森林火情预警方法、系统、电子装置和存储介质与流程

1.本申请涉及火情监测领域，特别是涉及一种森林火情预警方法、系统、电子装置和存储介质。


背景技术：

2.森林一旦发生火灾，除了对动植物栖息地的破坏，也会对生态环境产生巨大的影响。例如引起水土流失和空气污染等，威胁着人民生命财产安全。因此，对森林火情进行监控显得十分重要。
3.现有的火情监测方法是利用热成像相机，根据物体热辐射或者温度波动特征值来确定火情的产生。但是现有方法并没有考虑到气象环境的影响，容易造成误报漏报。


技术实现要素：

4.在本实施例中提供了一种森林火情预警方法、系统、电子装置和存储介质。以解决相关技术中因气象环境因素而对森林火情造成误报漏报的问题。
5.第一个方面，在本实施例中提供了一种森林火情预警方法，应用于火情预警系统，所述火情预警系统包括热成像设备，包括：
6.获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级；
7.将所述热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为与所述森林火险气象等级对应的灵敏度；
8.基于所述热成像设备进行火情监测。
9.在其中的一些实施例中，获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级包括：
10.从气象仪获取所述气象环境因子，所述气象环境因子包括以下至少之一：气温、降水、风速、相对湿度、风向；
11.根据所述气象环境因子，确定所述森林火险气象等级。
12.在其中的一些实施例中，所述森林火险气象等级包括第一森林火险气象等级和第二森林火险气象等级，其中，所述第一森林火险气象等级高于所述第二森林火险气象等级；与所述第一森林火险气象等级对应的灵敏度为第一灵敏度，与所述第二森林火险气象等级对应的灵敏度为第二灵敏度；所述第一灵敏度低于所述第二灵敏度。
13.在其中的一些实施例中，所述火情预警系统还包括：可见光成像设备；其中，基于所述热成像设备进行火情监测包括：
14.控制所述热成像通道以调整后的灵敏度拍摄热成像图像，并根据所述热成像图像判断所述热成像设备的视野范围内是否存在可疑火情点；
15.在所述热成像设备的视野范围内存在可疑火情点的情况下，控制所述可见光成像设备拍摄所述可疑火情点的可见光图像，并根据所述可见光图像判断所述可疑火情点是否发生火情；
16.在所述可疑火情点发生火情的情况下，发出火情报警。
17.在其中的一些实施例中，在所述可疑火情点发生火情的情况下，发出火情报警包括：
18.向网络平台发送报警信息，其中，所述报警信息包括以下至少之一：所述可见光图像、所述热成像图像、所述气象环境因子。
19.在其中的一些实施例中，所述火情预警系统还包括：可见光成像设备和云台，所述云台用于搭载所述可见光成像设备和所述热成像设备；基于所述热成像设备进行火情监测包括：
20.获取风向、预设监测范围和所述火情预警系统的当前位置；
21.根据所述风向、预设监测范围和所述火情预警系统的当前位置，确定所述云台的巡航参数，其中，所述巡航参数包括：所述云台的巡航角度。
22.第二个方面，在本实施例中提供了一种火情预警系统，包括：气象仪、热成像设备和控制器，所述控制器分别与所述气象仪和所述热成像设备连接，用于执行上述第一个方面所述的森林火情预警方法。
23.在其中的一些实施例中，所述火情预警系统还包括：可见光成像设备和云台。
24.第三个方面，在本实施例中提供了一种电子装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一个方面所述的森林火情预警方法。
25.第四个方面，在本实施例中提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一个方面所述的森林火情预警方法。
26.与相关技术相比，在本实施例中提供的森林火情预警方法、系统、电子装置和存储介质，通过获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级；将所述热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为与所述森林火险气象等级对应的灵敏度；基于所述热成像设备进行火情监测，解决了因气象环境因素而对森林火情造成误报漏报，实现了提高森林火情预警的效率和准确率。
27.本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
28.此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
29.图1是一个实施例中森林火情预警方法的硬件结构框图；
30.图2是一个实施例中森林火情预警方法的流程图一；
31.图3是一个实施例中森林火情预警方法的流程图二；
32.图4是一个优选实施例中气象因子指数查对图示意图；
33.图5是一个优选实施例中森林火险气象等级划分标准的示意图；
34.图6是一个优选实施例中云台检测范围和需转动的视场角范围的示意图。
具体实施方式
35.为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点，下面结合附图和实施例，对本申
请进行了描述和说明。
