护林防火应急处置系统中信息技术的应用

2022-11-22兰炜

农村科学实验 2022年4期

兰炜

（山西省桑干河杨树丰产林实验局，山西大同 037008）

随着信息技术的不断发展和进步，在社会各界应用范围也随之扩大，尤其是在很多抢险工作上更是发挥了其最大作用。在护林防火应急处置系统中，应用信息技术提高了护林防火办事效率、减少了森林火灾的发生，保护了自然资源和人们生命财产安全，减少了空气污染，为整体森林环境可持续发展创造了有利条件。

1.目前护林防火现状

森林是大自然可持续发展的宝贵资源，近几年频繁出现森林大火现象，使火灾成了破坏森林资源最大灾害。因为造成火灾原因有很多，森林植物大多都属于易燃林木，所以一旦火灾发生，扑救困难。目前全球气候变暖，世界各地气候条件变化异常甚至经常出现各种极端天气，使森林发生火灾的几率也在不断上升。很多地区集体林权制度向个人林权制度转变，以往集体用火变成分散用火，用火点不断增多，加大森林防火难度。

因为目前农村人口不断向城市转移，导致农村人口越来越少，许多森林得不到妥善管理，杂草丛生，当遇到火种时，火势会迅速蔓延，造成大火。森林火灾一旦发生，扑灭极其困难，一方面森林经营主体不同，群众不愿牺牲自身利益去参与救火，当救援团队赶到时火势已经彻底着起来了。另外山林中行走困难，消防人员与救援设备无法快速赶到火灾现场，所以导致森林火势扩散严重，加大了灭火难度；另一方面一般火灾刚发生时着火点较小不易被发现，当发现时火势已经处于难控制局面，再加上森林易燃物太多即使全力施救也很难控制。相关部门对防火护林宣传不到位，在森林附近仍然存在随意点火或燃放烟花爆竹等现象。

2.护林防火信息技术的重要性

森林作为天然氧吧供应地，是人类赖以生存的保障，但是各种自然灾害与人为破坏导致森林资源不断减少，其中森林火灾就是最重要破坏因素。近几年，信息技术应用到护林防火应急处置系统中，有效减少了森林火灾的发生、降低了森林大火所造成的经济损失、环境污染、生命安全等问题。利用CIS技术获取森林中信息，为护林防火工作提供大量数据资源。使用遥感技术传递森林中清晰明确的图像信息，通过GPS技术全天二十四小时确定任意位置三维数据，通过信息技术与数据库技术进行信息传递，使用应急处置系统可以快速识别火源，准确发出各种应急方案，这些技术的应用都大大提高了护林防火安全系数。第一，减少了火灾事故发生，即使发生火灾事故也能快速得到预警、通知、应急防护。第二，在发生火灾时为救援团队争取了最佳抢救时间，并且可以准确获得火灾位置和火灾情况，在一定程度上少走很多弯路，甚至避免了很多安全事故与经济财产损失等等。

许多护林防火部门应急处理系统中都应用了信息技术。例如：大蜀山国家森林公园作为森林火灾高风险地区、合肥市公共安全十大隐患单位，每年接待游客600万人左右，人员密集，给当地景区防火工作带来了极大难度。随着信息技术不断进步，在该市政府强力支持下，对大蜀山森林公园整体实施了森林防火信息化建设。分别设立了林火可视化信息平台、护林管理系统、自动识别系统、感知系统、指挥中心、通信系统等软件。全面实施信息化技术和管理，打造了全新的护林防火管理模式，减轻了工作人员工作压力，有效预防、预知了火灾隐患，保护了游客人身安全，降低了森林公园经济损失。

3.利用信息技术完善护林防火应急处置系统

在护林防火应急处置系统中，信息技术主要是实现信息化的森林防火监测与人员管理，通过科学合理的监测预警、智能识别、通讯系统等及早发现火源并且作出相应预警和应急措施，争取在最短时间内作出最有效判断和解救。首先，相关技术人员需要对整体森林进行实地考察和收集数据，完善前端采集数据库，实现森林数据和各个系统进行统一管理、统一存储、统一标准，从而实现一体化信息管理。应急处置系统需要具有高度的火情感知能力，对火源进行监督、识别的同时也要关注人的行为，并且对火源、火情、公共安全等进行全面管控。其次，现如今信息技术应用载体已经不再局限于通过计算机电脑来显示，各种手机、APP等都可以进行数据传送、接收，将其功能使用做到了更大的便捷、有效，所以在护林防火应急处置系统设计上也需要技术人员对其进行相应改进，在保证数据准确率和通讯通畅情况下，将其各种信息绑定到个人或者局部部门的应用软件上，实现科学智能化的管控和应急处理。

