本發明涉及森林防火，尤其涉及一種山區森林防火預警方法及系統。
背景技術：
1、隨著氣候變化加劇、森林資源增多及人為活動的頻繁，火災發生的概率和嚴重性也在不斷增加。目前，森林防火預警技術正在快速發展，主要依賴于遙感、物聯網、大數據和人工智能等先進技術。通過衛星遙感和無人機監測，能夠實時獲取森林火險指數、氣象數據和火災發生的前兆信息。同時，物聯網設備，如溫濕度傳感器和煙霧探測器，能夠在森林中實現精準監測。
2、現有的森林防火預警方法大多采用無人機巡邏，通過實時采集森林區域的信息及環境數據，利用這些數據來規劃無人機的巡視路線。無人機根據預定路線在森林區域內進行巡查，確保對火災易發區域進行頻繁的監控。在巡視過程中，無人機通過各種傳感器采集環境數據，如溫濕度、煙霧、氣體成分等，隨后將這些數據實時傳輸到信息處理平臺。平臺對數據進行分析處理，識別火災風險并根據處理結果發出預警信息。此外，系統還會根據火災易發程度和巡視需求的不同，動態調整無人機的巡視頻率和路徑。
3、例如公開號為：cn104217526a的發明專利公開的一種火災預警方法及防火隔離方法，包括：利用火焰探測單元探測火焰中特定波段的紫外線所發出的脈沖量及持續發生時間；當所述火焰探測單元探測到的火焰中特定波段的紫外線所發出的脈沖量及持續發生時間達到預定值時，喚醒系統進入工作狀態并輸出預警信號。防火隔離方法包括：當所述火焰探測單元探測到的火焰中特定波段的紫外線所發出的脈沖量及持續發生時間達到預定值并喚醒系統進入工作狀態后，利用噴灑單元的自動定向控制噴嘴向火情方位噴灑水系滅火劑，形成防火隔離帶，以阻止火災的蔓延。
4、例如公開號為：cn118522109a的發明專利公開的一種森林防火預警方法及裝置，包括：利用森林區域的信息以及各個區域臨時停放平臺的環境信息采集單元實時地將采集的信息規劃出無人機的巡視路線；無人機根據規劃出來的巡視路線飛行巡視，獲取巡視信息并傳遞到信息處理平臺中處理后的信息傳遞到后臺處理器中；后臺信息處理器根據接收的信息發出預警信息。將森林劃分成多個不同等級的火災易發生區域，根據易發程度的等級規劃處巡視路線，巡視路線中火災等級越高巡查越頻繁，做到針對性的巡視，提升火災預警巡視的效率，停放平臺更好的為巡視的無人機提供停放地點，以及巡視路徑過程中臨時提供停放地點，及時的為無人機補充電能，延長無人機巡視的路線長度。
5、但本技術在實現本技術實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：
6、現有技術中，濃霧天氣會衰減光信號和紫外線輻射，導致光學傳感器和紫外線探測器的檢測能力下降，從而限制無人機視覺和紅外傳感器的視距，影響巡查過程中的數據采集和火源識別。綜上所述，存在濃霧天氣條件下，無法有效識別火災風險的問題。
技術實現思路
1、鑒于上述存在的問題，提出了本發明。
2、因此，本發明所要解決的問題在于：現有技術中，濃霧天氣會衰減光信號和紫外線輻射，導致光學傳感器和紫外線探測器的檢測能力下降，存在濃霧天氣條件下，無法有效識別火災風險的問題。
3、為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種山區森林防火預警方法，其包括以下步驟：獲取人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據；通過高溫識別設備對森林進行實時監測，得到森林溫度分布圖，根據森林溫度分布圖分析高溫火情指數，所述高溫火情指數用于反映森林所在區域在高溫情況下存在火情的概率，若高溫火情指數高于高溫火情閾值，則進行高溫火情預警，若高溫火情指數不高于高溫火情閾值，則不進行高溫火情預警；對森林溫度分布圖中溫度不高于設定溫度閾值的區域，獲取當前氣象監測信息，并判斷當前森林所在區域有沒有霧，若當前森林所在區域有霧，則使用高清透霧成像設備對森林進行實時監測，獲取森林監測圖像；基于森林溫度分布圖、森林監測圖像、人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據，分析霧天火情指數，所述霧天火情指數用于反映森林所在區域在霧天情況下存在火情的概率，若霧天火情指數高于霧天火情閾值，則進行霧天火情預警，若霧天火情指數不高于霧天火情閾值，則不進行霧天火情預警；若當前森林所在區域沒有霧，則通過視頻監控設備對森林進行實時監測，獲取森林監控視頻；基于森林溫度分布圖、森林監控視頻、人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據，分析晴天火情指數，所述晴天火情指數用于反映森林所在區域在晴天情況下存在火情的概率，若晴天火情指數高于晴天火情閾值，則進行晴天火情預警，若晴天火情指數不高于晴天火情閾值，則不進行晴天火情預警。
