以大數據為主的智慧林業防火工作建設策略

徐毅仁 張嘉龍 王一淋 王夢迪

摘要 ? ?通過對目前我國森林防火存在的問題以及防火措施進行分析，本文結合大數據、“互聯網+智慧林業”、物聯網、數據庫等新興技術，提出了新時代下智慧林業防火建設策略和系統實施方案，論述了以大數據分析處理為決策基礎，使森林具有智慧化防火功能，以期為森林防火提供一個新的解決方案。

關鍵詞 ? ?大數據;智慧林業;防火;建設策略

中圖分類號 ? ?S762.3 ? ? ? ?文獻標識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）20-0143-03 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract ? ?Based on the analysis of the existing problems and fire prevention measures of China′s forest， combined with big data， "Internet + smart forestry"， Internet of things， database and other emerging technologies， this paper proposed the construction strategy and system implementation plan of intelligent forestry fire prevention in the new era，discussed how to make the forest have the function of intelligent fire prevention based on big data analysis and processing， so as to provide a new solution for forest fire prevention.

Keywords ? ?big data; intelligent forestry; fire prevention; construction strategy

森林火災具有嚴重的危害性，一旦火災發生，會給生態環境帶來嚴重的破壞，造成難以估量的經濟損失，更嚴重者會造成一定的人員傷亡[1-2]。2019年和2020年在四川省涼山州發生的2次森林火災共造成了50名消防人員和工作人員犧牲。為了避免這樣的悲劇再度發生，森林防火問題亟待解決。長期以來，探索和尋找較為有效的控制森林火災發生的研究從未停止，但是仍未從根本上解決這一難題。通過對以往森林火災的詳細研究，不難發現，要想從源頭徹底消滅火源，就需要做好森林火源預測和監測工作，杜絕森林火災的形成。

1 ? ?森林防火存在的問題

森林火災是嚴重危害生態安全的突發性自然災害，不僅影響林業安全，還會對周邊居民造成巨大的影響[3-4]。根據有關林業部門的調查顯示，我國植被覆蓋率比較低。究其原因，大多是由森林火災導致。因此，需要注重林護防火效果，并且提出針對性的解決措施。

1.1 ? ?地勢復雜，防護難度大

森林一般處于地勢崎嶇地區，地形比較復雜。由于森林面積比較廣闊、林路崎嶇以及我國退耕還林工作的開展，對森林防火提出了更高要求，因而森林防火需要全面考慮人為、環境以及氣候等因素。

1.2 ? ?相關人員缺乏防火意識

部分地區防火監管人員發現，在森林周圍居住的居民缺乏森林防火意識[5-6]，這是導致森林火災發生的重要原因。森林火災嚴重威脅當地居民的生命安全，給國家造成了巨大損失。

1.3 ? ?缺乏完善的防火體系

由于我國林業多數處于偏遠地區，交通不便，因而使用的防火設備數量少、性能差[7-8]。林場管理制度不完善，工作人員的防火意識不強，尚未形成完善的體系，防火工作效率相對較低。

2 ? ?對策

為了應對頻繁發生的森林火災，應以預防為主，只有做好火災預防工作，才能將森林火災造成的人員傷亡和經濟損失降到最低。做好森林火災預防，就是要在第一時間發現森林中的火源或易燃物體，并且進行處理。因此，必須提出一些科學智能的防范措施，建設新時代智慧防火林業系統。一是采用先進的監測技術，特別是目前發展迅速的大數據、人工智能技術、衛星、航空、網絡技術等。通過這些先進技術，可以更加準確地監測到火源，第一時間進行處理[9]。二是增加防火設備的投入，特別是網絡通信的建設，以便于大數據等先進技術的使用，有利于更好地去判別火源的形勢[10]。三是建立更加完善的森林及林場防火管理制度，提高每個人的防火意識。只有人人都重視起來，才可以更好地開展森林火災預防以及監測方面的工作，提升效率。

3 ? ?智慧林業防火工作建設策略及工作重點

智慧林業有集成度高、信息整合處理速度快、工作調整靈活等特點[11]。結合大數據、“互聯網+智慧林業”、物聯網、數據庫等新興技術提出森林防火建設策略。主要以大數據分析處理為決策基礎，解決森林防火問題。大數據具有“ 4V”特點，即Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（價值），并且在許多不同的應用領域都發揮了重要的作用。通過對歷史數據的整合與實時數據的監測，實現智慧林業防火系統的功能。智慧森林防火工作數據系統主要由數據采集終端、數據庫、數據處理平臺、數據應用終端等4個方面組成。

3.1 ? ?數據采集終端

森林具體情況復雜，傳統林業的單一防火體系，主要依靠巡林人員和瞭望臺對林場信息進行分析處理，信息角度單一，信息量不足，只能夠依賴森林工作人員的經驗，并不能做量化處理。在數據收集環節，本方案綜合利用各種數據處理終端，實現了數據收集的立體化、及時化和靈活化，確保及時有效地進行數據收集。

