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专利号: 2023104659267
申请人: 苏州尚集思智能技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种森林防火预警系统,其特征在于,包括:

火情探测模块,用以对森林的火情进行探测,包括设置在无人机上的用于分别检测透光区域面积和可燃物覆盖面积的视觉传感器、设置在固定观测点上用以检测森林风速的风速监测器、设置在不同位置的树木上用以检测森林内部温度的温度传感器以及设置在不同位置的树木上用以检测森林内部空气湿度的湿度传感器;

信号传输模块,其与所述火情探测模块相连,用以传输火情探测模块输出的检测参数;

数据处理模块,其与所述信号传输模块相连,用以对信号传输模块输出的数据进行运算处理以得到森林内部温度升高速率、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数;

中控模块,其分别与所述火情探测模块、所述信号传输模块以及所述数据处理模块相连,用以根据所述森林内部温度升高速率判定森林火灾发生概率是否在允许范围内,并在判定森林火灾发生概率超出允许范围时将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量,以及,在初步判定森林的透光率高于允许范围时根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度,以及,根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比判定雨水冲刷程度是否在允许范围内,并在判定雨水冲刷程度超出允许范围时将湿度检测值调节至对应湿度检测值,以及,根据易燃程度评价系数判定是否发出预警信息;

预警模块,其与所述中控模块相连,用以发出火情预警信息。

2.根据权利要求1所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率确定森林火灾发生概率是否在允许范围内的三类判定方法,其中,第一类判定方法为,所述中控模块在预设第一升高速率条件下判定森林火灾发生概率在允许范围内;

第二类判定方法为,所述中控模块在预设第二升高速率条件下判定森林火灾发生概率超出允许范围,初步判定森林的透光率高于允许范围,并根据透光区域的平均温度检测值占比将无人机飞行高度调节至对应高度;

第三类判定方法为,所述中控模块在预设第三升高速率条件下判定森林火灾的发生概率超出允许范围,通过计算所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值以将树木折断区域的温度监测点数量调节至对应数量;

其中,所述预设第一升高速率条件为,森林内部温度升高速率小于等于预设第一温度升高速率;所述预设第二升高速率条件为,森林内部温度升高速率大于预设第一温度升高速率且小于等于预设第二温度升高速率;所述预设第三升高速率条件为,森林内部温度升高速率大于预设第二温度升高速率;所述预设第一温度升高速率小于所述预设第二温度升高速率。

3.根据权利要求2所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据所述森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值确定针对树木折断区域的温度监测点数量的三种调节方式,其中,第一种调节方式为,所述中控模块在预设第一升高速率差值条件下将树木折断区域的温度监测点数量调节至预设数量;

第二种调节方式为,所述中控模块在预设第二升高速率差值条件下使用预设第一数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第一数量;

第三种调节方式为,所述中控模块在预设第三升高速率差值条件下使用预设第二数量调节系数将树木折断区域的温度监测点数量调节至第二数量;

其中,所述预设第一升高速率差值条件为,森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值小于等于预设第一升高速率差值;所述预设第二升高速率差值条件为,森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第一升高速率差值且小于等于预设第二升高速率差值;所述预设第三升高速率差值条件为,森林内部温度升高速率与预设第二温度升高速率的差值大于预设第二升高速率差值;其中,所述预设第一升高速率差值小于所述预设第二升高速率差值,所述预设第一数量调节系数小于所述预设第二数量调节系数。

4.根据权利要求3所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块在预设第二升高速率条件下根据透光区域的平均温度检测值占比确定森林的透光率是否在允许范围内的两类判定方法,其中,第一类透光率判定方法为,所述中控模块在预设第一占比条件下判定森林的透光率在允许范围内;

第二类透光率判定方法为,所述中控模块在预设第二占比条件下判定森林的透光率超出允许范围,通过计算透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值以将无人机飞行高度调节至对应高度;

其中,所述预设第一占比条件为,透光区域的平均温度检测值占比小于等于预设温度检测值占比;所述预设第二占比条件为,透光区域的平均温度检测值占比大于预设温度检测值占比,透光区域的平均温度检测值占比的计算公式为:,

其中,Y为透光区域的平均温度检测值占比,T1为透光区域的平均温度,T2为非透光区域的平均温度。

5.根据权利要求4所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值确定针对无人机飞行高度的三类调节方法,其中,第一类高度调节方法为,所述中控模块在预设第一占比差值条件下将无人机飞行高度调节至对应预设高度;