3.1 监测预警系统

在护林防火应急处置当中，需要利用信息技术建立完善的监测预警系统，首先需要对整体森林做详细考察，然后对其火灾问题和火灾隐患进行分析，最后利用信息技术建立监测预警系统。当森林发生火灾时，利用火源产生烟雾现象，研制非制冷红外探测器，将各种所需信息输入进去同时连接数字接口和显示屏，可以检测到火源地信息，另外将低照度CCD与其连接，利用平行光轴前端光学原理形成系统前端成像，这一技术研发使用，为传输出清晰、高质图像奠定了基础。之后加上GPS信息定位系统和信息传送系统就可以准确定位出着火点。这样在火灾发生时，可以通过监测预警系统及时发现火灾，在最短时间内得知消息，快速进行施救。

据相关数据显示，在很多火灾起火时火势较小、范围固定，如果立即采取扑救措施，其快速灭火几率高达百分之九十以上，但当火灾被人发现时火势已经蔓延了很大面积，并且即使有人及时发现火灾也会因为找不到灭火工具而错过最佳灭火机会。当消防人员赶到火灾现场时火势已经处于难以控制状态，整片森林都被烟雾所包围时根本辨别不清方向更难找到火源，所以导致森林起火后难以扑灭。监测预警系统的应用可以时刻观察森林状态并且准确定位火源方位，给火灾救援工作指明了方向，减轻了施救难度。例如：在栖霞市赛口村附近森林起火，森林防护管理平台立即接收到监测预警系统信息，及时派出消防人员，虽然现场烟雾比较大，阻挡了消防人员视线，在定位系统和指挥中心指导下，消防团队快速找到起火地点。通过监测预警系统、定位系统的帮助下，使消防团队可以快速展开救援活动，并且火灾现场无任何人员伤亡，充分证明监测预警系统给消防人员节省了很多抢险时间。

3.2 智能识别系统

众所周知，森林管理工作难度较大，一方面需要管理森林附近人员行为，避免造成火灾，另一方面需要对森林整体进行监督管理，但是人工管理很难实时对森林整体进行监测，这时智能识别系统在森林防护监测过程中发挥着重要作用。利用智能识别系统中视频红外智能识别技术不仅可以有效识别出森林火源，还可以对森林景区中特定区域进出人员进行科学、合理管控，实现护林防火信息化管理。其作用原理是利用红外光与可见光两种不同光线、不同波段对其进行智能识别，这种技术在晴天、阴天、雨天、大雾天气等不同自然环境和条件下有着不同反应。在护林防火应急处置系统当中，利用红外智能识别一体机对森林火源准确识别，并且与监测系统信息自动进行对比，通过监测视频与红外智能识别共同确认，将森林起火信息传送出去，使森林火源信息识别具有更高的准确率。另外，技术人员可以将森林情况来优化智能识别系统中红外通道、可见光通道的火源识别算法，还可以将其准确率进一步提升，同时结合当时气象特征和气候变化规律进行排查、评估，还可以降低错误播报森林火灾信息几率。

3.3 信息与指挥系统

信息与指挥系统目前已被应用在各大平台，其庞大数据库与应变能力也是护林防火最重要的部分。森林火灾应急处置系统是国家森林应急平台、地方应急平台、森林部门应急平台一起进行信息相通管理的体制，利用信息技术数据库对以往火灾原因、时间、气候、环境、地理位置等进行审核、分析，将以往火灾危害程度、着火时间等都做了详细整合，后期一旦发生火灾信息，指挥系统会做出准确评估。如起火原因、起火时间、将会持续时间、需要多少灭火设备、从哪里开始灭火最有效等等数据，都会得到非常详细地分析，为救援工作的开展提出重要参考依据。同时会对相关部门和系统作出指挥，政府以及各指挥平台都能快速收到信息与指挥系统治理，快速作出反应，为火灾救助工作节省很多时间。因为在森林发生火灾时指挥处于指导和决策关键位置，必须对火灾现场负责，所以指挥系统操控人员必须有极高的职业素养和安全防护知识才可以参与指挥工作。

