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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(dāng)前國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)工作的重要組成部分，對(duì)于保護(hù)森林資源、維護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義。而傳統(tǒng)的森林防火監(jiān)測(cè)手段存在監(jiān)測(cè)范圍小、人員勞動(dòng)強(qiáng)度高、不能全天候監(jiān)測(cè)等缺點(diǎn)導(dǎo)致無法及時(shí)預(yù)警火災(zāi)，造成極大損失。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的及時(shí)預(yù)警，提高對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力，從而有效預(yù)防和控制森林火災(zāi)成為當(dāng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，用以通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林得到的森林狀況數(shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心；目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心基于實(shí)時(shí)接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對(duì)森林進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火險(xiǎn)級(jí)別分類；目標(biāo)用戶對(duì)目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程訪問與智能控制監(jiān)測(cè)設(shè)備，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林火災(zāi)的及時(shí)預(yù)警，提高對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(diǎn)的預(yù)置監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)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(biāo)監(jiān)測(cè)中心；

5、預(yù)警模塊：用于目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心基于接收到的森林狀況數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)森林進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火險(xiǎn)級(jí)別分類；

6、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)模塊：用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)用戶對(duì)目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心的遠(yuǎn)程訪問與對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的智能控制。

7、優(yōu)選的，預(yù)置監(jiān)測(cè)設(shè)備包括氣象傳感器、煙霧檢測(cè)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(diǎn)傳輸單元：用于獲取當(dāng)前傳輸周期內(nèi)，每個(gè)設(shè)定位置節(jié)點(diǎn)所屬的第一核心管理節(jié)點(diǎn)；

10、將所述設(shè)定位置節(jié)點(diǎn)獲取的森林狀況數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸至對(duì)應(yīng)所屬的第一核心管理節(jié)點(diǎn)；

11、數(shù)據(jù)處理單元：用于第一核心管理節(jié)點(diǎn)接收設(shè)定聚類范圍內(nèi)，所有設(shè)定位置節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)纳譅顩r數(shù)據(jù)并進(jìn)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(diǎn)對(duì)所述融合狀況數(shù)據(jù)分組進(jìn)行等分處理，得到融合數(shù)據(jù)子分組；

13、從當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)作為篩選條件，從預(yù)置節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信息中獲取第一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)信息；

14、對(duì)根據(jù)第一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定的當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)的下一級(jí)節(jié)點(diǎn)集合進(jìn)行整理，形成節(jié)點(diǎn)關(guān)系圖；

15、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)關(guān)系圖，獲取當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)的傳輸路徑；

16、基于當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)的下一級(jí)節(jié)點(diǎn)集合與節(jié)點(diǎn)基礎(chǔ)信息，生成第一廣播消息進(jìn)行全網(wǎng)廣播；

17、獲取當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)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(duì)當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)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(diǎn)，對(duì)計(jì)算得到的第一核心管理節(jié)點(diǎn)的每條傳輸路徑的成功傳輸概率進(jìn)行排序，將成功傳輸概率最高的傳輸路徑作為當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)的選定傳輸鏈路；

20、遍歷所有第一核心管理節(jié)點(diǎn)，獲取每個(gè)第一核心管理節(jié)點(diǎn)當(dāng)前除選定傳輸鏈路以外所有的傳輸路徑的傳輸時(shí)延，并選取傳輸時(shí)延最低的路徑作為對(duì)應(yīng)第一核心管理節(jié)點(diǎn)的備用傳輸鏈路；

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

22、當(dāng)所述第一核心管理節(jié)點(diǎn)的選定傳輸鏈路發(fā)生抖動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)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(biāo)監(jiān)測(cè)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(duì)當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)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(kù)中提取當(dāng)前傳輸路徑預(yù)設(shè)時(shí)間周期內(nèi)的歷史傳輸記錄并分析，得到利用當(dāng)前傳輸路徑每次進(jìn)行歷史傳輸?shù)臍v史傳輸成功率；

26、將當(dāng)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(jì)算得到當(dāng)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(jì)算公式如下所示：

28、；式中，表示為融合數(shù)據(jù)子分組針對(duì)當(dāng)前第一核心管理節(jié)點(diǎn)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(duì)傳輸路徑成功傳輸?shù)挠绊憴?quán)重；表示為第j個(gè)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(gè)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù),表示為第j個(gè)關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)對(duì)評(píng)估網(wǎng)絡(luò)狀況的影響權(quán)重；表示為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀況對(duì)傳輸路徑成功傳輸?shù)挠绊憴?quán)重；ln表示為自然對(duì)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(fēng)險(xiǎn)分析單元：用于目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心根據(jù)接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前目標(biāo)森林的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，得到第一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果；

31、預(yù)警單元：用于根據(jù)所述第一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，若判斷當(dāng)前目標(biāo)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(duì)應(yīng)火災(zāi)表征數(shù)據(jù)輸入預(yù)先訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的級(jí)別分類模型，輸出當(dāng)前火災(zāi)發(fā)生區(qū)域的火險(xiǎn)級(jí)別；

