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森林防火移動(dòng)助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)

文檔作者：宋娟① 費(fèi)海強(qiáng)② 文檔來(lái)源： ①安徽省經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 ②安徽粵信網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)： 174 1	更新時(shí)間： 2021年11月21日
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內(nèi)燃機(jī)與配件
0 引言
在多年從事林業(yè)行業(yè)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的
軟件系統(tǒng)多為桌面應(yīng)用軟件或者基于網(wǎng)絡(luò)的web 系統(tǒng)，
桌面程序提供大運(yùn)算量和大存儲(chǔ)量的功能，web 系統(tǒng)則
提供多線程和體現(xiàn)共享性的功能；在林業(yè)部門(mén)日常的工
作中，經(jīng)常需要行走于野外和組織火場(chǎng)撲火工作，外業(yè)工
作的人員只能通過(guò)電話或者對(duì)講機(jī)進(jìn)行交流和信息傳
遞，無(wú)法將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的傳輸。本文中的森林
防火移動(dòng)助手系統(tǒng)，在林業(yè)人員在野外調(diào)查和火場(chǎng)撲火
時(shí)，解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的數(shù)據(jù)與指揮中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行
交互的問(wèn)題。通過(guò)智能手機(jī)便攜移動(dòng)的特性，迅速準(zhǔn)確的
將前端信息回傳至后臺(tái)數(shù)據(jù)中心，讓指揮中心第一時(shí)間
獲取現(xiàn)場(chǎng)的最新資料，并提高信息的可靠性和時(shí)效性，降
低災(zāi)害的蔓延，減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失，為決策指揮提供
了寶貴的數(shù)據(jù)來(lái)源。
在撲火現(xiàn)場(chǎng)，撲火人員在煙霧彌漫的火場(chǎng)中，行進(jìn)的
路線和位置很難通過(guò)肉眼觀察到，通過(guò)對(duì)講設(shè)備和電話
往往不能確切的描述出實(shí)際的位置，撲火人員對(duì)撲火的
周邊危險(xiǎn)環(huán)境也不能很清楚的了解，如高壓線路或是險(xiǎn)
要地段。
本文中的森林防火移動(dòng)助手具備GPS 功能，通過(guò)實(shí)
時(shí)的位置信息與危險(xiǎn)環(huán)境因素的GIS 數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以對(duì)
周邊的環(huán)境進(jìn)行展示，能夠?qū)浠鹑藛T給予安全提示。后
端指揮部通過(guò)前端移動(dòng)設(shè)備回傳的經(jīng)緯度位置信息，對(duì)撲
火隊(duì)伍的行徑進(jìn)行跟蹤和掌握，結(jié)合全局的火情，對(duì)撲火
隊(duì)伍進(jìn)行有效的指揮。
1 相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介
1.1 森林防火中GPS 技術(shù)的使用
GPS（Global Positioning System）全稱為全球衛(wèi)星定位
系統(tǒng)，隨著伽利略計(jì)劃的逐步實(shí)施，GPS 的定位將更加準(zhǔn)
確和安全?，F(xiàn)在GPS 的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，已被各行各業(yè)
應(yīng)用在日常的工作當(dāng)中，GPS 可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間
進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，全球地面覆蓋，功能多，精度高。
在森林防火應(yīng)用中，GPS 進(jìn)行火場(chǎng)定位，火場(chǎng)布兵，
火場(chǎng)測(cè)面積，火災(zāi)損失計(jì)算，精確度高，安全性強(qiáng)，能夠?qū)?
