北斗在森林防火应急中的应用研究

曾小龙，明 园，宋 宇，赵寿涛，何 润，吴 羡

（成都振芯科技股份有限公司，成都 610041）

技术研究

北斗在森林防火应急中的应用研究

曾小龙，明 园，宋 宇，赵寿涛，何 润，吴 羡

（成都振芯科技股份有限公司，成都 610041）

本文主要探讨北斗卫星导航系统在森林防火中的应用，从技术实现角度出发，深入研究用户需求，将北斗与其他系统结合，设计并初步实现了森林防火应急指挥调度系统。可实现定位、通信、查询、监控、报警、调度管理等功能，为森林防火应急指挥提供了高效、全面并行之有效的信息化管理思路。最后，针对本系统的应用前景进行了分析和展望。

北斗卫星导航系统；森林防火；指挥调度

1 引言

森林防火是林业安全生产的重要内容，在信息时代的今天，如何利用科技手段做到在火灾发生前，能够不断提供火灾发生背景和条件的大量信息，确定火灾可能发生的地区、时段及危险程度，采取必要的防范措施，减轻火灾造成的损失；在火灾发生发展过程中，能够不断监测火灾的进程和势态，及时把信息传到防火扑救指挥中心，以便有效地组织救助活动；火灾之后，可以在大范围内实施快速反应，迅速准确地查明受损状况而做出较为准确的评估，并且利用各种科技手段组织、协调相关部门、人员，以及救灾资源进行救灾减灾，已经成为管理部门的迫切需求。

北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统，具有完全的自主知识产权和完善的信息安全性，实现了通信与导航的集成[1]。随着我国自主研发的北斗一号卫星导航系统在诸多领域发展运用及北斗二代的投入使用，具有全天时、全天候高精度定位导航、精确授时和双向通信的新一代北斗卫星导航系统，无疑为森林防火应急指挥调度提供了非常有效的技术手段。

2 基于北斗的森林防火应急指挥调度系统

针对森林防火应急管理部门需求，结合北斗系统特点，本文重点研究并实现了一个基于北斗的森林防火应急指挥调度系统，以提高森林防火应急管理部门对所辖林区的监控、预警、扑救能力以及信息化管理水平。平台以计算机网络技术为基础、以北斗卫星导航系统为核心，以地理空间数据为依托，融合GIS技术、RS技术、数据库等手段，综合各项森林防火应急资源，统一指挥、联合行动，为国家林业安全提供强有力的保障。

2.1 森林防火应急指挥调度系统组成

系统由北斗卫星定位导航系统、指挥中心、相关联动单位组成。应急车和扑救人员通过北斗系统上报，指挥中心通过北斗系统发布作战指令。系统结构如图1所示。

2.2 系统关键技术

（1）北斗通信。北斗特有的短报文通信通过北斗卫星链路实现，完全不依赖于移动网络和因特网络，特别适用于偏远林区和移动网络中断情况下应急抢险指挥调度。北斗森林防火应急指挥调度系统在北斗短报文双向通信的基础上，通过制定北斗森林防火应急指挥调度通信协议，实现了派单、报警等业务功能。

（2）数据采集算法和排队策略。北斗森林防火应急指挥调度系统采用北斗二代定位，北斗一代通信。由于北斗一代通信带宽限制，采用频度计时通信机制，因此北斗二代定位数据不能完全上报到中心平台；同时，北斗终端设备和中心平台可能会进行比较紧急的通信，如派单回执、报警求救和通信申请等，在显控终端设计实现了优秀的定位数据采集算法和基于优先级的通信排队策略算法。该算法既保证了紧急通信不会阻塞，又满足了定位轨迹的实时性和连续性。

（3）离线导航技术。离线导航技术的实现使得北斗森林防火应急指挥调度系统完全不依赖于移动网络和因特网。与在线地图相比，离线导航技术提供更丰富的地图功能，更快捷的地图加载速度，优异的导航路径规划算法，基于语音的导航提示和小巧轻便的地图引擎和地图资源库。

