本發(fā)明涉及火災(zāi)救援技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

森林火災(zāi)作為一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助困難的自然災(zāi)害，給人類生命和財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。目前，森林火災(zāi)預(yù)警措施普遍采用地面巡防、瞪望塔監(jiān)測(cè)、航空巡護(hù)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控以及衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)等方法，發(fā)現(xiàn)火情后，主要采用人工撲救方法?，F(xiàn)有技術(shù)存在一種由無人機(jī)和遠(yuǎn)程控制平臺(tái)組成的森林火災(zāi)遠(yuǎn)程預(yù)警及滅火系統(tǒng)，無人機(jī)預(yù)警受環(huán)境影響大，巡航的范圍有限，且飛行一個(gè)架次成本較高。由于無人機(jī)載重量有限，投放少量的高爆滅火包很難實(shí)現(xiàn)對(duì)大面積森林火災(zāi)達(dá)到前期壓制的目的，滅火效率低。還存在一種在所監(jiān)測(cè)的森林區(qū)域布置通水管路和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及終端的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)與防控系統(tǒng)，其成本高，維護(hù)不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救系統(tǒng)及方法，用以解決現(xiàn)有成本高、難度大、滅火效率低的問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救系統(tǒng)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心、發(fā)射車及滅火彈；

所述傳感器節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，通過自組織方式組成網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置于被預(yù)警區(qū)域，用于采集被預(yù)警區(qū)域的溫度及煙霧數(shù)據(jù)，當(dāng)判定溫度及煙霧數(shù)據(jù)異常時(shí)，將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心；

所述監(jiān)控中心，用于接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)，根據(jù)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行火情評(píng)估，當(dāng)評(píng)估結(jié)果為有火情時(shí)，向發(fā)射車發(fā)出火情警報(bào)信號(hào)，將火源位置及火源周邊情況一并發(fā)送至發(fā)射車；

所述發(fā)射車接收到警報(bào)后，行駛到有效射程，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；并根據(jù)火源周邊情況進(jìn)行滅火劑噴灑參數(shù)計(jì)算，將滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；

所述滅火彈由發(fā)射裝置發(fā)射至火災(zāi)上空后，根據(jù)滅火劑噴灑參數(shù)控制滅火劑噴灑。

進(jìn)一步，還包括中繼站，所述傳感器節(jié)點(diǎn)將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)通過自組織網(wǎng)絡(luò)由距離中繼站最近的傳感器節(jié)點(diǎn)無線發(fā)送至中繼站，由中繼站通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心。

進(jìn)一步，所述傳感器節(jié)點(diǎn)包括溫度傳感器、煙霧傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元和電源；

所述溫度傳感器和煙霧傳感器實(shí)時(shí)采集被采集區(qū)域的溫度及煙霧濃度；數(shù)據(jù)處理單元對(duì)采集到的溫度及煙霧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否異常，當(dāng)判定數(shù)據(jù)異常時(shí)，通過通信單元以無線網(wǎng)絡(luò)方式將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)沿著傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸；

所述電源采用電池供電方式。

進(jìn)一步，所述監(jiān)控中心通過無線網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射車通信。

進(jìn)一步，所述發(fā)射車包括車控計(jì)算機(jī)、發(fā)射裝置和底盤；

所述車控計(jì)算機(jī)用于計(jì)算火源與發(fā)射車距離，判斷是否在有效射程內(nèi)；當(dāng)在有效射程內(nèi)后，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，調(diào)整射擊方向；并根據(jù)火源周邊情況進(jìn)行滅火劑噴灑參數(shù)計(jì)算，將滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；

所述發(fā)射裝置用于發(fā)射滅火彈。

進(jìn)一步，所述滅火彈包括彈上控制裝置、有效載荷段和滅火劑；滅火彈由發(fā)射裝置發(fā)射至火災(zāi)上空后，所述彈上控制裝置根據(jù)滅火劑噴灑參數(shù)控制有效載荷段動(dòng)作將滅火劑以噴灑的形式釋放。

本發(fā)明還提供了一種森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救方法，包括如下步驟：

步驟1、傳感器節(jié)點(diǎn)采集被預(yù)警區(qū)域的溫度及煙霧濃度，判斷是否存在異常，當(dāng)存在異常時(shí)，將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心；

所述傳感器節(jié)點(diǎn)密集鋪設(shè)在被預(yù)警區(qū)域，通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)；

步驟2、監(jiān)控中心接收到異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)后，根據(jù)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行火情評(píng)估，當(dāng)評(píng)估結(jié)果為有火情時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)向發(fā)射車發(fā)出火情警報(bào)信號(hào)，將火源位置及火源周邊情況一并發(fā)送至發(fā)射車；

步驟3、發(fā)射車接收到警報(bào)后，行駛到有效射程，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；并根據(jù)火源周邊情況進(jìn)行滅火劑噴灑參數(shù)計(jì)算，將計(jì)算得到的滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；通過點(diǎn)火電纜輸出點(diǎn)火電流，連續(xù)發(fā)射滅火彈；

