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森林防火移動助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實現(xiàn)

文檔作者：宋娟① 費海強(qiáng)② 文檔來源： 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		點擊數(shù)：	更新時間： 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)，
桌面程序提供大運算量和大存儲量的功能，web 系統(tǒng)則
提供多線程和體現(xiàn)共享性的功能；在林業(yè)部門日常的工
作中，經(jīng)常需要行走于野外和組織火場撲火工作，外業(yè)工
作的人員只能通過電話或者對講機(jī)進(jìn)行交流和信息傳
遞，無法將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化的傳輸。本文中的森林
防火移動助手系統(tǒng)，在林業(yè)人員在野外調(diào)查和火場撲火
時，解決了現(xiàn)場實際情況的數(shù)據(jù)與指揮中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行
交互的問題。通過智能手機(jī)便攜移動的特性，迅速準(zhǔn)確的
將前端信息回傳至后臺數(shù)據(jù)中心，讓指揮中心第一時間
獲取現(xiàn)場的最新資料，并提高信息的可靠性和時效性，降
低災(zāi)害的蔓延，減少人員和財產(chǎn)的損失，為決策指揮提供
了寶貴的數(shù)據(jù)來源。
在撲火現(xiàn)場，撲火人員在煙霧彌漫的火場中，行進(jìn)的
路線和位置很難通過肉眼觀察到，通過對講設(shè)備和電話
往往不能確切的描述出實際的位置，撲火人員對撲火的
周邊危險環(huán)境也不能很清楚的了解，如高壓線路或是險
要地段。
本文中的森林防火移動助手具備GPS 功能，通過實
時的位置信息與危險環(huán)境因素的GIS 數(shù)據(jù)相結(jié)合，可以對
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
端指揮部通過前端移動設(shè)備回傳的經(jīng)緯度位置信息，對撲
火隊伍的行徑進(jìn)行跟蹤和掌握，結(jié)合全局的火情，對撲火
隊伍進(jìn)行有效的指揮。
1 相關(guān)技術(shù)簡介
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)，隨著伽利略計劃的逐步實施，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、任何時間
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)行火場定位，火場布兵，
火場測面積，火災(zāi)損失計算，精確度高，安全性強(qiáng)，能夠?qū)?
時、快速、準(zhǔn)確地測定火險位置和范圍，為防火指揮部門
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
和及時性，可以直觀地反映單點個體在地理上的位置信
息，實時地傳輸行徑軌跡。在與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互中，
移動端可以獲取位置信息、行徑方向、運動速度和海拔高
度等數(shù)據(jù)，通過無線網(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。移動設(shè)備可以對火場的火點進(jìn)行標(biāo)注，
對起火的火線進(jìn)行繪制，數(shù)據(jù)存儲于移動設(shè)備并同時回
傳至服務(wù)器。
1.2 4G 網(wǎng)絡(luò)與WebService 技術(shù)的結(jié)合
無線網(wǎng)絡(luò)是搭建移動端和服務(wù)器端的橋梁，現(xiàn)如今
4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國，在中東部等發(fā)達(dá)地區(qū)，基本上達(dá)到
無盲區(qū)。
目前的4G 網(wǎng)絡(luò)，森林防火移動助手系統(tǒng)，已可以實
現(xiàn)現(xiàn)場的圖片文件通過移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸至服務(wù)器端。移
動端通過內(nèi)置的攝像設(shè)備或是其它攝像設(shè)備，可以將現(xiàn)場
情況的圖片附加位置信息和描述信息同時傳輸?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，基于移動網(wǎng)絡(luò)，移動端的設(shè)備可以通過訪問
WebService，將現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)傳輸至后臺，也可以通過
WebService 服務(wù)獲取經(jīng)過后臺處理完畢的數(shù)據(jù)或者命令。
火災(zāi)現(xiàn)場的位置數(shù)據(jù)可以通過不同頻率發(fā)送至服務(wù)
器，通過服務(wù)端指揮系統(tǒng)對坐標(biāo)在電子地圖上的標(biāo)繪，可
以試試監(jiān)視撲火隊伍的位置和狀態(tài)?，F(xiàn)場的移動設(shè)備也可
以通過WebService 接口，實時的上傳火場的圖像和坐標(biāo)，
指揮中心對現(xiàn)場情況進(jìn)行了解。
利用4G 網(wǎng)絡(luò)的短信功能，指揮部可以向移動端發(fā)送
指揮命令，同樣，移動端設(shè)備也可以通過4G 網(wǎng)絡(luò)，向指揮
中心發(fā)送文字信息進(jìn)行現(xiàn)場情況匯報，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)場的火險檔案，為今后的火災(zāi)指揮提供
歷史信息。
1.3 移動端GIS 與GPS 的技術(shù)結(jié)合
移動端中嵌入了GIS 平臺，可以通過獲取移動端的
GPS 數(shù)據(jù)，對附近的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，如森林植被，水系、道
路和危險要素等，同時在災(zāi)后統(tǒng)計中，通過移動端的GIS
平臺，可以對過火面積進(jìn)行精準(zhǔn)測量，并可以進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)
——————————————————————— 作者簡介:宋娟（1980-），女，安徽亳州人，本科，助理實驗師，主要
研究方向為數(shù)據(jù)分析、移動設(shè)備開發(fā)和數(shù)據(jù)挖掘；費海
強(qiáng)（1979-），男，浙江溫州人，本科，工程師，主要研究方
向為嵌入式應(yīng)用開發(fā)、圖形圖像處理、數(shù)據(jù)挖掘。
森林防火移動助手系統(tǒng)在森林防火中的應(yīng)用及實現(xiàn)