36.除另作定义外，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应具有本申请所属技术领域具备一般技能的人所理解的一般含义。在本申请中的“一”、“一个”、“一种”、“该”、“这些”等类似的词并不表示数量上的限制，它们可以是单数或者复数。在本申请中所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体，其目的是涵盖不排他的包含；例如，包含一系列步骤或模块(单元)的过程、方法和系统、产品或设备并未限定于列出的步骤或模块(单元)，而可包括未列出的步骤或模块(单元)，或者可包括这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或模块(单元)。在本申请中所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并不限定于物理的或机械连接，而可以包括电气连接，无论是直接连接还是间接连接。在本申请中所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。通常情况下，字符“/”表示前后关联的对象是一种“或”的关系。在本申请中所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等，只是对相似对象进行区分，并不代表针对对象的特定排序。
37.在本实施例中提供的方法实施例可以在终端、计算机或者类似的运算装置中执行。比如在终端上运行，图1是本实施例的森林火情预警方法的终端的硬件结构框图。如图1所示，终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102和用于存储数据的存储器104，其中，处理器102可以包括但不限于微处理器mcu或可编程逻辑器件fpga等的处理装置。上述终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述终端的结构造成限制。例如，终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示出的不同配置。
38.存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如在本实施例中的森林火情预警方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
39.传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络包括终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(network interface controller，简称为nic)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(radio frequency，简称为rf)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
40.在本实施例中提供了一种森林火情预警方法，图2是本实施例的森林火情预警方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
41.步骤s201，获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级。
42.步骤s202，将热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为与森林火险气象等级对应的灵敏度。
43.步骤s203，基于所述热成像设备进行火情监测。
44.热成像设备是通过物体热辐射的程度或者温度波动特征值进行成像的。但是在不
同的气象环境下，物体所展现出的热辐射特征或者温度波动特征值会受其影响。例如，当大气湿度大于85％时，由于大气密度增加，水汽对红外辐射吸收的增大，大气对目标物体辐射的衰减急剧加大，就会导致热成像检测到的热辐射程度有偏差，所检测到的热成像数据并不能反映真实的森林火情。当获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级后，将热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为森林火险气象等级对应的灵敏度，在很大程度上降低了环境因素带来的影响，此时的热成像数据可以反映出真实的森林火情。
45.上述步骤中将热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为基于气象环境因子确定的森林火险气象等级对应的灵敏度，相当于将火情预警系统进行了在气象环境方面的校准，所监测到的森林火险气象数据更加可靠，准确。此时再由该热成像设备组成的火情预警系统对火情进行的监测，监测的结果也更加准确。因此采用上述步骤对森林火情进行监测，可以提高火情预警的准确率，避免因为气象环境引起的漏报误报。
46.在其中的一些实施例中，获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级包括：从气象仪获取气象环境因子，气象环境因子包括但不限于以下至少之一：气温、降水、风速、相对湿度、风向；根据气象环境因子，确定森林火险气象等级。
47.热成像设备是通过探测器测试到的红外能量工作的，但是热成像设备检测的准确性和气象环境有着很大的关系。例如，根据热力学中的斯特藩
‑