時(shí)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)定火險(xiǎn)位置和范圍，為防火指揮部門(mén)
提供火災(zāi)依據(jù)。［1］。GPS 技術(shù)可以大大提高信息的可靠性
和及時(shí)性，可以直觀地反映單點(diǎn)個(gè)體在地理上的位置信
息，實(shí)時(shí)地傳輸行徑軌跡。在與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互中，
移動(dòng)端可以獲取位置信息、行徑方向、運(yùn)動(dòng)速度和海拔高
度等數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器端，提供指
揮人員決策監(jiān)控。移動(dòng)設(shè)備可以對(duì)火場(chǎng)的火點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，
對(duì)起火的火線進(jìn)行繪制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于移動(dòng)設(shè)備并同時(shí)回
傳至服務(wù)器。
1.2 4G 網(wǎng)絡(luò)與WebService 技術(shù)的結(jié)合
無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是搭建移動(dòng)端和服務(wù)器端的橋梁，現(xiàn)如今
4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國(guó)，在中東部等發(fā)達(dá)地區(qū)，基本上達(dá)到
無(wú)盲區(qū)。
目前的4G 網(wǎng)絡(luò)，森林防火移動(dòng)助手系統(tǒng)，已可以實(shí)
現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的圖片文件通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸至服務(wù)器端。移
動(dòng)端通過(guò)內(nèi)置的攝像設(shè)備或是其它攝像設(shè)備，可以將現(xiàn)場(chǎng)
情況的圖片附加位置信息和描述信息同時(shí)傳輸?shù)街行姆?
務(wù)器提供指揮系統(tǒng)調(diào)用。
WebService 提供了移動(dòng)設(shè)備回傳數(shù)據(jù)至服務(wù)器端的
數(shù)據(jù)接口，基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)端的設(shè)備可以通過(guò)訪問(wèn)
WebService，將現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸至后臺(tái)，也可以通過(guò)
WebService 服務(wù)獲取經(jīng)過(guò)后臺(tái)處理完畢的數(shù)據(jù)或者命令。
火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的位置數(shù)據(jù)可以通過(guò)不同頻率發(fā)送至服務(wù)
器，通過(guò)服務(wù)端指揮系統(tǒng)對(duì)坐標(biāo)在電子地圖上的標(biāo)繪，可
以試試監(jiān)視撲火隊(duì)伍的位置和狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)的移動(dòng)設(shè)備也可
以通過(guò)WebService 接口，實(shí)時(shí)的上傳火場(chǎng)的圖像和坐標(biāo)，
指揮中心對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行了解。
利用4G 網(wǎng)絡(luò)的短信功能，指揮部可以向移動(dòng)端發(fā)送
指揮命令，同樣，移動(dòng)端設(shè)備也可以通過(guò)4G 網(wǎng)絡(luò)，向指揮
中心發(fā)送文字信息進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況匯報(bào)，讓指揮人員可以快
速獲取前端人員的信息和要求。前端人員和指揮中心的交
互信息可以形成現(xiàn)場(chǎng)的火險(xiǎn)檔案，為今后的火災(zāi)指揮提供
歷史信息。
1.3 移動(dòng)端GIS 與GPS 的技術(shù)結(jié)合
移動(dòng)端中嵌入了GIS 平臺(tái)，可以通過(guò)獲取移動(dòng)端的
GPS 數(shù)據(jù)，對(duì)附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，如森林植被，水系、道
路和危險(xiǎn)要素等，同時(shí)在災(zāi)后統(tǒng)計(jì)中，通過(guò)移動(dòng)端的GIS
平臺(tái)，可以對(duì)過(guò)火面積進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，并可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)
——————————————————————— 作者簡(jiǎn)介:宋娟（1980-），女，安徽亳州人，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，主要
