基于燃烧振动的森林地下火监测预警方法、装置和系统

本发明实施例涉及森林地下火监测预警，具体设计一种基于燃烧振动的森林地下火监测方法、装置和系统。

背景技术：

1、森林地下火主要指腐殖质或泥炭层的燃烧，森林腐殖质是指经过生物化学作用后森林凋落物质形成的可燃物，凋落物发酵腐化后逐渐形成腐殖质层；泥炭层则是植物在缺氧、湿润的条件下，通过厌氧代谢形成的。相对于其他森林火灾，地下火发生频率较低，约占森林火灾的1％左右，但其造成的危害十分巨大。森林地下火在地表以下燃烧，缓慢蔓延，温度高，持续时间长，地表观测不到火焰，并释放出大量气体，经过地下火的乔木、灌木根部烧毁，大量树木枯倒。随着全球气候变暖，干旱、高温等异常天气频发，不仅强度大，而且持续时间长，这为森林地下火的发生提供了有利条件。在世界范围内，森林地下火发生率和规模均显著增加，给森林资源和生态环境造成巨大的损失。

2、在火灾探测领域，人们经过不懈努力，针对包括烟、温度、火焰等火灾发生伴随的物理特性，进行了大量的理论研究和实验分析，通过将火灾的物理特征与探测方法耦合，研制出了感温型、感烟型、感光型和气敏型等数十种火灾探测装置。但地下火燃烧的特殊性质存在，没有外露火焰，并且由于地面的阻隔，反映温度信息的红外信号也不能传播，使得地下火的监测极为困难。以往的研究人员还提出了一种基于燃烧发出次声波的火灾探测装置，如公开号为cn206516023u的中国专利公开了基于次声波的隧道火灾探测装置，工作时通过次声波传感器监测燃烧音信号，为隧道火灾的探测提供了一种创新性的方法，但次声波在空气中传播距离有限，所以该装置在野外环境易受到周围环境的干扰，无法进行森林地下火监测。

3、因此，如何在早期监测到森林地下火，确定其位置并及时报警，称为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于燃烧振动的森林地下火监测预警方法、装置和系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、第一方面，获取目标区域内的地下振动信号，其中，所述振动信号存在对应的振动发生源；将振动信号发送到森林地下火监测预警系统；获取目标区域内已测得振动信号的对应位置信息；基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果；响应于所述识别结果为森林地下火发生，记录着火点位置信息并发出预警。

4、进一步地，获取目标区域内的振动信号，具体包括获取所述目标区域内的振动频率波形。

5、进一步地，获取目标区域内的地下振动信号，具体包括利用地埋式振动计获取所述目标区域内的地下振动信号。

6、进一步地，根据同一目标区域内的振动信号到达数个位置不同振动检波计的时间差计算所述目标区域内振动信号的位置信息。

7、进一步地，基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果前，还包括：建立目标区域森林地下可燃物燃烧频率数据库；其中，所述森林地下可燃物包括各类树木根部、腐殖质和泥炭层。

8、进一步地，基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果，包括：将目标区域内的振动信号与对应区域森林地下可燃物燃烧频率数据库进行比较，得到所述基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果。

9、第二方面，本发明还提供一种森林地下火监测预警装置，所述装置包括：

10、振动信号获取单元，可以是地埋式位移、速度或加速度传感器，被配置成获取目标区域内的地下振动信号；

11、振动信号发送单元，被配置成将所述振动信号发送到森林地下火监测预警系统；

12、位置信息获取单元，被配置成根据同一目标区域内的振动信号到达数个位置不同振动检波计的时间差计算所述目标区域内振动信号的位置信息；

13、振动信号识别单元，被配置成基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果；

14、第三方面，本发明还提供一种森林地下火监测预警系统，所述系统包括：处理器和存储器；所述存储器用于存储一个或多个程序指令及目标区域森林地下可燃物燃烧频率数据库；所述处理器，用于运行一个或多个程序指令，用以执行以上所述的方法。本发明还提供一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种森林地下火监测预警系统执行以上所述的方法。

15、本发明所提供的基于燃烧振动的森林地下火监测预警方法、装置和系统，其中所述方法包括：利用地埋式振动计获取目标区域内的地下振动信号；通过振动信号到达不同振动获取单元计算出已测得振动源的位置信息；将所述目标区域内的振动信号与对应振动源的位置信息与森林地下可燃物燃烧频率数据库进行比对，得到森林地下火识别结果；若系统判断森林地下火发生，将所述着火点位置信息发送到森林地下火监测预警系统并进行科学处置。这样，通过上述方法可以及早发现早期状态的森林地下火，进行提前处置，从而解决森林地下火难以发现导致重大灾害的问题。

技术特征：

1.一种基于燃烧振动的森林地下火监测预警方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标区域内目标频率范围内的振动信号，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标区域内目标频率范围内的振动信号，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标区域内已测得振动信号的对应位置信息：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果前，还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标区域内的振动信号与对应的位置信息得到森林地下火识别结果，包括：

7.一种基于燃烧振动的森林地下火监测预警装置，包括：

8.一种森林地下火监测预警系统，其特征在于，所述系统包括：处理器和存储器；

9.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中包含一个或多个程序指令，所述一个或多个程序指令用于被一种森林地下火监测预警系统执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

技术总结本发明实施例公开了一种基于燃烧振动的森林地下火监测预警方法、装置和系统，其特征在于，所述方法包括：利用地埋式振动计获取目标区域内的地下振动信号；将振动信号发送到森林地下火监测预警系统；获取目标区域内已测得振动信号的对应位置信息；将所述目标区域内的振动信号与对应振动源的位置信息与森林地下可燃物燃烧频率数据库进行比对，得到森林地下火识别结果；若系统判断森林地下火发生，系统记录着火点位置信息并发出预警。这样，通过上述方法可以及早发现早期状态的森林地下火，进行提前处置，从而解决森林地下火难以发现导致重大灾害的问题。技术研发人员：程朋乐,宋思达,刘晓东,娄黎明,孙冰剑受保护的技术使用者：北京林业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29