省級(jí)應(yīng)急管理部門組織開展森林草原火險(xiǎn)多因子綜合監(jiān)測站點(diǎn)部署工作,實(shí)時(shí)采集地表凋落物含水率、可燃物物候、土壤含水率、地表溫濕度等關(guān)鍵火險(xiǎn)因子,以及環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力、降雨量、光照度等氣象要素,并通過公網(wǎng)或北斗3號(hào)短報(bào)文上傳。充分利用監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù),制作森林草原火險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)數(shù)字化產(chǎn)品,提供專業(yè)預(yù)警成果服務(wù),為輔助開展火災(zāi)預(yù)防、力量調(diào)度、應(yīng)急處置研判提供支撐。
森林草原火險(xiǎn)因子綜合監(jiān)測站是一套森林火險(xiǎn)因子和物候信息、多要素氣象信息自動(dòng)監(jiān)測采集上報(bào)系統(tǒng)。利用多源感知設(shè)備對(duì)森林草原氣象、物候和可燃物信息進(jìn)行探測采集,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)上報(bào),為火險(xiǎn)預(yù)警模型提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源,為指揮決策提供應(yīng)用服務(wù)。
森林草原火險(xiǎn)因子綜合監(jiān)測站實(shí)物圖
多數(shù)據(jù)源融合;
多網(wǎng)融合;
云端校準(zhǔn);
非接觸式探測;
高集成度、高可靠性、高精準(zhǔn)度特性,能適應(yīng)長期戶外工作。
(1)可燃物含水率傳感器
監(jiān)測地表凋落物含水率(綜合表層、內(nèi)層)、土壤含水率、地表溫度、地表濕度、地表物候狀態(tài)、空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、光照度等火險(xiǎn)因子;
具備測量地表凋落物含水率(綜合表層、內(nèi)層)、土壤含水率、地表溫濕度、地表物候狀態(tài)等火險(xiǎn)因子,具備一體化高度集成特點(diǎn),保證長期可靠工作,避免探針外露。
支持凋落物含水率等關(guān)鍵因子的遠(yuǎn)程標(biāo)定與云端校準(zhǔn);
支持根據(jù)凋落物樣本緩變自動(dòng)校準(zhǔn);
支持物候狀態(tài)聯(lián)動(dòng)突變校準(zhǔn);
測量模型:內(nèi)置本地化測量模型;
具備對(duì)地表凋落物含水率等全部監(jiān)測因子的直接測量能力,不采用其它代替物間接推演,且測量過程不干擾凋落物樣品狀態(tài);
(2)多要素氣象傳感器
傳感器可適應(yīng)林下環(huán)境,減少機(jī)械結(jié)構(gòu),采用一體化高度集成模式,測量可燃物所處環(huán)境的氣象條件,包括空氣溫度、空氣濕度、光照度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、大氣壓因子。
具備對(duì)監(jiān)測因子的直接測量能力。
(3)通信
支持GPRS/3G/4G公網(wǎng);
可配置北斗邊緣融合網(wǎng)關(guān),雙核CPU,內(nèi)存≥8G,具備單圖計(jì)算分析能力;
可配置北斗三號(hào)短報(bào)文衛(wèi)星通信;
(4)其他
具備低電壓保護(hù)功能;
支持市電和太陽能供電,電力保障可靠;
支持防盜告警、遠(yuǎn)程北斗定位、傳感器遠(yuǎn)程標(biāo)定和遠(yuǎn)程管理;
具備防銹防腐蝕能力,耐高低溫與高輻射;
采用防雷設(shè)計(jì),產(chǎn)品可靠
采集頻率可配置,支持5分鐘、30分鐘、1小時(shí)等多種采樣頻率,分鐘級(jí)可調(diào)自動(dòng)采集上報(bào);
數(shù)據(jù)具有加密功能,前端感知數(shù)據(jù)上報(bào)加密傳輸,加密算法≥128位;能保障數(shù)據(jù)對(duì)接過程中的物理與環(huán)境安全、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備安全、應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全,防止數(shù)據(jù)泄露和被惡意篡改等。
可燃物含水率傳感器
表1性能技術(shù)指標(biāo)
序號(hào) | 產(chǎn)品指標(biāo) | 性能參數(shù) | |
1 | 凋落物含水率 | 測量方式 | (1)對(duì)地表凋落物(表層、內(nèi)層)進(jìn)行直接綜合監(jiān)測,不使用代替 物或其它手段間接推演,監(jiān)測過程中不會(huì)改變樣本地表分布狀態(tài); (2)傳感器具備多傳感器一體化融合探測模式,具備表層與內(nèi)層探 測傳感器一體化集成,可給出綜合測量結(jié)果; |
2 | 測量對(duì)象 | (1)多種(針葉/闊葉/針闊混/細(xì)枯枝等); (2)支持地表凋落物(表層、內(nèi)層)綜合監(jiān)測; | |
3 | 表層探測器 | (1)探測類型:多光譜表層直接測量; (2)近紅外長波、近紅外短波; | |
4 | 內(nèi)層探測器 | (1)探測類型:微波內(nèi)層直接測量; (2)內(nèi)層探測器頻段:100MHz~200MHz; (3)內(nèi)層探測器探測凋落物厚度:50px~250px; | |
5 | 測量范圍 | 0~100%; | |
6 | 分辨率 | ≤0.1%; | |
7 | 測量精度 | ±4%(含水率≤35%時(shí)),±8%(35%<含水率≤100%); | |
8 | 地表可燃物物候狀態(tài) | 探測模式 | 多光譜模式; |