研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)分析、移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)和數(shù)據(jù)挖掘；費(fèi)海
強(qiáng)（1979-），男，浙江溫州人，本科，工程師，主要研究方
向?yàn)榍度胧綉?yīng)用開(kāi)發(fā)、圖形圖像處理、數(shù)據(jù)挖掘。
森林防火移動(dòng)助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)
宋娟①：費(fèi)海強(qiáng)②
（①安徽省經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，合肥230027；②安徽粵信網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有限公司，合肥230088）
摘要:介紹了一種基于智能手機(jī)、GPS、GIS、4G 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的林業(yè)森林防火軟件的設(shè)計(jì)思想和具體實(shí)現(xiàn)。使用外置的藍(lán)牙GPS
或內(nèi)置GPS 裝置獲取定位信息，在智能手機(jī)中的GIS 系統(tǒng)進(jìn)行地圖標(biāo)繪，通過(guò)手機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)回傳火場(chǎng)位置信息和圖文信息到中心服
務(wù)器，中心指揮系統(tǒng)對(duì)回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和保存，同時(shí)回傳指令數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)至智能手機(jī)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)端和服務(wù)器數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交
互，智能手機(jī)作為數(shù)據(jù)源的前端進(jìn)行調(diào)查勘測(cè)和林火數(shù)據(jù)收集，指揮系統(tǒng)對(duì)終端回傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、分析和遠(yuǎn)程決策等功能。
關(guān)鍵詞:PDA；GIS；GSM；嵌入式應(yīng)用；森林防火
·126·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
注起火點(diǎn)和測(cè)量火損面積，描繪過(guò)火線，標(biāo)注過(guò)火林木種
類、受損情況等。
現(xiàn)場(chǎng)人員在火場(chǎng)中由于火勢(shì)和煙霧的原因，通常不能
正確判斷地勢(shì)危險(xiǎn)區(qū)域或是危險(xiǎn)源。結(jié)合GPS 和GIS 軟
件，可以對(duì)所在撲火區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)提示，如高壓線區(qū)域、易
燃易爆區(qū)域和險(xiǎn)要地勢(shì)區(qū)域，設(shè)置GIS 軟件中的緩沖查詢
半徑，可以在所在地點(diǎn)的半徑區(qū)域內(nèi)，檢索GIS 圖層中的
相關(guān)數(shù)據(jù)，在接近危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)給予警報(bào)和提醒。
在森林防火災(zāi)損統(tǒng)計(jì)中，火場(chǎng)部分區(qū)域往往不可到達(dá)
或是無(wú)法準(zhǔn)確的繪制邊界，僅通過(guò)GPS 記錄軌跡往往不
能準(zhǔn)確的判斷GPS 的偏移量，結(jié)合嵌入式GIS，疊加所在
火場(chǎng)的小班圖層，能夠校驗(yàn)GPS 的偏移，修正經(jīng)緯度數(shù)
據(jù)；在不可達(dá)到區(qū)域，可以通過(guò)在原有圖層數(shù)據(jù)中現(xiàn)場(chǎng)繪
制或是對(duì)坡勾繪的方式，閉合火場(chǎng)受損區(qū)域邊界。
2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)合了GPS、智能手機(jī)、4G 網(wǎng)絡(luò)與WebService，
架構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和的傳輸交互平臺(tái)。結(jié)合了無(wú)線
網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備，利用了其移動(dòng)方便，傳輸數(shù)據(jù)及時(shí)的特
點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
2.1.1 硬件與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖1
GPS 通過(guò)衛(wèi)星實(shí)時(shí)獲取位置信息、方向、行進(jìn)速度等
信息，通過(guò)智能手機(jī)的無(wú)線傳輸，訪問(wèn)WebService 服務(wù)，
回傳數(shù)據(jù)至中心服務(wù)器，并且提供其他指揮軟件的使用和