巡林人員配備專業信息收集發送設備，隨時收集林中易燃物情況，將位置信息實時傳輸到總臺的信息處理終端。瞭望臺搭配智能化視覺處理檢測器，減輕人力負擔，通過視頻監測獲取數據，直接接入數據庫，增強了數據處理的精確性。無人機巡檢技術巡檢效率極高，可以對林場的宏觀情況進行巡查。為了提高巡檢廣度，方案還配備了空間巡檢技術。空間上的“3S”技術可以更加精確地采集林場的地質地貌、水源地等信息，但是由于衛星運動的特點，檢測不具備實時性，適合與其他防火檢測方案配合使用。信息接收終端接入電子地圖，定期更新林場地形、周邊交通、居民、消防局位置等信息。在林場中配備各類傳感器，如光纖傳感器、煙霧傳感器、高熱傳感器等，對突發性火情及時發出報警信號。各種數據采集技術相輔相成、互為補充。這樣的森林火災預防信息系統，實現了從傳統工作終端到宇宙空間的全方面覆蓋，達到了“天地一體”防火監測。系統接通消防部門數據庫，及時將數據傳達給專家，實現數據共享，可以最大限度地確保檢測的實時性與穩定性。

3.2 ? ?數據庫

方案主要設置了人工巡林管理數據庫、地理空間數據庫和消防管控數據庫等3個數據庫。處理繁雜的數據需要應用更多元化的數據庫系統。將特定數據庫與相應的數據接口連接，確保數據得到高效的利用。多維度的數據中心為智慧林業防火方案創造了技術基礎。

人工巡林管理數據庫中的信息主要來自巡林人員的手持設備。巡林人員通過手持設備將巡林過程中收集到的可燃物信息、植被類型信息、巡林工作記錄、人員位置信息等上傳至人工巡林管理數據庫。

地理空間信息數據庫中的主要信息包括風力、降水、云層分布等氣象信息;植被分布、地形、水系、防火林帶等位置信息。該數據庫與“3S”技術、氣象數據來源等數據采集終端結合。消防管理數據庫中的信息主要包括林場內外的消防道路等道路交通信息，消防局的地理位置、消防水源、林場內消防設施位置等消防局及消防設備信息，居民進出林場登記情況、林場居民居所分布情況等。

3.3 ? ?數據分析處理

原始數據本身的價值有限，若想加以利用，必須經過合理的數據處理過程，以從大數據系統中直接或間接的獲取防火解決方案。本方案可以通過調用相關數據庫中信息，使用優化的算法進行數據處理，建立火險指標模型，以及進行消防線路規劃、巡林工作規劃、林火預警監測等消防管控工作。

3.3.1 ? ?建立火險指標模型。對植被類型、郁閉度、齡級、歷年火災被害率、氣溫、相對濕度、降水量、人口密度、水系分布、地形地勢等信息進行整合分析，通過特定算法，建立火險指標模型。對不同等級火險指標采取不同的預防管控措施。通過分析、整合數據得到一年之中不同時期的火情預警情況，在火險高發時期，加大防火力度，減少火災隱患。同時，對火險告發位置進行消險處理。

3.3.2 ? ?消防路線規劃。結合消防管控數據庫以及消防部門相應數據庫，在火情發生初期，對火情等級進行評估，為消防車進入火場提供指導路線。在撲救作業過程中，消防人員也可以隨時接收水源地、消防設備位置等信息。可以結合分析結果，林場方主動開辟合適的消防通道，以配合防火滅火工作。

3.3.3 ? ?巡林工作規劃。巡林人員作為雙向信息處理方，需要接受信息和總臺下達的工作指令。通過擬合居民地、林場地形地貌、可燃物情況以及巡林人員位置等不同數據，為每個巡林人員定制特定的工作方案，改善傳統巡林工作的低效性、盲目性。對防火系統的最低段進行改變，一方面是出于傳統巡林工作繁雜、低效問題的考量，另一方面是因為林場相較野生山林通信等技術條件更便利、改良工作更加方便。

3.4 ? ?數據應用終端

智慧林業數據庫將林業管控部門作為數據中心，向巡林工作人員、林業專家、消防局等人員和部門發送數據。拒絕數據閉塞，倡導數據共享。數據共享化能夠使大數據的力量成倍增加，將林場采集的原始數據或已經進行處理的數據及時分享給評定部門。終端接收已經處理的信息或者未處理的原始信息，結合專家、消防部門等的意見對森林防火工作做出相應的調整與決策。

4 ? ?結語

目前，我國森林防火形勢仍十分嚴峻，智慧林業防火建設勢在必行。智慧森林的建設充分利用大數據、“3S”技術、無人機巡檢技術等先進技術，全面提高森林信息化應用水平，實現對森林火災的科學防控，將森林火災發生的概率降到最低[12]。本文針對當前森林火災防火管控存在的問題，提出了一種結合大數據、“互聯網+智慧林業”、物聯網、數據庫等新興技術的森林防火建設策略，充分利用智慧林業集成度高、信息整合處理速度快、工作調整靈活等特點，將大數據技術運用到森林火災防控、監測和管理中，并且以建設智慧森林防火工作數據系統為基礎，建立了系統的防火體系，以杜絕森林火災的發生。此項森林火災防控策略符合《中國智慧林業發展指導意見》《“互聯網+”林業行動計劃—全國林業信息化“十三五”發展規劃》的具體要求，有效提升了林業治理的現代化水平，使森林火災防控管理智能化。在今后的森林火災防控管理中，以大數據技術為主的智慧林業防火工作建設將會更加普遍，相信今后的森林火災定會得到有效防控，人類的生態資源將得到充分保護。

5 ? ?參考文獻

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