(jù)可以分條在數(shù)據(jù)顯示窗口，這樣可以同時實時監(jiān)測氣象站是否正常工作。
[0027]三、森林火險天氣指數(shù)模塊使系統(tǒng)能適應不同類型的森林火險氣象站，同時還可接收不同地點、多臺氣象站同時發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0028]四、在森林火險天氣指數(shù)模塊和森林火險天氣等級模塊能提供了多種監(jiān)測模式二、三維地圖顯示，表格，折線圖形式，令觀測者能更加直觀、快速的掌握到各地森林火險情況及其動態(tài)變化趨勢。觀測者還可以查詢歷史記錄，對森林火險的發(fā)展變化可做到有據(jù)可依。
[0029]五、預警信息編輯、發(fā)送模塊能實現(xiàn)預警信息的快速傳播。
[0030]六、氣象站優(yōu)化配置模塊，能在地圖上快速的分配氣象站在行政區(qū)內(nèi)的分布位置和數(shù)量，更加客觀，準確。另外，若消防隊員使用移動氣象站，利用本發(fā)明可以更加準確的判斷尋消防員位置和行進軌跡，可全天候?qū)崟r的監(jiān)測森林火險情況，更準確、及時的預報森林火險等級，使森林火險預警更加智能化、科學化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)實施流程圖；
[0032]圖2是本發(fā)明的氣象優(yōu)化分布配置圖；
[0033]圖3是本發(fā)明的氣象站工作原理圖；
[0034]圖4是本發(fā)明的數(shù)據(jù)接收終端軟件功能模塊流程圖；
[0035]圖5是本發(fā)明的數(shù)據(jù)分析軟件功能模塊流程圖；
[0036]圖6是本發(fā)明的數(shù)據(jù)顯示結(jié)構(gòu)示意圖；[0037]圖7是本發(fā)明的森林火險氣象等級預測信息發(fā)送軟件功能模塊流程圖；
[0038]圖8是本發(fā)明的數(shù)據(jù)顯示的數(shù)據(jù)類型示意圖。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0040]如圖1所示:本發(fā)明的系統(tǒng)包括:氣象站1-1、數(shù)據(jù)接收終端1-2、數(shù)據(jù)分析模塊1-3、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊1-4、用戶1-5五個部分。其中:
[0041]氣象站1-1，用于觀測氣象數(shù)據(jù)。如圖2所示:本發(fā)明根據(jù)地形2-1、森林分布2-1、氣象站作用距離2-3、重點保護區(qū)2-4，四個主要因素，通過軟件分析優(yōu)化計算2-5，得到氣象站放置的最佳位置2-6。
[0042]如圖3所示:定位好的氣象站1-1在監(jiān)測點通過安裝好的傳感器3-1，傳感器測得氣象參數(shù)3-2，包括:氣溫、相對濕度、風速、風向、降水量；經(jīng)過打包整理按照傳輸協(xié)議形成氣象參數(shù)數(shù)據(jù)流3-3無限傳輸給服務(wù)器。
[0043]如圖4所示:數(shù)據(jù)接收終端接收到的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)流4-1，按照傳輸協(xié)議對信息進行數(shù)據(jù)解析4-2，數(shù)據(jù)解析完成后就得到數(shù)據(jù)接收記錄4-3，數(shù)據(jù)接收終端將數(shù)據(jù)接收記錄4-3分條顯示在記錄窗口，服務(wù)器人員可以清楚的看到氣象數(shù)據(jù)接收情況。
[0044]如圖5所示:數(shù)據(jù)分析軟件功能模塊，用于對接收到的數(shù)據(jù)進行分析、顯示。氣象數(shù)據(jù)接收記錄5-1，通過本系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析5-2，得到的數(shù)據(jù)一方面數(shù)據(jù)顯示5-3，即二維關(guān)系表和折線圖形式顯示，二維表顯示氣象站編號、數(shù)據(jù)接收的日期、時間及各參數(shù)；另一方面將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫5-4，進行下一步的驗證。首先驗證是否為五參數(shù)氣象數(shù)據(jù)5-13，再驗證是否為森林火險天氣指數(shù)5-5，檢驗氣象站傳入的參數(shù)是否為森林火險天氣指數(shù)，如果不是森林火險天氣指數(shù)則計算森林火險天氣指數(shù)5-6 ;如果是則進行下一步,計算森林火險天氣等級5-10。森林火險天氣指數(shù)通過插值計算由點狀數(shù)據(jù)變?yōu)槊鏍顢?shù)據(jù)，在面狀數(shù)據(jù)上疊加行政區(qū)劃圖，取每個區(qū)域內(nèi)最大值作為本區(qū)域的森林火險天氣等級，再對森林火險天氣等級進行色彩賦值，根據(jù)國家森林火險天氣等級標準中級危險地區(qū)為黃色，高度危險地區(qū)為橙色，極度危險地區(qū)為紅色，這樣形成了森林火險天氣等級分布彩圖。森林火險天氣指數(shù)5-7在顯示之前要進行驗證，通過驗證是否有多個氣象站5-8，來判斷是否進行數(shù)據(jù)顯示。如果有多個氣象站向服務(wù)器發(fā)送森林火險天氣指數(shù)，則進行數(shù)據(jù)顯示5-9 (數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容將在圖6和圖8中詳細說明)，如果只有一個氣象站向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)則不在地圖上顯示該內(nèi)容。同理森林火險天氣等級5-10要經(jīng)過驗證，通過驗證是否有多個氣象站5-11，如果有多個氣象站則可以數(shù)據(jù)顯示5-12森林火險天氣等級行政區(qū)域彩色分布圖。如果則不在地圖顯示該內(nèi)容。
