[实用新型]基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种林火监测与应急指挥系统，特别涉及一种基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统。

背景技术

森林防火工作的重点是对火情早发现、早预报、早扑救，其中难点是应用高科技手段动态监测林区及时发现烟火、快速扑救防止形成大灾。目前森林火灾监测通常有气象卫星遥感、远程视频监控和无人机巡航三种动态监测手段，其中气象卫星地面精度较低，火灾早期或较小的林火在卫星上均难以反映，监测使用有很大的局限性；远程视频监控因摄像头视角与放大倍数制约存在监测距离与监测范围的矛盾，密集布设导致建设与维护成本极高，且烟火识别误差较高，受云雾天气影响局限较大，不能充分满足林火动态监测的需要。无人机作为一种小型的飞行器，其灵活性高、监测时效性强、拍摄影像分辨率高，完全可以满足林火动态监测的需求。

目前无人机系统多侧重于野外拍照采集，很少有拍照结果实时无线传输并深入分析，集成应用于林火动态监测与应急指挥领域的甚少。偶有应用无人机进行巡查拍照或摄像，仅仅对无人机拍摄的影像做一些简单的处理，缺乏深入地分析，大多还要靠人工去识别火点，不能实时处理分析无人机航拍或摄像结果得到火情动态，智能判断林火蔓延方向与发展态势，难以根据火情动态科学制定林火扑救的方案。

综合来看，现有的林火监测和扑救系统存在以下不足：

（1）大部分系统所采用的监测手段成本高昂，应用局限较大。

（2）不能对数据实时接收处理和深入分析，未能充分发挥航拍监测的优势。

（3）无人机系统与指挥中心之间衔接不够紧密，数据处理分析往往滞后，不能满足林火应急指挥对数据实时性的要求。

（4）没有结合林火监测与应急指挥业务流程，设计研发一套集无人机巡航监测、火情监测与蔓延模拟、扑救方案设计与应急调度、灾后评价统计于一体的集成系统，难以全面提升林火动态监测效率与应急指挥水平。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统。该系统集成了无人机飞行控制、无线通信、卫星定位导航和地理信息系统等技术，实现了无人机巡航监测、实时通信传输、火点识别与火灾预警、火灾态势分析与蔓延模拟、扑救方案设计与应急调度、灾后评价灾情统计于一体的集成系统，具有成本低和实用性强的优点。

本实用新型的目的通过下述技术方案，一种基于无人机的林火动态监测与应急指挥系统，包括以下内容：

本系统包括无人机、地面站和控制中心三个相对独立的部分，地面站可机动至巡查区域或火场附近，指挥中心部署在防火指挥部，保持无人机和地面站、地面站和指挥中心之间的良好通信联络。

以无人机系统为数据采集平台，对林区进行巡回监测进行影像拍照或视频拍摄，并向地面站实时无线下传影像、视频和飞行状态数据；地面站是集成了无人机飞行控制系统和数据中转传输的操作平台，实现无人机巡航路线规划、巡查自导航、航拍片无线传输与动态接收；指挥中心具有监测数据快速处理和分析的系统，可以无线或有线通信实时接收地面站的动态监测数据，快速纠正处理影像和视频、自动识别已燃火点与潜在火点、判断火情火势、模拟火场蔓延、发布火灾预警信号与火情，辅助防火指挥部进行防火人员物资调度、人员疏散路径规划、扑救方案设计，同时还可以进行灾后的森林火灾等级评定、危害评价与灾情统计。

无人机系统搭载有数字相机、卫星导航定位仪、惯性测量仪、无线信号收发器等设备，根据地面站自导指令按规划航线或手动操控,对监测区域进行巡回监测，实时传回影像和视频以及影像拍摄时无人机的位置信息和拍摄参数。无线信号收发器可以接收地面站发送的指令，并能够将拍摄的影像和视频通过压缩处理后实时传回给地面站；卫星导航定位设备和惯性测量设备可以记录影像拍摄时数字相机的位置（经纬度和高程）和拍摄姿态（航向角、前倾角、侧倾角），这些参数可用于对影像几何校正等预处理过程。

地面站实时接收无人机传回的数据，并实时转发给指挥中心。地面站和控制中心之间可根据条件建立有线或无线的通信连接，利用TCP/IP、UDP等传送协议进行数据传输。

指挥中心对地面站传过来的影像、视频等监测数据进行处理识别，根据拍摄参数对影像进行校正，然后进行扫描分析，判断是否有潜在火点和已燃火点；对潜在火点和已燃火点的判断是逐个将栅格的值与预设的阀值（所述阀值来自结合各林种理论燃烧温度和实验结果形成经验值的数据库）进行比较，超过阀值为潜在火点或已燃火点。