4、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述高溫火情指數的具體獲取方式為：從森林溫度分布圖中提取高溫火情威脅數據，所述高溫火情威脅數據包括：溫度峰值、溫度峰值所在區域的最大溫度梯度、溫度峰值持續時長、溫度峰值所在區域的等高線密度；對高溫火情威脅數據進行預處理；通過客觀賦權法獲取高溫火情威脅數據對于高溫火情指數的威脅因子；基于高溫火情威脅數據和威脅因子，通過高溫火情指數公式得出高溫火情指數。
5、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述高溫火情指數公式為：
6、
7、式中，hii為第i個溫度峰值對應的高溫火情指數，為第i個溫度峰值，為溫度允許最大峰值，為第i個溫度峰值所在區域的最大溫度梯度，為允許溫度梯度，為第i個溫度峰值持續時長，為溫度峰值允許持續時長，μi為第i個溫度峰值所在區域的等高線密度，μavg為森林所在區域的等高線平均密度，ε1為溫度峰值比對于hii的威脅因子，ε2為溫度梯度比對于hii的威脅因子，ε3為等高線密度比對于hii的威脅因子。
8、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述霧天火情指數的具體獲取方式為：從森林溫度分布圖中提取溫度峰值對應的第一位置標簽、溫度峰值；從森林監測圖像提取出圖像采集第二位置標簽、火源概率判別結果、霧天最低能見度；將第一位置標簽與第二位置標簽進行位置匹配，得出火源位置標簽；從人工巡邏軌跡數據中提取出第三位置標簽；從人工巡邏監測數據中提取出第四位置標簽、樹種易燃等級；將第三位置標簽和第四位置標簽進行位置匹配，得出巡邏位置標簽；統計火源位置標簽最近的巡邏位置標簽，記為參照位置標簽；將火源位置標簽對應的溫度峰值、火源概率判別結果、霧天最低能見度以及參照位置標簽對應的樹種易燃等級，記為霧天火情威脅數據；對霧天火情威脅數據進行預處理；通過客觀賦權法獲取霧天火情威脅數據對于霧天火情指數的威脅因子；基于霧天火情威脅數據及其威脅因子，通過霧天火情指數公式得出霧天火情指數。
9、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述霧天火情指數公式為：
10、
11、式中，fik為第k個火源位置標簽對應的霧天火情指數，為第k個火源位置標簽對應的溫度峰值，fpk為第k個火源位置標簽的火源概率判別結果，fck為第k個火源位置標簽的霧天最低能見度，frk為第k個火源位置標簽對應參照位置標簽的樹種易燃等級，δ1為對于fik的威脅因子，δ2為fpk對于fik的威脅因子，δ3為frk對于fik的威脅因子，δ4為fck對于fik的威脅因子。
12、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述霧天火情預警具體指：當存在某個火源位置標簽的霧天火情指數高于霧天火情閾值，則對該火源位置標簽的霧天火情指數繼續追蹤，若霧天火情指數不再增高，則立即通知距離火源位置標簽最近的巡邏人員對火源進行查驗，若巡邏人員確認火情，則立即報警；若霧天火情指數持續增高，則直接報警。
13、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述晴天火情指數的具體獲取方式為：從森林溫度分布圖中提取溫度峰值對應的第一定位標簽、溫度峰值；從森林監控視頻提取出視頻采集第二定位標簽、火源識別結果、易燃植被堆積面積；將第一定位標簽與第二定位標簽進行定位匹配，得出火源定位標簽；從人工巡邏軌跡數據中提取出第三定位標簽；從人工巡邏監測數據中提取出第四定位標簽、樹種易燃等級、林間空氣濕度；將第三定位標簽和第四定位標簽進行定位匹配，得出巡邏定位標簽；統計火源定位標簽最近的巡邏定位標簽，記為參照定位標簽；將火源定位標簽對應的溫度峰值、火源識別結果、易燃植被堆積面積以及參照定位標簽對應的樹種易燃等級、林間空氣濕度，記為晴天火情威脅數據；對晴天火情威脅數據進行預處理；通過客觀賦權法獲取晴天火情威脅數據對于晴天火情指數的威脅因子；基于晴天火情威脅數據及其威脅因子，通過晴天火情指數公式得出晴天火情指數。