[0045]如圖6所示:數(shù)據(jù)顯示結(jié)構(gòu)示意圖，為了說明數(shù)據(jù)顯示的內(nèi)容。數(shù)據(jù)顯示6-1的內(nèi)容包括地圖顯示62、二維表6-3、折線圖6-4。地圖顯示6-2分為二維地圖6_5和三維地圖6-6顯示數(shù)據(jù)。
[0046]如圖7所示:數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，用于將計算好的森林火險天氣等級發(fā)送給各區(qū)域的主管人員及其它用戶。以短信、郵件、廣播、電視和網(wǎng)絡(luò)方式對特定人群進行林火預警信息的發(fā)布；對所有進入火險預警區(qū)的游客以短信方式發(fā)布預警信息。
[0047]森林火險天氣等級7-1，通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的預警信息編輯7-2，將用戶所在區(qū)域內(nèi)的森林火險天氣等級和該等級的危險程度以短信或電子郵件方式發(fā)送給用戶7-3。
[0048]如圖8所示:數(shù)據(jù)顯示功能示意圖，用于詳細介紹數(shù)據(jù)顯示功能可以顯示的數(shù)據(jù)類別。數(shù)據(jù)顯示分為歷史顯示和實時顯示兩個方面。歷史顯示即歷史查詢功能，可查詢的數(shù)據(jù)包括森林火險(氣象)指數(shù)、森林火險等級、氣溫(其中有包括:氣溫(日、月、季、年的平均、最低、最高)，相對濕度(日、月、年平均相對濕度)，降水量則包含日、月、年降水量。
[0049]實時顯示即顯示當前的森林火災參數(shù)，包括森林火險等級，氣溫，相對濕度，風速、風向，降水量，森林火險(氣象)指數(shù)。
[0050]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，其依然可以對前述各實施例記載的技術(shù)方案進行修改，或?qū)ζ洳糠旨夹g(shù)特征進行等同替換，而這些修改或替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，它包括氣象站、數(shù)據(jù)接收終端、森林火險天氣指數(shù)計算模塊、森林火險天氣等級計算模塊、森林火險預警信息計算編輯模塊、預警信息發(fā)送模塊、用戶；數(shù)據(jù)接收終端接收到氣象站的信息，解析完成后，通過森林火險天氣指數(shù)模塊計算各預警子區(qū)的森林火險天氣指數(shù)并保存，然后通過森林火險天氣等級模塊進一步計算森林火險天氣等級，最后森林預警信息計算編輯模塊計算預警級別，并編輯預警信息，預警信息發(fā)送模塊將預警信息發(fā)送給終端用戶。
2.如權(quán)利要求1所述的一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接收終端包括數(shù)據(jù)接收端、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)記錄窗口，數(shù)據(jù)接收端將接收到的氣象數(shù)據(jù)包傳送給數(shù)據(jù)解析模塊，數(shù)據(jù)解析模塊根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議解析數(shù)據(jù)包，解析完成后發(fā)送至數(shù)據(jù)記錄窗口。
3.如權(quán)利要求1所述的一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述森林火險天氣指數(shù)計算模塊一方面將數(shù)據(jù)記錄窗口的數(shù)據(jù)按照一定的格式保存到數(shù)據(jù)庫中；另一方面對氣象數(shù)據(jù)進行分析。
4.如權(quán)利要求1所述的一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述森林火險天氣等級計算模塊根據(jù)上一步獲得的森林火險指數(shù)值和《全國森林火險天氣等級LY/T1172-95》，計算各預警子區(qū)的火險等級。
5.如權(quán)利要求1所述的一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，所述預警信息發(fā)送模塊接收到預警信息，并將它編輯成為用戶接受的信息方式，通過短信，網(wǎng)絡(luò)，廣播等形式傳播給用戶。
6.一種森林火險氣象預警方法與系統(tǒng)，其特征在于，技術(shù)路線是:首先，將整個預警區(qū)域根據(jù)行政區(qū)或森林分布等劃分為不同的預警子區(qū)(如鄉(xiāng)鎮(zhèn))，然后根據(jù)全區(qū)的森林火險氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)計算各觀測點的森林火險指數(shù)，之后再利用地理信息系統(tǒng)空間插值方法，以最大值法計算各預警子區(qū)的森林火險指數(shù)、火險等級和預警級別；對于一個縣級預警區(qū)，上述預警子區(qū)可以是鄉(xiāng)(鎮(zhèn))、林場。
【文檔編號】G06F19/00GK103823953SQ201210464339
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】郭志華, 郭彥如, 王凱松, 張艷, 郭菊蘭 申請人:郭志華