1.一种林业防火用实时监测系统,其特征在于,包括如下模块:
地表环境监测模块,用于获取预设周期内林区对应的环境信息,其中环境信息包括各温度对应的持续时长和各湿度对应的持续时长,进而分析林区的地下火发生的可能性;
地下环境监测模块,用于当林区的地下火发生的可能性较大时,按照预设时间间隔布设各监测时间点,同时在林区设置若干监测点,进而对林区在各监测时间点的热图像进行采集,并采集各监测点在各监测时间点对应的气体参数,进而分析各监测点对应地下火的环符值,所述地下火的环符值为地下环符值,地下环符值表示地下环境的符合值;
所述分析各监测点对应地下火的环符值,具体分析过程如下:
基于林区在各监测时间点的热图像,提取林区中各监测点在各监测点时间点对应的地下温度,记为Tit,i表示各监测点对应的编号,i=1,2,......,n,t表示各监测时间点对应的编号,t=1,2,......,p,n、p均为大于2的任意整数;
从各监测点在各监测时间点对应的气体参数中获取各监测气体的浓度,记为Citj,j表示各监测气体对应的编号,j=1,2,......,m,m为大于2的任意整数;
根据计算公式 得到第i
个监测点对应的地下环增值α1i,地下环增值表示地下环境增长值,其中Ti(t‑1)表示第i个监测点在第t‑1个监测点时间点对应的地下温度,Ci(t‑1)j表示第i个监测点在第t‑1个监测点时间点对应第j个监测气体的浓度,ΔT为预设的许可地下温度差,ΔCj为预设的第j个监测气体的许可浓度差,ε1、ε2分别为预设的地下温度差权重因子、监测气体的浓度差权重因子,ε1、ε2均大于0小于1;
根据计算公式 得到第i个监测点
对应的地下环符值αi,其中T′为预设的地下许可温度,Cj′为预设的第j个监测气体的许可浓度,γ1、γ2、γ3分别为预设的地下环增值权重因子、地下温度权重因子、监测气体的浓度权重因子,γ1、γ2、γ3均大于0小于1;
地下物质分析模块,用于获取各监测点对应的地下积极物质信息,进而分析各监测点对应地下火的料符值,料符值表示燃料符合值;
所述分析各监测点对应地下火的料符值,具体分析过程如下:
从各监测点对应的地下积极物质信息中提取积极物质的种类数量、各类积极物质的密度,分别标记为Wi、Qig,g表示各类积极物质的编号,g=1,2,......,y,y为大于2的任意整数;
依据计算公式 得到第i个监测点对应地下火的料
符值δi,其中W为预设的许可积极物质的种类数量,Q′g为预设的许可第g类积极物质的密度,η1、η2分别为预设的积极物质的种类数量权重因子、积极物质的密度权重因子,η1、η2均大于
0小于1;
地下火等级分析模块,用于根据各监测点对应地下火的环符值和料符值,计算各监测点对应地下火的燃符值,燃符值表示燃料符合值,并判断各监测点对应地下火的监测状态,并将监测状态处于危险状态的各监测点记为各目标点,进而采集各目标点对应的土壤信息和植被信息,由此计算各目标点对应的易燃等级;
所述计算各监测点对应地下火的燃符值,并判断各监测点对应地下火的监测状态,具体计算过程如下:将第i个监测点对应的地下环符值αi和第i个监测点对应地下火的料符值δi代入计算公式 中,得到第i个监测点对应地下火的燃符值 式中,λ1、λ2分别为预设的地下环符值权重因子、地下火的料符值权重因子,λ1、λ2均大于0小于1;
将各监测点对应地下火的燃符值与预设的燃符值阈值进行对比,若某监测点对应地下火的燃符值大于或者等于预设的燃符值阈值,则判定该监测点对应地下火的监测状态处于危险状态,反之则判定该监测点对应地下火的监测状态处于安全状态,以此判断各监测点对应地下火的监测状态;
所述计算各目标点对应的易燃等级,具体计算过程如下:
基于各目标点对应的土壤信息,计算各目标点对应的地下火传播影响因子,记为χr,r表示各目标点对应的编号,r=1,2,......,z,z为大于2的任意整数;
基于各目标点对应的植被信息,计算各目标点对应的地下火蔓延影响因子,记为并提取各目标点对应燃符值,记为通过计算公式 得到第r个目标点对应的地下火燃烧
评估值ψr,式中,e表示自然常数,σ1、σ2分别为预设的地下火传播影响因子的权重因子、地下火蔓延影响因子的权重因子,σ1、σ2均大于0小于1;
将各目标点对应的地下火燃烧评估值与数据库中存储的各易燃等级对应的地下火燃烧评估值区间进行对比,得到若某目标点对应的地下火燃烧评估值在某易燃等级对应的地下火燃烧评估值区间内,则将该易燃等级作为该目标点的易燃等级,以此获取各目标点对应的易燃等级;
所述计算各目标点对应的地下火传播影响因子,具体计算过程如下:
从各目标点对应的土壤信息中提取土壤湿度、土壤密度、土壤导热率,分别记为SDr、ρr、Dr,并从数据库中提取地下火传播对应的参考土壤湿度、参考土壤密度、参考土壤导热率,分别记为SD′、ρ′、D′,进而代入计算公式中,得到第r个目标点对应的地下火传
播影响因子χr,其中τ1、τ2、τ3分别为预设的土壤湿度权重因子、土壤密度权重因子、土壤导热率权重因子,τ1、τ2、τ3均大于0小于1;
所述计算各目标点对应的地下火蔓延影响因子,具体计算过程如下:
从各目标点对应的植被信息中提取植被密度、枯叶覆盖率、枯叶厚度,分别记为zρr、Fr、Hr,并从数据库中提取地下火蔓延对应的参考植被密度、参考枯叶覆盖率、参考枯叶厚度,分别记为zρ′、F′、H′,进而代入计算公式中,得到第r个目标点对应的地下火
蔓延影响因子 其中ω1、ω2、ω3分别为预设的植被密度权重因子、枯叶覆盖率权重因子、枯叶厚度权重因子,ω1、ω2、ω3均大于0小于1;
执行终端,用于根据各目标点对应的易燃等级,执行防火操作;
数据库,用于存储地下火传播对应的参考土壤湿度、参考土壤密度、参考土壤导热率,存储地下火蔓延对应的参考植被密度、参考枯叶覆盖率、参考枯叶厚度,存储各易燃等级对应的地下火燃烧评估值区间。
2.根据权利要求1所述的一种林业防火用实时监测系统,其特征在于,所述分析林区的地下火发生的可能性,具体分析过程如下:将各温度与预设的温度阈值进行对比,并将大于温度阈值的各温度均记为高温,并根据各温度对应的持续时长,统计高温对应的持续时长;
将各湿度与预设的湿度阈值进行对比,并将小于湿度阈值的各湿度均记为低湿,并根据各湿度对应的持续时长,统计低湿对应的持续时长;
将高温对应的持续时长和低湿对应的持续时长分别与预设的许可高温持续时长和许可低湿持续时长进行对比,若高温对应的持续时长大于或者等于许可高温持续时长且低湿对应的持续时长大于或者等于许可低湿持续时长,则判定林区的地下火发生的可能性较大,若高温对应的持续时长小于许可高温持续时长,或者低湿对应的持续时长小于许可低湿持续时长,则判定林区的地下火发生的可能性较小。