步驟4、滅火彈發(fā)射至火災(zāi)上空后，根據(jù)滅火劑噴灑參數(shù)控制滅火劑以噴灑形式釋放。

進(jìn)一步，所述步驟1具體包括：

步驟101、傳感器節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器和煙霧濃度傳感器實(shí)時(shí)采集被預(yù)警區(qū)域溫度及煙霧濃度；

步驟102、數(shù)據(jù)處理單元對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)判定數(shù)據(jù)異常時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元通過通信單元將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸；

步驟103、數(shù)據(jù)在傳輸過程中被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到中繼站，中繼站通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警數(shù)據(jù)送達(dá)監(jiān)控中心。

進(jìn)一步，所述步驟3具體包括：

步驟301、發(fā)射車接收到監(jiān)控中心發(fā)送的警報(bào)信息后，由駕駛員啟動(dòng)車輛，通過車控計(jì)算機(jī)計(jì)算火源與發(fā)射車距離，若距離不在有效距離內(nèi)，駕駛員駕駛車輛靠近火源，直至行駛至有效射程內(nèi)；

步驟302、發(fā)射車到達(dá)有效射程內(nèi)后，車輛展開，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，通過車控計(jì)算機(jī)控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；

步驟303、車控計(jì)算機(jī)根據(jù)火源位置周邊情況，計(jì)算得到滅火劑噴灑參數(shù)，通過通信電纜，將滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；

步驟304、通過點(diǎn)火電纜輸出點(diǎn)火電流，發(fā)射裝置連續(xù)發(fā)射滅火彈。

進(jìn)一步，所述步驟4具體包括：滅火彈通過發(fā)射裝置發(fā)射后，飛行至火災(zāi)上空，彈上控制裝置根據(jù)車控計(jì)算機(jī)裝訂的滅火劑噴灑參數(shù)，控制有效載荷段動(dòng)作，將滅火劑以噴灑的形式釋放。

本發(fā)明有益效果如下：

通過預(yù)先鋪設(shè)的傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)火情信息進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，監(jiān)測(cè)到火情信息后，監(jiān)控中心將火情位置信息及火情周圍環(huán)境信息發(fā)送至發(fā)射車，發(fā)射車解算射擊諸元，并給滅火彈裝訂滅火劑噴灑參數(shù)，發(fā)射車遠(yuǎn)程連續(xù)發(fā)射滅火彈，滅火彈噴灑滅火劑，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行壓制。通過低能耗傳感器節(jié)點(diǎn)預(yù)警火情信息，傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線的方式進(jìn)行自組織通信，當(dāng)某一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，不影響系統(tǒng)功能。傳感器節(jié)點(diǎn)功能簡(jiǎn)單，成本低廉，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)電量耗光后，重新布置新節(jié)點(diǎn)，不需要進(jìn)行維護(hù)。系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，不受環(huán)境影響，在陰雨雷電及風(fēng)速較大等惡劣條件下仍能夠正常使用，環(huán)境適應(yīng)性好。通過連續(xù)發(fā)射滅火彈的方式，遠(yuǎn)程對(duì)火情進(jìn)行壓制，響應(yīng)快，效率高。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖中，相同的參考符號(hào)表示相同的部件。

圖1為本發(fā)明森林火災(zāi)預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明森林火災(zāi)預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請(qǐng)一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救系統(tǒng)，包括傳感器節(jié)點(diǎn)、中繼站、監(jiān)控中心、發(fā)射車及滅火彈。

傳感器節(jié)點(diǎn)為多個(gè)，通過自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)之間通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和傳輸。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)均包括溫度傳感器、煙霧傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、通信單元和電源。溫度傳感器和煙霧傳感器實(shí)時(shí)采集被采集區(qū)域的溫度及煙霧濃度；數(shù)據(jù)處理單元對(duì)采集到的溫度及煙霧濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否異常，當(dāng)判定數(shù)據(jù)異常時(shí)，通過通信單元將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸，在傳輸過程中預(yù)警數(shù)據(jù)被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后無線路由到中繼站。電源采用電池供電方式，當(dāng)未采集到異常數(shù)據(jù)時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)不通過通信單元發(fā)送數(shù)據(jù)，為了節(jié)約能源消耗，只有在采集到異常信息時(shí)才發(fā)送數(shù)據(jù)。

中繼站通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警數(shù)據(jù)送達(dá)監(jiān)控中心。

監(jiān)控中心，用于接收傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出的異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)，根據(jù)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行火情評(píng)估，當(dāng)評(píng)估結(jié)果為有火情時(shí)，立刻通過無線網(wǎng)絡(luò)向發(fā)射車發(fā)出火情警報(bào)信號(hào)，將火源位置及火源周邊情況一并發(fā)送至發(fā)射車。

發(fā)射車包括車控計(jì)算機(jī)、發(fā)射裝置和底盤。發(fā)射車接收到警報(bào)后，行駛到有效射程，車控計(jì)算機(jī)用于計(jì)算火源與發(fā)射車距離，判斷是否在有效射程內(nèi)；當(dāng)在有效射程內(nèi)后，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；并根據(jù)火源周邊情況進(jìn)行滅火劑噴灑參數(shù)計(jì)算，將滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；發(fā)射裝置用于發(fā)射滅火彈。