波尔兹定律，一个黑体表面单位面积在单位时间内辐射出的总功率与黑体本身的热力学温度的四次方成正比，所以当环境温度越高时，热成像设备检测到的热辐射就越高，影响了数据的准确性；再者，环境中温度的改变，会导致探测器温度发生变化，从而影响热成像设备的工作；在下雨天，因为被测物体表面附着的水滴可能造成热量的异常流失，使得热成像设备监测到的数据并不能反映物体的真实温度；若环境的风速过大，会导致被测物体散热过快，影响热成像设备的准确性；当大气湿度过高时，水汽对红外辐射吸收增大，大气对目标物体辐射的衰减急剧加大，导致热成像检测到的热辐射有偏差；当环境中的风向不同时，被测物体表面的热辐射也会有所变化。所以，当对气象环境因子在热成像设备的检测中加以考虑的话，有助于火情监测系统得到更加准确的监测结果。
48.在上述步骤中，通过气象仪获取对热成像有影响的气象环境因子，再根据气象环境因子确定对应的森林火险气象等级，所得到的森林火险气象等级更加精确。因此，通过上述步骤确定的森林火险气象等级可以提高确定森林火险气象等级的准确性。
49.在其中的一些实施例中，森林火险气象等级包括第一森林火险气象等级和第二森林火险气象等级，其中，第一森林火险气象等级高于第二森林火险气象等级；与第一森林火险气象等级对应的灵敏度为第一灵敏度，与第二森林火险气象等级对应的灵敏度为第二灵敏度；所述第一灵敏度低于第二灵敏度。
50.不同的灵敏度对应不同的森林火险气象等级。而对于不同等级的森林火险气象情况，火情预警系统会采取相应的应对措施。因此，通过上述步骤确定森林火险气象等级，有助于火情预警系统及时采取与之对应的应对措施，提高火情预警系统的效率。
51.在其中的一些实施例中，火情预警系统还包括：可见光成像设备；其中，基于所述热成像设备进行火情监测包括：控制热成像设备的热成像通道以调整后的灵敏度拍摄热成像图像，并根据热成像图像判断热成像的视野范围内是否存在可疑火情点；在热成像设备的视野范围内存在可疑火情点的情况下，控制可见光成像设备拍摄可疑火情点的可见光图
像，并根据可见光图像判断所述可疑火情点是否发生火情；在可疑火情点发生火情的情况下，发出火情报警。
52.热成像设备是利用物体的热辐射程度进行检测的。所以当热成像图像呈现某一块区域温度过高时，不一定是因为火情引起的温度过高。所以当利用热成像设备进行初步判断，发现可疑火情点之后，可以利用可见光成像设备获取该区域的真实情况，对可疑火情点进行最终判断。如果判定可疑火情点确实发生火情，那么发出火情报警。
53.上述步骤中，对火情点进行了两步判断。首先利用热成像设备进行初步判断，发现可疑火情点，再利用可见光设备对可疑火情点进行二次判断，从而决定是否需要发出火情报警。通过上述步骤对火情报警情况进行监测，可以提高火情预警系统的精度。
54.在其中的一些实施例中，在可疑火情点发生火情的情况下，发出火情报警包括：向网络平台发送报警信息，其中，报警信息包括但不限于以下至少之一：可见光图像、热成像图像、气象环境因子。
55.可见光图像是彩色图像，有助于了解可疑火情点的环境情况，例如火情点周边的植被情况，火势蔓延情况等，还有助于对可疑火情点的物体进行特征分析。热成像图像有助于了解火情点的火情严重程度。气象环境因子有助于对需要采取的灭火措施进行判断。所以当相关人员了解到该火情点的各种情况之后，可以采取相应的措施。
56.上述步骤中，将火情点的可见光图像、热成像图像以及气象环境因子随同火情报警信号一起发出，有助于相关人员了解火情点的情况。因此通过上述步骤得到的火情报警，有助于制定更有效的应对措施。
57.在其中的一些实施例中，火情预警系统还包括：可见光成像设备和云台，云台用于搭载所述可见光成像设备和热成像设备；基于所述热成像设备进行火情监测包括：获取风向、预设监测范围和火情预警系统的当前位置；根据风向、预设监测范围和火情预警系统的当前位置，确定云台的巡航参数，其中，巡航参数包括：云台的巡航角度。
58.在火情发生后采取云台巡航，可以帮助实时掌握火情点的情况。所以，根据风向、预设监控范围和火情预警系统的当前位置确定的云台巡航参数，有助于根据当时的火情点情况做出对应的云台巡航策略。因此，通过上述步骤确定云台巡航参数的火情预警系统有助于实时掌握火情的蔓延情况，可以提高火情预警系统的可利用性。
59.下面通过优选实施例对本实施例进行描述和说明。
60.图3是本优选实施例的森林火情预警方法的流程图。如图3所示，该森林火情预警方法包括如下步骤：
61.步骤s301，气象仪从气象环境中获取到环境因子传给热成像摄像机的处理模块进行处理。
62.在其中的一些实施例中，获取的环境因子包括气温(t)、降水(r)、风速(v)、相对湿度(u)和风向等。
63.步骤s302，将步骤s301中得到的气象因子进行处理，得到相应的森林火险气象指数。
64.在其中的一些实施例中，采用布隆
‑
戴维斯方案(指数查对法)对气象因子进行处理。将气象因子加权平均并经地表状况及降水量系数订正后得出在日常业务中使用的森林火险气象指数(简写为i
nmc
)，公式如下：
65.u＝i
v
(v) i
t
(t) i
f
(f) i
m
(m)
66.i
nmc
＝(au bu)
×
c
s
×
c
r
67.公式中v为14时风速(m
·
s
‑1),t为14时气温，f为可燃物湿度14时相对湿度
×
0.25(％)，f为14时相对湿度(％)，m为连续无雨日数(d)，i
v
(v)、
…
i
m
(m)分别表示各单因子所对应的火险指数，由图4得出指数。c
s
为地表状况修正系数，取值为0～1；c
r
为降水量修正系数，当日有降水取值为0，当日无降水取值为1。权重系数a和b分别为0.3和0.7；i
nmc
为最终计算出的森林火险气象指数。
68.步骤s303，根据森林火险气象指数确定相应的森林火险气象等级。
69.在其中的一些实施例中，如图5所示，根据相应的森林火险气象指数从表中查找出对应的森林火险气象等级。