32、將所述火災(zāi)發(fā)生區(qū)域與對(duì)應(yīng)的火險(xiǎn)級(jí)別和火災(zāi)表征數(shù)據(jù)相結(jié)合，生成火災(zāi)報(bào)警報(bào)告發(fā)送給火災(zāi)維護(hù)人員；

33、火災(zāi)維護(hù)人員接收所述火災(zāi)報(bào)警報(bào)告并對(duì)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)處理；

34、若判斷當(dāng)前目標(biāo)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果中的火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域與對(duì)應(yīng)的可能風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和可能風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)相結(jié)合，生成火災(zāi)預(yù)防報(bào)告；

35、根據(jù)所述火災(zāi)預(yù)防報(bào)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(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)分析單元包括：

38、火災(zāi)判斷單元：用于目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心對(duì)當(dāng)前獲取的森林狀況數(shù)據(jù)進(jìn)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(dāng)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(shí)，判斷當(dāng)前目標(biāo)森林發(fā)生火災(zāi)；

41、當(dāng)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(shí)，判斷當(dāng)前目標(biāo)森林沒有發(fā)生火災(zāi)；

42、可能風(fēng)險(xiǎn)分析單元：用于當(dāng)火災(zāi)分析結(jié)果中存在火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域時(shí)，利用可能風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的可能風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；

43、其中，可能風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的計(jì)算公式如下所示：

44、；式中，表示為當(dāng)前第r個(gè)火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的可能風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；表示為當(dāng)前第r個(gè)火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對(duì)應(yīng)可能風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)中包含的氣象數(shù)據(jù)的類型個(gè)數(shù)，其中，；表示為當(dāng)前第r個(gè)火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對(duì)應(yīng)可能風(fēng)險(xiǎn)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(dāng)前第r個(gè)火災(zāi)可能發(fā)生區(qū)域的對(duì)應(yīng)可能風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)中包含的第t類氣象數(shù)據(jù)；表示為當(dāng)前第r個(gè)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(duì)火災(zāi)發(fā)生可能性的影響權(quán)重；表示為當(dāng)前第r個(gè)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(duì)火災(zāi)發(fā)生可能性的影響權(quán)重；

45、評(píng)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(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)、火災(zāi)判斷結(jié)果以及根據(jù)可能風(fēng)險(xiǎn)分析單元獲取的可能風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)均視為第一風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果輸出。

46、優(yōu)選的，所述遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)模塊包括：

47、遠(yuǎn)程訪問單元：用于目標(biāo)用戶通過利用設(shè)定遠(yuǎn)程設(shè)備和預(yù)置軟件與目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心建立連接后，自主選擇用戶驗(yàn)證方式進(jìn)行身份驗(yàn)證；

48、所述目標(biāo)用戶身份驗(yàn)證成功后，自動(dòng)登錄目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心的用戶界面，在用戶界面查看目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心實(shí)時(shí)接收的森林狀況數(shù)據(jù)；

49、遠(yuǎn)程控制單元：用于利用指令生成單元將當(dāng)前目標(biāo)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(cè)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(biāo)用戶在設(shè)定遠(yuǎn)程設(shè)備和預(yù)置軟件，上傳用戶控制需求；

51、根據(jù)當(dāng)前目標(biāo)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(dāng)前目標(biāo)用戶的指定設(shè)備控制權(quán)限范圍進(jìn)行比對(duì)，若第一設(shè)備控制權(quán)限不超出當(dāng)前目標(biāo)用戶的指定設(shè)備控制權(quán)限范圍，則基于當(dāng)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(dāng)前目標(biāo)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(dāng)前目標(biāo)用戶的用戶控制需求中篩選出的當(dāng)前目標(biāo)用戶基于所述第一選定權(quán)限可實(shí)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(yuǎn)程設(shè)備和預(yù)置軟件，將所述用戶控制指令傳送至目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心；

55、所述目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心解析所述用戶控制指令并進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，得到目標(biāo)控制指令；

56、所述目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心將所述目標(biāo)控制指令傳送至相應(yīng)的預(yù)置監(jiān)測(cè)設(shè)備；

57、預(yù)置監(jiān)測(cè)設(shè)備執(zhí)行接收到的目標(biāo)控制指令，并將執(zhí)行結(jié)果反饋至目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心；

58、目標(biāo)用戶通過利用設(shè)定遠(yuǎn)程設(shè)備和預(yù)置軟件在用戶界面查看遠(yuǎn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)森林得到的森林狀況數(shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心；目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心基于實(shí)時(shí)接收到的森林狀況數(shù)據(jù)對(duì)森林進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火險(xiǎn)級(jí)別分類；目標(biāo)用戶對(duì)目標(biāo)監(jiān)測(cè)中心遠(yuǎn)程訪問與智能控制監(jiān)測(cè)設(shè)備，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)森林火災(zāi)的及時(shí)預(yù)警，提高對(duì)森林火災(zāi)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警能力。

61、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)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(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以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

62、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。