[发明专利]一种基于空间定位的大尺度火灾态势分析系统

权利要求书

1.一种基于空间定位的大尺度火灾态势分析系统，其特征在于：包括数据采集组件、数据通信组件、数据处理平台、数据分析与展示平台，数据采集组件有多个，分别投放于可能受火灾影响区域中划分的各个子区域内，各个数据采集组件分别与数据通信组件无线通讯连接，数据通信组件与数据处理平台无线通讯连接，数据处理平台与数据分析与展示平台无线通讯连接，其中：数据采集组件采集所在子区域的地理位置信息数据以及周围的环境参数数据，并通过无线方式将地理位置信息数据和环境参数数据发送至数据通信组件；数据通信组件接收各个数据采集组件发送的地理位置信息数据和环境参数数据，并将接收的地理位置信息数据和环境参数数据进行处理后，再发送至数据处理平台；数据处理平台对接收的地理位置信息数据和环境参数数据进行检测并纠正整合后，再发送至数据分析与展示平台；数据分析与展示平台结合地理位置信息数据融合环境参数数据以分析灾情，并以数据可视化的方式展示分析结果；

根据火灾发生情况，将可能受火灾影响区域M根据具体地理环境划分成n个子区域，M＝{M1， M2，M3，......，MN}，其中M1—Mn表示各个子区域，每个子区域分别投放一定数量的数据采集 组件，子区域内数据采集组件的投放密度由地理环境决定，每个子区域内各个数据采集组 件之间、不同子区域的数据采集组件之间不存在通信且互为独立的个体；

所述的数据采集组件包括集成为一体的系统控制单元、空间定位单元、环境参数获取单元、 数据发送单元，其中空间定位单元、环境参数获取单元、数据发送单元分别电连接系统控制 单元；所述空间定位单元获取投放的子区域的经纬度坐标并送入系统控制单元；环境参数获取单元由多种传感器构成，环境参数获取单元获取投放的子区域的温度、 湿度、风速、气压的参数以及二氧化碳、甲烷、一氧化碳的浓度参数，环境参数获取单元获取 的各种环境参数分别送入系统控制单元；系统控制单元供电至空间定位单元、环境参数获取单元、数据发送单元，系统控制单元 还向空间定位单元、环境参数获取单元、数据发送单元提供时钟信号，并且系统控制单元通 过数据发送单元将经纬度坐标和各种参数以无线数据形式发送至数据通信组件；

所述的数据通信组件包括多个数据中继装置，以及网关、接收工作终端；以相近的多个子区域为一个片区，每个片区附近分别设置一个数据中继装置，接收工作终端设置在可能受火 灾影响区域外围的安全位置，各个数据中继装置分别通过网关并使用IP协议与接收工作终 端通讯连接；由数据中继装置与对应片区中各个子区域的数据采集组件中的数据发送单元无线通 讯连接，以接收对应片区中各个子区域的数据采集组件发送的地理位置信息数据和环境参 数数据，各个数据中继装置接收的地理位置信息数据和环境参数数据送入接收工作终端进 行处理，最终由接收工作终端将地理位置信息数据和环境参数数据以无线数据形式发送至 数据处理平台；

所述的接收工作终端中对数据的处理过程如下：若子区域Mi内数据采集组件获取的经纬度坐标为(x,y)、环境参数的集合为γi＝{θ1 (Mi),θ2(Mi),...,θk(Mi)}(1≤i≤n,k0)，则定义γi的索引号为IDi，接收工作终端向数据 处理平台发送的数据格式是{IDi,γi,(x,y)}，其中，θk(Mi)表示子区域Mi的第k个环境参数的值；

所述的数据处理平台是一个自底向上的四层网络结构，包括物理层、链路层、数据差、应用层，其中：物理层为实现数据通信组件和数据处理平台之间无线通讯所必需的无线通讯设备，物 理层建立、维护、断开数据通信组件和数据处理平台的物理通讯；链路层将由数据通信组件传输来的数据打包成帧数据并进行差错检测；数据层处理由数据通信组件传输来的数据，对获取的地理位置信息数据和环境参数数 据进行过滤；应用层提供数据处理平台、数据分析与展示平台之间无线通讯所需的接口；

所述的数据采集组件与数据通信组件之间为单工通信，数据通信组件与数据处理平台之间为双工通信；

所述的数据分析与展示平台包括火情参数计算单元、火灾态势评估单元、火灾态势展示单元，其中：火情参数计算单元根据所得到的数据计算过火面积、火线推移速度；火灾态势评估单元根据火情参数计算单元计算得到的过火面积、火线推移速度，评估 当前火灾发展的等级，并推测未来一段时间内火灾态势的变化情况；火灾态势展示单元将当前的火线所处位置可视化展示，并根据接收的数据实时更新火线位置；

所述的数据分析与展示平台中，火情参数计算单元首先判断在一个连续的时间段(t0，t1， t2，......，tv)内，当t0时刻数据通信组件接收到的数据为(IDp，γp，(x，y)),p＞0,且在之后 的连续时刻t1、t2直到tv，数据通信组件一直没有接收到索引号为IDp对应的数据采集组件 所发送的数据，即认为该数据通信组件所对应的子区域Mp处有火线经过，然后火情参数计 算单元再根据所得到的数据计算过火面积、火线推移速度；当索引号为IDp对应的数据采集组件在前述连续时间段内数据传输中断，但该数据采集 组件周围装置的数据通信仍处于正常状态，则认为索引号为IDp对应的数据采集组件自身 损坏，火线并没有经过该数据采集组件所在区域。