數(shù)據(jù)訪問(wèn)，服務(wù)器通過(guò)防火和傳輸加密進(jìn)行安全通訊。
2.1.2 軟件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
圖2
軟件提供信息傳輸、電子地圖和系統(tǒng)設(shè)置三個(gè)大功
能，三大模塊的功能介紹如下：
①信息傳輸模塊提供文本信息傳輸和圖片信息的上
傳功能，并接收由服務(wù)器回傳的數(shù)據(jù)；
②電子地圖提供地圖顯示，與GPS 數(shù)據(jù)結(jié)合，疊加圖
層數(shù)據(jù)，地圖放大縮小等基本操作，用戶可以標(biāo)繪火點(diǎn)、火
線、火面數(shù)據(jù)，標(biāo)繪數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，危險(xiǎn)源提醒，查詢其他
客戶端位置等功能；
③系統(tǒng)設(shè)置模塊提供撲火隊(duì)伍編號(hào)設(shè)置，與服務(wù)器端
保持識(shí)別ID 一致，設(shè)置GPS 串口號(hào)和波特率值，設(shè)置緊
急呼救號(hào)碼等功能。
2.2 WebService 數(shù)據(jù)交互
WebService 提供了如下接口：
2.2.1 獲取隊(duì)伍編號(hào)
移動(dòng)設(shè)備綁定手機(jī)號(hào)碼和設(shè)備硬件號(hào)，通過(guò)接口識(shí)別
本次撲火任務(wù)中參加行動(dòng)的手機(jī)號(hào)碼，通過(guò)手機(jī)號(hào)關(guān)聯(lián)，
形成對(duì)應(yīng)關(guān)系，移動(dòng)端通過(guò)手機(jī)號(hào)碼獲取服務(wù)端的火場(chǎng)編
號(hào)和隊(duì)伍編號(hào)。
2.2.2 火場(chǎng)數(shù)據(jù)回傳
移動(dòng)設(shè)備通過(guò)錄入火場(chǎng)的相關(guān)信息，由GPS 獲取的
經(jīng)緯度坐標(biāo)、方位角、速度和當(dāng)前時(shí)間等數(shù)據(jù)，回傳至服務(wù)
器端，同時(shí)回傳當(dāng)前設(shè)備的號(hào)碼，提供指揮中心程序進(jìn)行
調(diào)用和顯示，形成一條路線軌跡。
2.2.3 現(xiàn)場(chǎng)圖片回傳
移動(dòng)設(shè)備通過(guò)拍攝火場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)照片，由回傳接口進(jìn)行數(shù)
據(jù)上傳，移動(dòng)端將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制字節(jié)的數(shù)組流，
回傳圖片數(shù)據(jù)至服務(wù)端，服務(wù)端通過(guò)FileStream 類進(jìn)行流
文件轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成圖片文件，存儲(chǔ)于服務(wù)器中。
2.2.4 GPS 解析
移動(dòng)端連接藍(lán)牙GPS 或者設(shè)備中的GPS，通過(guò)模擬
串口獲取GPS 硬件中回傳的數(shù)據(jù)字符，根據(jù)NMEA 協(xié)議，
解析出經(jīng)度、緯度、方位角、速度、時(shí)間和海拔高度等，實(shí)現(xiàn)
當(dāng)前位置等信息的獲取，提供移動(dòng)端使用并回傳數(shù)據(jù)。
3 結(jié)論與展望
在森林防火工作中，第一時(shí)間獲取火場(chǎng)的信息尤為
重要，迅速的將火場(chǎng)信息和撲火隊(duì)伍信息回傳，信息的
標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化，將為贏得撲火時(shí)間和正確指揮撲火工
作帶來(lái)非常重要的作用。隨著移動(dòng)端設(shè)備硬件性能的進(jìn)
一步提高，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度更加迅速，森林防火移
動(dòng)助手讓原先傳統(tǒng)的森林防火工作變得更加高效、安全
和準(zhǔn)確。移動(dòng)設(shè)備的便攜性、及時(shí)性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)在
林業(yè)的行業(yè)應(yīng)用將越來(lái)越廣泛，也將會(huì)扮演著越來(lái)越重
要的角色。
隨著移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用的大力發(fā)展，移動(dòng)端的應(yīng)用將會(huì)成
為一個(gè)新的應(yīng)用方向，視頻和音頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸也將成
為現(xiàn)實(shí)，大數(shù)據(jù)量的傳輸和交互也會(huì)在瞬間完成。移動(dòng)端
的設(shè)備成為我們?cè)谌粘９ぷ魃钪械囊苿?dòng)電腦和數(shù)據(jù)移
動(dòng)終端。
參考文獻(xiàn):
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·127·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)

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