第二类高度调节方法为,所述中控模块在预设第二占比差值条件下使用预设第二高度调节系数将无人机飞行高度调节至第一高度;

第三类高度调节方法为,所述中控模块在预设第三占比差值条件下使用预设第一高度调节系数将无人机飞行高度调节至第二高度;

其中,所述预设第一占比差值条件为,透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值小于等于预设第一温度检测值占比差值;所述在预设第二占比差值条件为,透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第一温度检测值占比差值且小于等于预设第二温度检测值占比差值;所述预设第三占比差值条件为,透光区域的平均温度检测值占比与预设温度检测值占比的差值大于预设第二温度检测值占比差值;所述预设第一温度检测值占比差值小于所述预设第二温度检测值占比差值,所述预设第一高度调节系数小于所述预设第二高度调节系数。

6.根据权利要求5所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比确定雨水冲刷程度是否在允许范围内的两类判定方法,其中,第一类冲刷程度判定方法为,所述中控模块在预设第一覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度在允许范围内;

第二类冲刷程度判定方法为,所述中控模块在预设第二覆盖面积占比条件下判定雨水冲刷程度超出允许范围,通过计算可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值以将湿度检测值调节至对应湿度检测值;

其中,所述预设第一覆盖面积占比条件为,可燃物覆盖面积占比小于等于预设覆盖面积占比;所述预设第二覆盖面积占比条件为,可燃物覆盖面积占比大于预设覆盖面积占比。

7.根据权利要求6所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值确定针对湿度检测值的三种调节方法,其中,第一类湿度调节方法为,所述中控模块在预设第一覆盖面积占比差值条件下不对所述湿度检测值进行调节;

第二类湿度调节方法为,所述中控模块在预设第二覆盖面积占比差值条件下使用预设第一湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第一湿度检测值;

第三类湿度调节方法为,所述中控模块在预设第三覆盖面积占比差值条件下使用预设第二湿度调节系数将所述湿度检测值调节至第二湿度检测值;

其中,所述预设第一覆盖面积占比差值条件为,可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值小于等于预设第一覆盖面积占比差值;所述预设第二覆盖面积占比差值条件为,可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第一覆盖面积占比差值且小于等于预设第二覆盖面积占比差值;所述预设第三覆盖面积占比差值条件为,可燃物覆盖面积占比与预设覆盖面积占比的差值大于预设第二覆盖面积占比差值;所述预设第一覆盖面积占比差值小于所述预设第二覆盖面积占比差值,所述预设第一湿度调节系数小于所述预设第二湿度调节系数。

8.根据权利要求7所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述数据处理模块根据温度检测值、风速检测值以及调节后的湿度检测值计算易燃程度评价系数,易燃程度评价系数的计算公式为:,

‑1 ‑1 3

其中,A为易燃程度评价系数,ψ=0.6s·m ,ζ=0.6℃ ,ω=‑0.2g/m ,F为风速检测值,W为温度检测值,S’为调节后的湿度检测值。

9.根据权利要求8所述的森林防火预警系统,其特征在于,所述中控模块根据易燃程度评价系数确定是否发出火灾预警信息的两类判定方法,其中,第一类火灾判定方法为,所述中控模块在预设第一系数条件下判定不发出火灾预警信息;

第二类火灾判定方法为,所述中控模块在预设第二系数条件下判定火灾预警模块发出火灾预警信息;

其中,所述预设第一系数条件为,易燃程度评价系数小于等于预设易燃程度评价系数;

所述预设第二系数条件为,易燃程度评价系数大于预设易燃程度评价系数。

10.一种使用权利要求1‑9任一权利要求所述的森林防火预警系统的预警方法,其特征在于,包括:步骤S1,使用视觉传感器对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测,使用风速检测器对森林风速进行检测,使用温度传感器对树木所处区域温度进行检测,使用湿度传感器对树木所处区域空气湿度进行检测;

步骤S2,对检测到的检测参数进行运算处理以得到温度升高速率、树木所处区域平均温度、透光区域的平均温度检测值占比以及易燃程度评价系数;

步骤S3,所述中控模块根据温度升高速率对检测点数量进行调节,在对透光区域面积和可燃物覆盖面积进行检测时,中控模块根据透光区域的平均温度检测值占比对无人机飞行高度进行调节;

步骤S4,所述中控模块根据视觉传感器检测到可燃物覆盖面积占比将湿度检测值调节至对应湿度检测值;在完成对于湿度检测值的调节时,中控模块控制数据处理模块对所述易燃程度评价系数进行计算并根据易燃程度评价系数判定是否发出火情预警信息。