3.4 通信系统

森林中一旦失火，所有通信设备都会瘫痪，利用信息技术建立通信系统直接通过卫星传输消息，使森林防护应急管理与相关指挥机构、救援人员之间可以无障碍联系，确保火灾现场可以接收到指挥部指令，有序开展工作。森林火灾现场情况复杂，对通信设备要求极高，所有救援人员必须保持统一指挥，统一步调，所以相关部门需加强完善通信系统，提高通讯效果。另外，在火灾现场需要制定应急通信保障预案，以免发生通信故障影响护林防火工作。例如四川省凉山州附近突然遭遇大火，相关救援人员第一时间赶到火灾现场，在救援进行中，通信系统整体受到火情干扰，信息传送系统瘫痪，指挥部信息也无法到达一线救援团队中。该市护林防火指挥部门实施通信保障预案，使通信故障问题得以解决，救援工作快速开展。在这次火灾救援过程中虽然出现了通信故障，但因其前期准备充分，使这次森林火灾救援活动无任何人员伤亡并且快速扑灭大火。同时也警示了相关部门和护林防火救援人员需要定期进行森林防火应急通讯演练，提高整体队伍应急通讯使用能力，在发生故障时可以快速、妥善地解决。

3.5 应急处理系统

森林在火灾发生时所有救援工作不能及时到位，这时需要应急处理系统快速作出应急方案。利用信息技术中RS遥感技术、GIS地理信息系统、GPS全球定位系统详细掌握森林地貌和气象变化，在平时森林检测过程中利用“3S”技术对整体森林状态进行监控，一旦发生火灾，利用监测预警系统等采取一系列措施。指挥中心也可以通过“3S”技术清晰看到火灾现场与施救情况，从而确保指挥中心作出正确、合理判断，确保在最短时间内完成救火任务，同时保护施救人员生命安全和宝贵森林资源。

例如：在发生火灾时其设备第一时间确定火灾位置，将信息传递给指挥中心并向最近消防机构发出求救信号，其次应急系统将火灾发生时间以及预计蔓延速度快速分析传给各个相关部门作为参考依据。当救援人员赶到后需要时时发送火源准确方位和火势，为救援工作做好准备等。

3.6 无人机群灭火技术

无人机设备是目前各种抢险现场最有效应急设备，因其具有起飞时间短、速度快、效率高等特点，在地形复杂、交通不变的森林中进行救火工作比以往传统救火设备要方便很多，既节省了时间又节省了成本。当森林发生火灾时无人机立刻采取应急救助行动，比人力前往救助要快很多，当救援人员赶到时再一起开始救火，其效率会大大增加。护林防火无人机群应急灭火技术主要需要完善的通讯与定位，使用适合无人机在森林中飞行的电路和部件，通过无线收发站发出指令，除送给收发机、主控单元、输出控制信号，在结合GPS全球定位系统技术将信息传递给无人机群。无人机群通信系统需要时间和经纬度的读取和传送由各自无线通信设备进行传送和接收，还要考虑无人机编队通信、计算机算法、数据信息、数据传送率等问题，保证无人机群可以准确无误地收到指令。

之后，无人机内部同样安装收发系统时时向收发总站、信息指挥站发出信号。无人机编队通信自组网是无人机构成的网络节点同信网络，其具有自主组织性、活动灵活、无须基础设施等特征，使无人机之间和收发总站之间通讯便捷快速。无人机群灭火技术的使用是护林防火应急处理系统的重大突破，有无人机群灭火技术做先锋部队给救火人员的工作带来很大便捷，同时保护了其生命安全。例如：在西藏地区许多城市周边属于环形山，并且海拔较高，因其山上树木众多，极其容易发生火灾。某天，山上遭遇大火，由于上山交通不变，消防人员根本无法快速到达火灾现场，导致火势蔓延非常快。随后指挥中心派出无人机群参与紧急救火，当消防人员赶到时火势已经逐渐减小。因为无人机群灭火技术使其火势没有蔓延开来，为消防人员争取了更多抢险时间。