滅火彈包括彈上控制裝置、有效載荷段和滅火劑。滅火彈通過發(fā)射裝置發(fā)射后，飛行至火災(zāi)上空，彈上控制裝置根據(jù)滅火劑噴灑參數(shù)控制有效載荷段動(dòng)作將滅火劑以噴灑的形式釋放。

如圖2所示，本實(shí)施例提供了采用上述系統(tǒng)進(jìn)行森林火災(zāi)快速預(yù)警及遠(yuǎn)程撲救的方法。

該方法包括如下步驟：

步驟1、傳感器節(jié)點(diǎn)采集被預(yù)警區(qū)域的溫度及煙霧濃度，判斷是否存在異常，當(dāng)存在異常時(shí)，將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)送至監(jiān)控中心；所述傳感器節(jié)點(diǎn)密集鋪設(shè)在被預(yù)警區(qū)域，通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。

具體地，包括以下子步驟：

步驟101、傳感器節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器和煙霧濃度傳感器實(shí)時(shí)采集被預(yù)警區(qū)域溫度及煙霧濃度；

步驟102、數(shù)據(jù)處理單元對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)判定數(shù)據(jù)異常時(shí)，數(shù)據(jù)處理單元通過通信單元將異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)通過自組織網(wǎng)絡(luò)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸；

步驟103、數(shù)據(jù)在傳輸過程中被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過多跳后路由到中繼站，中繼站通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將預(yù)警數(shù)據(jù)送達(dá)監(jiān)控中心。

步驟2、監(jiān)控中心接收到異常數(shù)據(jù)及節(jié)點(diǎn)編號(hào)后，根據(jù)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行火情評(píng)估，當(dāng)評(píng)估結(jié)果為有火情時(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)向發(fā)射車發(fā)出火情警報(bào)信號(hào)，將火源位置及火源周邊情況一并發(fā)送至發(fā)射車。

步驟3、發(fā)射車接收到警報(bào)后，行駛到有效射程，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；并根據(jù)火源周邊情況進(jìn)行滅火劑噴灑參數(shù)計(jì)算，將計(jì)算得到的滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；通過點(diǎn)火電纜輸出點(diǎn)火電流，連續(xù)發(fā)射滅火彈。

具體地，該步驟3包括如下子步驟：

步驟301、發(fā)射車接收到監(jiān)控中心發(fā)送的警報(bào)信息后，由駕駛員啟動(dòng)車輛，通過車控計(jì)算機(jī)計(jì)算火源與發(fā)射車距離，若距離不在有效距離內(nèi)，駕駛員駕駛車輛靠近火源，直至行駛至有效射程內(nèi)；

步驟302、發(fā)射車到達(dá)有效射程內(nèi)后，車輛展開，根據(jù)火源位置及車輛位置解算射擊諸元，通過車控計(jì)算機(jī)控制發(fā)射裝置調(diào)轉(zhuǎn)；

步驟303、車控計(jì)算機(jī)根據(jù)火源位置周邊情況，計(jì)算得到滅火劑噴灑參數(shù)，通過通信電纜，將滅火劑噴灑參數(shù)裝訂至滅火彈；

步驟304、通過點(diǎn)火電纜輸出點(diǎn)火電流，發(fā)射裝置連續(xù)發(fā)射滅火彈。

步驟4、滅火彈發(fā)射至火災(zāi)上空后，根據(jù)滅火劑噴灑參數(shù)控制滅火劑以噴灑形式釋放。

具體地，步驟4中，滅火彈通過發(fā)射裝置發(fā)射后，飛行至火災(zāi)上空，彈上控制裝置根據(jù)車控計(jì)算機(jī)裝訂的滅火劑噴灑參數(shù)，控制有效載荷段動(dòng)作，將滅火劑以噴灑的形式釋放。

本發(fā)明通過預(yù)先鋪設(shè)的傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)火情信息進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，監(jiān)測(cè)到火情信息后，監(jiān)控中心將火情位置信息及火情周圍環(huán)境信息發(fā)送至發(fā)射車，發(fā)射車解算射擊諸元，并給滅火彈裝訂滅火劑噴灑參數(shù)，發(fā)射車遠(yuǎn)程連續(xù)發(fā)射滅火彈，滅火彈噴灑滅火劑，對(duì)火災(zāi)進(jìn)行壓制。通過低能耗傳感器節(jié)點(diǎn)預(yù)警火情信息，傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線的方式進(jìn)行自組織通信，當(dāng)某一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，不影響系統(tǒng)功能。傳感器節(jié)點(diǎn)功能簡(jiǎn)單，成本低廉，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)電量耗光后，重新布置新節(jié)點(diǎn)，不需要進(jìn)行維護(hù)。系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，不受環(huán)境影響，在陰雨雷電及風(fēng)速較大等惡劣條件下仍能夠正常使用，環(huán)境適應(yīng)性好。通過連續(xù)發(fā)射滅火彈的方式，遠(yuǎn)程對(duì)火情進(jìn)行壓制，響應(yīng)快，效率高。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法的全部或部分流程，可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中。其中，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。