70.在其中的一些实施例中，火情预警系统会每天在固定时间向平台端发送森林火险等级播报，增强森林管理人员的防范意识，提前做出相应准备。
71.步骤s304，热成像设备的热成像通道会根据森林火险等级对火情灵敏度进行定时自动更改。
72.在其中的一些实施例中，在日常使用中，火情灵敏度往往设为一个默认值(例如：80),表示当地常见火情发生时温度波动异常时对应的火情灵敏度。
73.在其中的一些实施例中，灵敏度默认值对应的森林火险等级是“三”；当森林火险等级是“四”时，将灵敏度的数值设置为“85”；当森林火险等级是“二”时，将灵敏度的数值设置为“75”。热成像通道的灵敏度通常使用mk(毫开尔文，即10
‑3开尔文)来表示，例如，上述的灵敏度的数值85表示的是热成像通道能够捕捉到物体表面85
×
10
‑3摄氏度(即0.085摄氏度)的温度差异，因此，热成像通道的灵敏度的数值越小，表示该热成像通道的灵敏度越高。
74.步骤s305，利用热成像通道和可见光通道判断是否有火情发生。
75.在其中的一些实施例中，利用热成像通道发现可疑火情点，再由可见光通道对可疑的火情点进行物体特征分析，对报警源进行图像yuv分析、灰度、亮度等对比，最终得出是否有火情发生。
76.步骤s306，当有火情发生时，向平台端发送报警信息。
77.在其中的一些实施例中，当有火情发生时，将可见光和热成像通道的图像，以及风向，蔓延程度等级等报警信息发送平台端显示报警。
78.步骤s307，当有火情发生时，制定相应的云台巡航策略。
79.在其中的一些实施例中，火情发生后，可根据风向、用户希望观测火点范围(前、后距离w＝w1＝w2)、当前视场与风向的夹角α，相机与着火点的距离l(可通过前期进行物体标定计算得出)，进行发生火情后的云台巡航策略，实时掌握火情的蔓延情况。如图6所示，云台策略的计算公式如下：
[0080][0081][0082]
云台需转动的视场角范围：
[0083]
[0084]
森林一旦着火，后果不堪设想。所以，做好森林防火工作显得十分重要。那就意味着，工作人员需要及时了解到森林的情况，能做到“火情前提前预防，火情后快速响应”。上述步骤中火情预警方法中采用的热成像设备对环境因子加以考虑，并利用环境因子计算出对应的气象因子指数，再得出相应的森林火险气象等级划分。当森林火险气象等级划分显示有火情危险时，工作人员利用热成像设备和可见光成像设备对火情做出判断，再能根据得到的火险气象等级采取与之对应的解决措施。其次，根据上述步骤中制定的云台巡航策略，工作人员还可以实时掌握火势的蔓延程度等。因此，通过上述步骤，工作人员可以对火情进行准确的判断，提高了火情预警系统的准确性和效率。
[0085]
需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。例如，步骤s306和步骤s307可互换。
[0086]
在本实施例中还提供了一种火情预警系统，包括：气象仪、热成像设备和控制器，所述控制器分别与所述气象仪和所述热成像设备连接,用于执行上述任一项方法实施例中的步骤。
[0087]
在其中的一些实施例中，所述火情预警系统还包括：可见光成像设备和云台。
[0088]
在本实施例中还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
[0089]
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
[0090]
可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
[0091]
s1，获取基于气象环境因子确定的森林火险气象等级。
[0092]
s2，将热成像设备的热成像通道的灵敏度调整为与森林火险气象等级对应的灵敏度。
[0093]
s3，基于所述热成像设备进行火情监测。
[0094]
需要说明的是，在本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，在本实施例中不再赘述。
[0095]
此外，结合上述实施例中提供的森林火情预警方法，在本实施例中还可以提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种森林火情预警方法。
[0096]
应该明白的是，这里描述的具体实施例只是用来解释这个应用，而不是用来对它进行限定。根据本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在不进行创造性劳动的情况下得到的所有其它实施例，均属本申请保护范围。
[0097]
显然，附图只是本申请的一些例子或实施例，对本领域的普通技术人员来说，也可以根据这些附图将本申请适用于其他类似情况，但无需付出创造性劳动。另外，可以理解的是，尽管在此开发过程中所做的工作可能是复杂和漫长的，但是，对于本领域的普通技术人员来说，根据本申请披露的技术内容进行的某些设计、制造或生产等更改仅是常规的技术手段，不应被视为本申请公开的内容不足。
[0098]“实施例”一词在本申请中指的是结合实施例描述的具体特征、结构或特性可以包
括在本申请的至少一个实施例中。该短语出现在说明书中的各个位置并不一定意味着相同的实施例，也不意味着与其它实施例相互排斥而具有独立性或可供选择。本领域的普通技术人员能够清楚或隐含地理解的是，本申请中描述的实施例在没有冲突的情况下，可以与其它实施例结合。
[0099]
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。