[发明专利]一种基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统

权利要求书

1.一种基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：包括大数据平台、以及分别与大数据平台连接的多维度感知子系统、预警预测子系统和多层级应用子系统，所述多维度感知子系统用于采集各类森林数据，大数据平台对数据进行预处理和计算，所述预警预测系统实现火灾预警预测、林火蔓延预测；所述多层级应用子系统用于实现各森林管理系统资源调度与指挥；

所述多维度感知子系统包括林业卫星监测模块、林业航空监测模块、林业视频监控模块、林区卡口监控模块、火险要素采集模块、瞭望塔监控模块、巡护监测模块，所述林业卫星监测模块用于采集卫星遥感数据后传输至大数据平台，所述林业航空监测模块通过无人机及机上搭载的图像摄像机、定位装置以及监测装置，为大数据平台提供视频、图像、数值数据，拍摄图像时实时记录当前定位，摄像机的拍摄方向；林业视频监控模块包括设置在森林各地点的监控摄像装置，监控摄像装置采集到的图像以及监控摄像装置的实时拍摄方向、定位数据、摄像装置参数传输至大数据平台；林区卡口监控系统包括设置在森林关卡处的监控摄像装置，用于采集通行车辆和进出山人员实时视频监控和图像，并向大数据平台传输摄像装置的实时拍摄方向、定位数据、摄像装置参数；火险要素采集模块用于采集气象要素以及可燃物要素；瞭望塔监控模块包括设置在瞭望塔处的监控摄像设备，用于采集森林图像视频并将摄像装置的实时拍摄方向、定位数据、摄像装置参数传输至大数据平台；巡护监测模块包括由巡护人员随身携带的无线终端；

所述大数据平台包括预处理模块、数据处理与分析模块、数据库，所述预处理模块用于获取多维度感知子系统提供的各类型数据后对数据进行过滤和筛选，去除错误干扰项和无用异常数据；所述数据处理与分析模块通过不同时间遥感图像对比，分析出一段时间内各遥感图像之间的区别点并进行重点标示，经过色度对比筛选出可疑目标，针对可疑目标持续进行实时动态跟踪，计算可疑目标移动速度和目标范围扩大速度，并将数据传输至预警预测子系统中，预警预测子系统利用目标移动速度和目标范围扩大速度中的至少一个进行火情判断；所述数据处理与分析模块获得各摄像设备的视频图像数据，利用火焰和烟雾的图像特征识别火焰和烟雾的存在，当图像中具有火焰和/或烟雾时，即认为发生火情，向预警预测系统发送危险警告信息；当发生火情时，预警预测子系统利用多维度感知子系统中得到的火险要素，结合卫星遥感数据，计算出火灾蔓延速率；

所述预警预测子系统通过以下公式判断火情：计算综合变化速度=修正参数*a*目标移动速度+修正参数*b*范围扩大速度，a和b分别为权重值，当变化速度超过预警阈值时预警预测系统发出危险警告信息，随即发布火灾预警信息。

2.根据权利要求1所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：数据处理与分析模块通过图像识别发生火情时，调取相应时间地面拍摄区域内的卫星遥感数据，获取可疑目标进行精确定位，将定位结果同步发送至预警预测系统。

3.根据权利要求1所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：当卫星遥感数据中发现可疑目标时，同步获取该可疑目标相应时间拍摄区域内的视频图像数据，当可疑目标变化速度过快超过预警阈值且视频图像中也出现火情时向预警预测系统发送危险警告信息；或当视频图像中出现火情时同步获取相应时间拍摄区域内卫星遥感数据，当卫星遥感数据中该区域存在可疑目标且变化速度过快时发送危险警告信息。

4.根据权利要求2或3所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：所述相应时间拍摄区域根据摄像装置的拍摄方向、位置、时间以及摄像机拍摄距离计算。

5.根据权利要求1或2所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：所述火灾蔓延速率通过下式计算：修正参数*温度因子*风速*（1-大气湿度）*风向方向上可燃物燃烧速率*（1-可燃物湿度）*降水量因子。

6.根据权利要求1所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：所述火焰和烟雾的识别方法包括以下步骤：首先建立烟雾和火焰的样本库，并对样本库加上火焰和烟雾的标签，每个样本标签数小于等于2，并依据场景的不同进行分类； 对于采集的视频文件通过轮廓运动、频率、颜色及能量特征分析，判断是否存在烟雾和火焰的特征。

7.根据权利要求1所述的基于大数据挖掘的集成化森林防火信息化系统，其特征在于：所述多层级应用子系统包括森林防火管理模块、森林执法管理模块、林火扑救指挥模块、森林保护模块。