图1 系统结构图

（4）标准协议。制定了《北斗森林防火应急指挥调度系统通信协议》，成为北斗在森林防火行业应用的通信标准，为项目的后期推广奠定了技术基础。

2.3 系统功能及实现

通过研究国内外已有的森林防火应急指挥调度系统并结合我国森林防火应急指挥特点，设计平台结构如图2所示。

图2 平台结构

为提高系统的可移植性，加快系统开发进程，结合软件复用思想和面向对象方法，森林防火应急指挥调度系统采用构件化方法进行建设。将各个业务功能分为不同的模块，分别开发，最后加以“组装”，形成最终的监控系统。此外，为满足多用户并行访问需求，系统用户通过WebService访问数据库，可避免数据误操作，提高数据存储安全性；同时，系统借助WebService支持数据的网络发布，可提高数据访问效率，从而为平台扩展和互操作打下基础。

基于北斗的森林防火应急指挥调度系统主要包括六个功能模块：接警/处警模块、导航定位模块、资源调度模块、智能预案模块、信息发布模块、信息上报模块。

基于北斗的森林防火应急指挥调度系统，可对所有安装与使用北斗卫星导航终端的应急车辆和扑救人员实施智能调度监控，能够提供各种信息增值服务，系统可对车辆的行驶速度、方位、状态进行监控，为用户提供位置查询、导航以及相关地理信息服务，为森林防火应急管理部门进行远程调度指挥提供信息支持。系统可通过北斗链路向车载终端设备发布指令并利用北斗集群指挥功能对网内用户进行指挥管理。此外，系统具备智能预案功能，辅助森林防火应急管理部门决策指挥。

基于以上目的及要求，我们设计并实现了一个基于北斗的森林防火应急指挥调度原型系统，系统运行界面如图3所示。

图3 北斗森林防火系统运行界面

系统可实时显示终端用户定位、通信、报警等各种信息，对平台接收及发布的信息统一显示，可实现对屏幕显示目标的监控管理以及报警区域的设置。系统可进行报警区域规划，并可选择用户进入报警区或离开报警区报警。系统与监控目标间可进行北斗短信或手机电文互通，并可通过指令发送相关菜单项，发送参数修改指令消息，实现对监控终端的指挥控制。

系统可根据管控需要为车载终端设定位置报告参数，包括设置终端位置回报拍频率及回报个数等。此外，系统支持在线监测、报警统计、短信统计、智能预案等功能，可辅助决策，提高森林防火应急管理部门的决策指挥能力。

3 结束语

本文研究的森林防火应急指挥调度系统是一种对各种分离的信息与通信资源进行了完整的系统集成，通过专门部门统一的指挥调度系统，实现跨部门之间的统一指挥、协调一致，使高效应急、联合行动成为现实，在更好服务林业安全生产的同时，帮助林业管理部门改进对林业重大突发事件的快速反应能力和科学决策水平。同时本系统还可以将森林资源管理、营林管理、森林调查设计等集成，使本系统能满足多个部门的应用。因此，本系统的研制与应用，具有很强的实用价值和现实意义。

[1]谭述森.北斗卫星导航系统的发展与思考[J].宇航学报，2008,(02):391-396.doi:10.3873/j.issn.1000-1328.2008.02.001

Research on Application of BeiDou in Emergency Rescue of Forest Fire Prevention

Zeng Xiaolong, Ming Yuan, Song Yu, Zhao Shoutao, He Run, Wu Xian
(Chengdu CORPRO Technology Co., Ltd., Chengdu, 610041)

This article mainly discusses the application of Beidou satellite navigation system in the forest fire prevention, from a technical standpoint, in-depth study of users’ demands, to combine Beidou with other systems, designed and initial implemented the commanding and dispatching system of emergency rescue to forest fire prevention. The system could realize positioning, communication, inquiry, monitoring, alarm, command and management, This system could provide efficient and comprehensive parallel effective informationalized management ideas for emergency rescue to forest fire prevention. Finally, We analyzed and prospected application prospect of the system.

BeiDou navigation satellite system; forest fire prevention; Command and dispatch

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.08.002

TN96文献标示码：A

1672-7274（2015）08-0005-04