設計實(shí)例：森林火災實(shí)時(shí)監測與預警系統

一、項目概述

1.1 引言

森林是人類(lèi)生存和可持續發(fā)展的寶貴資源，在國家經(jīng)濟建設和可持續發(fā)展中具有不可替代的地位和作用。森林資源是地球上重要的資源之一，是生物多樣化的基礎，它不僅能夠為生產(chǎn)和生活提供多種寶貴的木材和原材料，能夠為人類(lèi)經(jīng)濟生活提供多種食品，更重要的是森林能夠調節氣候、保持水土、防止和減輕旱澇、風(fēng)沙、冰雹等自然災害；還有凈化空氣、消除噪音等功能。但往往出于人為因素和自然因素的影響，使森林資源飽受森林火災的致命侵害，嚴重威脅和損害森林生態(tài)和人類(lèi)生命財產(chǎn)安全。因此，研究森林的火災特征并提供相應的防治與控制技術(shù)，為其設計合理的火災自動(dòng)監控報警系統及滅火系統是十分必要，而且刻不容緩的。傳統的森林火災監測、撲救、火險預測等防火技術(shù)存在實(shí)時(shí)監測難、數據分散、通信不方便、應急反應慢、不易歸檔統計、評估預測無(wú)可比性等諸多缺憾。作為與地理信息密切相關(guān)的森林防火，本文采用無(wú)線(xiàn)傳感和以太網(wǎng)技術(shù)，可以大為提高森林防火的監測、預測、分析、統計、決策水平，從而防患于未燃，發(fā)現于小火，及時(shí)撲救，最大限度地減少森林火災的損失，保護森林生態(tài)資源和人民生命財產(chǎn)安全。

1.2 項目背景/選題動(dòng)機

森林是人類(lèi)賴(lài)以生存及社會(huì )發(fā)展最重要和不可缺少的資源之一,更是地球生態(tài)平衡的保護者。它不僅可以生產(chǎn)木材及其它林副產(chǎn)品，供人類(lèi)從事生產(chǎn)和生活需要，成為國民經(jīng)濟建設不可缺少的物質(zhì)基礎，而且又是維持生態(tài)系統平衡，保護和美化環(huán)境，有利于農、牧、副等生產(chǎn)事業(yè)，造福于人類(lèi)的一種偉大的力量。但是,由于人們在社會(huì )活動(dòng)中的某些失控及異常自然因素影響等原因,森林火災時(shí)有發(fā)生。 森林火災是破壞森林資源安全、威脅人類(lèi)生存環(huán)境最為嚴重的災害之一。近些年隨著(zhù)氣候變動(dòng)、人為活動(dòng)等因素的影響,森林火災有加劇上升的趨勢,預防和監測森林火災已成為世界各國森林防火部門(mén)的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。

森林火災是指失去人為控制，在林地內自由蔓延和擴展，并對森林、生態(tài)系統和人類(lèi)帶來(lái)一定危害和損失的林火行為。森林火災是一種突發(fā)性強、破壞性大、處置救助較為困難，造成的經(jīng)濟損失相當嚴重的自然災害。我國國土遼闊、地形復雜多樣，各地氣候千差萬(wàn)別，同時(shí)人口眾多，人口分布廣泛，造成了森林火災頻發(fā)，成為一個(gè)森林火災多發(fā)的國家。

森林火災的發(fā)生，絕不是偶然。從氣候角度考察，它們都有一個(gè)孕育的過(guò)程，即只有當環(huán)境溫度、相對濕度、降水量積累到一定閾值，才可能引發(fā)林火。這些條件因素具有明顯的地域性和季節性特點(diǎn)，和氣象因子有直接密切的關(guān)系。如果能采取積極有效措施，對重點(diǎn)林區的環(huán)境因子做到實(shí)時(shí)、準確地探測感知，無(wú)疑將極大地提高火險預知、報警的主動(dòng)性和準確性。因此，預防和監測森林火災技術(shù)的選擇顯得尤為重要。

傳統的森林火災監測、撲救、火險預測等防火技術(shù)存在實(shí)時(shí)監測難、數據分散、通信不方便、應急反應慢、不易歸檔統計、評估預測無(wú)可比性等諸多缺憾?；趥鹘y森林火災監測方法存在的不足, 本文將無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)引入到森林火災監測中來(lái),構建了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的森林火災監測系統。該系統可以實(shí)時(shí)監測有關(guān)被測參數(例如溫度、煙霧濃度等) 并發(fā)送給監控中心的PC機,對采集到的數據進(jìn)行分析處理,并與正常的氣象數據以及該地區森林資源基礎數據相比較,判斷是否具有林火發(fā)生的危險,為有關(guān)部門(mén)采取相應的防火或滅火措施提供決策依據。