9 | 物候分析能力 | 基于AI自動(dòng)識(shí)別返青、積雪,判斷草雪覆蓋情況; | |
10 | 樣本分析能力 | (1)識(shí)別樣本異常; (2)可分析可燃物分布狀態(tài)與變化情況,包括可燃物厚度及載量等; | |
11 | 上報(bào)模式 | 可定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào);可根據(jù)用戶需求定時(shí)/手動(dòng)下發(fā)指令進(jìn)行信息 采集; | |
12 | 地表溫濕度 | 測量范圍 | (1)地表空氣溫度:-40℃~+80℃; (2)地表空氣濕度:0%~100%RH; |
13 | 分辨率 | (1)地表空氣溫度: ≤0.01℃; (2)地表空氣濕度: ≤0.04%RH; | |
14 | 精度誤差 | (1)地表空氣溫度:≤±0.3℃; (2)地表空氣濕度:≤±2%RH; | |
15 | 土壤含水率 | 測量范圍 | 0-50%Vol; |
16 | 測量深度 | ≥250px; | |
17 | 分辨率 | ≤0.1%; | |
18 | 精度誤差 | ≤±3%; |
多氣象要素傳感器
序號(hào) | 產(chǎn)品指標(biāo) | 性能參數(shù) | |
19 | 空氣溫濕度 | 測量范圍 | (1)空氣溫度:-40℃~80℃; (2)空氣濕度:0-100%RH; |
20 | 分辨率 | (1)空氣溫度: ≤0.1℃; (2)空氣濕度: ≤0.1%RH; | |
21 | 測量誤差 | (1)空氣溫度:≤±0.3℃; (1)空氣濕度:≤±3%RH; | |
22 | 大氣壓 | 測量范圍 | 300 hpa -1100hpa; |
23 | 分辨率 | ≤0.1hpa; | |
24 | 測量誤差 | ≤±0.3hPa; | |
25 | 風(fēng)速 | 測量模式 | 超聲波; |
26 | 測量范圍 | 0-60m/s; | |
27 | 分辨率 | ≤0.01m/s; | |
28 | 精度誤差 | ≤3%; | |
29 | 風(fēng)向 | 測量模式 | 超聲波; |
30 | 測量范圍 | 0°-360 °; | |
31 | 分辨率 | ≤0.1 °; | |
32 | 測量誤差 | ±3 °(風(fēng)速<10m/s時(shí)); | |
33 | 降雨量 | 測量模式 | 震動(dòng); |
34 | 測量范圍 | 0-240mm/h; | |
35 | 分辨率 | ≤0.1mm; | |
36 | 精度誤差 | ≤8 %; | |
37 | 光照度 | 測量范圍 | 0-200KLUX; |
38 | 分辨率 | ≤10LUX; | |
39 | 測量誤差 | ≤3%; |
森林草原火險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警數(shù)字化產(chǎn)品即“森林草原火險(xiǎn)因子綜合監(jiān)測數(shù)據(jù)采集平臺(tái)”是由各省級(jí)應(yīng)急管理部門依托本級(jí)應(yīng)急管理綜合應(yīng)用平臺(tái),充分利用實(shí)時(shí)接入的森林草原火險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù),制作火險(xiǎn)因子監(jiān)測分析、火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估、火險(xiǎn)告警等數(shù)字化產(chǎn)品,并實(shí)現(xiàn)與國家森林草原防滅火信息共享平臺(tái)對(duì)接。平臺(tái)產(chǎn)品以理論研究為支撐,充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)分析、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù),建設(shè)一套先進(jìn)可靠、基于多元信息融合的森林火險(xiǎn)監(jiān)測預(yù)警模塊,實(shí)現(xiàn)對(duì)森林草原火險(xiǎn)因子的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的態(tài)勢感知。其主要分為以下四大功能:
1.火險(xiǎn)因子監(jiān)測。
實(shí)時(shí)采集火險(xiǎn)因子綜合監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù),為全面掌握監(jiān)測覆蓋情況、了解監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢、開展風(fēng)險(xiǎn)管控提供數(shù)據(jù)支撐。
圖1 火險(xiǎn)因子監(jiān)測界面圖
2.火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估。
依托森林草原火災(zāi)因子監(jiān)測數(shù)據(jù),結(jié)合本地植被分布、地形特征等要素,生成火險(xiǎn)因子評(píng)估報(bào)告。
圖2 火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估
3.火險(xiǎn)感知告警。
基于逐小時(shí)森林草原火險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估和預(yù)報(bào),智能識(shí)別發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域火險(xiǎn),生成告警信息。
圖3火險(xiǎn)感知告警圖
4.火險(xiǎn)等級(jí)圖。
融合應(yīng)急管理部EGIS 底圖或地方高清底圖服務(wù),形成精細(xì)化火險(xiǎn)等級(jí)圖。
圖4 火險(xiǎn)等級(jí)圖