宋娟①：費海強(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)計思想和具體實現(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，通過手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)回傳火場位置信息和圖文信息到中心服
務(wù)器，中心指揮系統(tǒng)對回傳數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和保存，同時回傳指令數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)至智能手機(jī)，實現(xiàn)移動端和服務(wù)器數(shù)據(jù)實時交
互，智能手機(jī)作為數(shù)據(jù)源的前端進(jìn)行調(diào)查勘測和林火數(shù)據(jù)收集，指揮系統(tǒng)對終端回傳的數(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·
萬方數(shù)據(jù)
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
注起火點和測量火損面積，描繪過火線，標(biāo)注過火林木種
類、受損情況等。
現(xiàn)場人員在火場中由于火勢和煙霧的原因，通常不能
正確判斷地勢危險區(qū)域或是危險源。結(jié)合GPS 和GIS 軟
件，可以對所在撲火區(qū)域進(jìn)行危險提示，如高壓線區(qū)域、易
燃易爆區(qū)域和險要地勢區(qū)域，設(shè)置GIS 軟件中的緩沖查詢
半徑，可以在所在地點的半徑區(qū)域內(nèi)，檢索GIS 圖層中的
相關(guān)數(shù)據(jù)，在接近危險區(qū)域時給予警報和提醒。
在森林防火災(zāi)損統(tǒng)計中，火場部分區(qū)域往往不可到達(dá)
或是無法準(zhǔn)確的繪制邊界，僅通過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
火場的小班圖層，能夠校驗GPS 的偏移，修正經(jīng)緯度數(shù)
據(jù)；在不可達(dá)到區(qū)域，可以通過在原有圖層數(shù)據(jù)中現(xiàn)場繪
制或是對坡勾繪的方式，閉合火場受損區(qū)域邊界。
2 系統(tǒng)功能實現(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)成一個現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和的傳輸交互平臺。結(jié)合了無線
網(wǎng)絡(luò)的移動設(shè)備，利用了其移動方便，傳輸數(shù)據(jù)及時的特
點，實現(xiàn)了準(zhǔn)確、實時和靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
2.1.1 硬件與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖1
GPS 通過衛(wèi)星實時獲取位置信息、方向、行進(jìn)速度等
信息，通過智能手機(jī)的無線傳輸，訪問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，服務(wù)器通過防火和傳輸加密進(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、火
線、火面數(shù)據(jù)，標(biāo)繪數(shù)據(jù)實時上傳，危險源提醒，查詢其他
客戶端位置等功能；
③系統(tǒng)設(shè)置模塊提供撲火隊伍編號設(shè)置，與服務(wù)器端
保持識別ID 一致，設(shè)置GPS 串口號和波特率值，設(shè)置緊
急呼救號碼等功能。
2.2 WebService 數(shù)據(jù)交互
WebService 提供了如下接口：
2.2.1 獲取隊伍編號
移動設(shè)備綁定手機(jī)號碼和設(shè)備硬件號，通過接口識別
本次撲火任務(wù)中參加行動的手機(jī)號碼，通過手機(jī)號關(guān)聯(lián)，
形成對應(yīng)關(guān)系，移動端通過手機(jī)號碼獲取服務(wù)端的火場編
號和隊伍編號。
2.2.2 火場數(shù)據(jù)回傳
移動設(shè)備通過錄入火場的相關(guān)信息，由GPS 獲取的
經(jīng)緯度坐標(biāo)、方位角、速度和當(dāng)前時間等數(shù)據(jù)，回傳至服務(wù)
器端，同時回傳當(dāng)前設(shè)備的號碼，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)場圖片回傳
移動設(shè)備通過拍攝火場現(xiàn)場照片，由回傳接口進(jìn)行數(shù)
據(jù)上傳，移動端將圖像數(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FileStream 類進(jìn)行流
文件轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成圖片文件，存儲于服務(wù)器中。
2.2.4 GPS 解析
移動端連接藍(lán)牙GPS 或者設(shè)備中的GPS，通過模擬
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、時間和海拔高度等，實現(xiàn)
當(dāng)前位置等信息的獲取，提供移動端使用并回傳數(shù)據(jù)。
3 結(jié)論與展望
在森林防火工作中，第一時間獲取火場的信息尤為
重要，迅速的將火場信息和撲火隊伍信息回傳，信息的
標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化，將為贏得撲火時間和正確指揮撲火工
作帶來非常重要的作用。隨著移動端設(shè)備硬件性能的進(jìn)
一步提高，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度更加迅速，森林防火移
動助手讓原先傳統(tǒng)的森林防火工作變得更加高效、安全
和準(zhǔn)確。移動設(shè)備的便攜性、及時性和準(zhǔn)確性的特點在
林業(yè)的行業(yè)應(yīng)用將越來越廣泛，也將會扮演著越來越重
要的角色。
隨著移動互聯(lián)應(yīng)用的大力發(fā)展，移動端的應(yīng)用將會成
為一個新的應(yīng)用方向，視頻和音頻數(shù)據(jù)的實時傳輸也將成
為現(xiàn)實，大數(shù)據(jù)量的傳輸和交互也會在瞬間完成。移動端
的設(shè)備成為我們在日常工作生活中的移動電腦和數(shù)據(jù)移
動終端。
參考文獻(xiàn):
［1］車皇云，等.淺談GPS 在工、農(nóng)、林業(yè)中的應(yīng)用［］.四川：四川
省內(nèi)江市科技局，2006.
［2］黃福波，等.手機(jī)獲取環(huán)境空氣監(jiān)測信息的方法［J］.環(huán)境監(jiān)
測管理與技術(shù)，2008，20（03）：55-57.
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萬方數(shù)據(jù)

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