14、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述晴天火情指數公式為：
15、
16、式中，sig為第g個火源定位標簽對應的晴天火情指數，為第g個火源定位標簽對應的溫度峰值，spg為第g個火源定位標簽的火源識別結果，sdg為第g個火源定位標簽的易燃植被堆積面積，frg為第g個火源定位標簽對應參照定位標簽的樹種易燃等級，hwg為第g個火源定位標簽對應參照定位標簽的林間空氣濕度，ω1為對于sig的威脅因子，ω2為spg對于sig的威脅因子，ω3為sdg*frg對于sig的威脅因子，ω4為hwg對于sig的威脅因子。
17、作為本發明所述一種山區森林防火預警方法的一種優選方案，其中：所述晴天火情預警具體指：當存在某個火源位置標簽的晴天火情指數高于晴天火情閾值，則對該火源位置標簽的晴天火情指數繼續追蹤，若晴天火情指數不再增高，則立即通知距離火源位置標簽最近的巡邏人員對火源進行查驗，若巡邏人員確認火情，則立即報警；若晴天火情指數持續增高，則直接報警。
18、本發明的另外一個目的是提供一種山區森林防火預警系統，此系統可用于實現在霧天結合人工巡邏結果和高清透霧成像設備采集的森林監測圖像分析出霧天火情的概率。
19、為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種用于實現山區森林防火預警方法的系統，包括：巡邏數據獲取模塊、高溫火情預警模塊、霧天火情預警模塊、晴天火情預警模塊；其中，所述巡邏數據獲取模塊，用于獲取人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據；所述高溫火情預警模塊，用于通過高溫識別設備對森林進行實時監測，得到森林溫度分布圖，根據森林溫度分布圖分析高溫火情指數，所述高溫火情指數用于反映森林所在區域在高溫情況下存在火情的概率，若高溫火情指數高于高溫火情閾值，則進行高溫火情預警，若高溫火情指數不高于高溫火情閾值，則不進行高溫火情預警；所述霧天火情預警模塊，用于對森林溫度分布圖中溫度不高于設定溫度閾值的區域，獲取當前氣象監測信息，并判斷當前森林所在區域有沒有霧，若當前森林所在區域有霧，則使用高清透霧成像設備對森林進行實時監測，獲取森林監測圖像；基于森林溫度分布圖、森林監測圖像、人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據，分析霧天火情指數，所述霧天火情指數用于反映森林所在區域在霧天情況下存在火情的概率，若霧天火情指數高于霧天火情閾值，則進行霧天火情預警，若霧天火情指數不高于霧天火情閾值，則不進行霧天火情預警所述晴天火情預警模塊，用于若當前森林所在區域沒有霧，則通過視頻監控設備對森林進行實時監測，獲取森林監控視頻；基于森林溫度分布圖、森林監控視頻、人工巡邏軌跡數據和人工巡邏監測數據，分析晴天火情指數，所述晴天火情指數用于反映森林所在區域在晴天情況下存在火情的概率，若晴天火情指數高于晴天火情閾值，則進行晴天火情預警，若晴天火情指數不高于晴天火情閾值，則不進行晴天火情預警。
20、本發明有益效果為：本發明通過在霧天結合人工巡邏結果和高清透霧成像設備采集的森林監測圖像，從而分析出霧天火情的概率，進而實現了在霧天情況下判斷存在火情的概率，有效解決了現有技術中濃霧天氣條件下，無法有效識別火災風險的問題。
21、本發明通過將火源定位標簽與巡邏定位標簽相結合，達到快速識別出火源附近的巡邏人員，從而在火災發生時迅速調配最近的巡邏力量前往現場進行查驗，極大地縮短了從發現火情到響應的時間，進而提高火災應急響應的效率和準確性。
22、本發明通過對火源的精準追蹤和實時監控火情變化，能夠及時捕捉到霧天火情指數的任何異常波動，當監測到霧天火情指數超過預設霧天火情閾值時，迅速啟動預警，進而極大提高了火災的發現和處理效率，有效防止火勢的蔓延。