本文摘要：摘要通過(guò)對(duì)目前我國(guó)森林防火存在的問(wèn)題以及防火措施進(jìn)行分析，本文結(jié)合大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+智慧林業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等新興技術(shù)，提出了新時(shí)代下智慧林業(yè)防火建設(shè)策略和系統(tǒng)實(shí)施方案，論述了以大數(shù)據(jù)分析處理為決策基礎(chǔ)，使森林具有智慧化防火功能，以期為森林防
摘要通過(guò)對(duì)目前我國(guó)森林防火存在的問(wèn)題以及防火措施進(jìn)行分析，本文結(jié)合大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+智慧林業(yè)”、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等新興技術(shù)，提出了新時(shí)代下智慧林業(yè)防火建設(shè)策略和系統(tǒng)實(shí)施方案，論述了以大數(shù)據(jù)分析處理為決策基礎(chǔ)，使森林具有智慧化防火功能，以期為森林防火提供一個(gè)新的解決方案。
關(guān)鍵詞大數(shù)據(jù);智慧林業(yè);防火;建設(shè)策略
森林火災(zāi)具有嚴(yán)重的危害性，一旦火災(zāi)發(fā)生，會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失，更嚴(yán)重者會(huì)造成一定的人員傷亡[1-2]。2019年和2020年在四川省涼山州發(fā)生的2次森林火災(zāi)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(fā)生，森林防火問(wèn)題亟待解決。長(zhǎng)期以來(lái)，探索和尋找較為有效的控制森林火災(zāi)發(fā)生的研究從未停止，但是仍未從根本上解決這一難題。通過(guò)對(duì)以往森林火災(zāi)的詳細(xì)研究，不難發(fā)現(xiàn)，要想從源頭徹底消滅火源，就需要做好森林火源預(yù)測(cè)和監(jiān)測(cè)工作，杜絕森林火災(zāi)的形成。
1森林防火存在的問(wèn)題
森林火災(zāi)是嚴(yán)重危害生態(tài)安全的突發(fā)性自然災(zāi)害，不僅影響林業(yè)安全，還會(huì)對(duì)周邊居民造成巨大的影響[3-4]。根據(jù)有關(guān)林業(yè)部門(mén)的調(diào)查顯示，我國(guó)植被覆蓋率比較低。究其原因，大多是由森林火災(zāi)導(dǎo)致。因此，需要注重林護(hù)防火效果，并且提出針對(duì)性的解決措施。
1.1地勢(shì)復(fù)雜，防護(hù)難度大森林一般處于地勢(shì)崎嶇地區(qū)，地形比較復(fù)雜。由于森林面積比較廣闊、林路崎嶇以及我國(guó)退耕還林工作的開(kāi)展，對(duì)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(huán)境以及氣候等因素。
1.2相關(guān)人員缺乏防火意識(shí)部分地區(qū)防火監(jiān)管人員發(fā)現(xiàn)，在森林周?chē)幼〉木用袢狈ι址阑鹨庾R(shí)[5-6]，這是導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生的重要原因。森林火災(zāi)嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳踩�，給國(guó)家造成了巨大損失。
1.3缺乏完善的防火體系由于我國(guó)林業(yè)多數(shù)處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，交通不便，因而使用的防火設(shè)備數(shù)量少、性能差[7-8]。林場(chǎng)管理制度不完善，工作人員的防火意識(shí)不強(qiáng)，尚未形成完善的體系，防火工作效率相對(duì)較低。
2對(duì)策
為了應(yīng)對(duì)頻繁發(fā)生的森林火災(zāi)，應(yīng)以預(yù)防為主，只有做好火災(zāi)預(yù)防工作，才能將森林火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失降到最低。做好森林火災(zāi)預(yù)防，就是要在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)森林中的火源或易燃物體，并且進(jìn)行處理。因此，必須提出一些科學(xué)智能的防范措施，建設(shè)新時(shí)代智慧防火林業(yè)系統(tǒng)。
一是采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是目前發(fā)展迅速的大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)、衛(wèi)星、航空、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。通過(guò)這些先進(jìn)技術(shù)，可以更加準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)到火源，第一時(shí)間進(jìn)行處理[9]。二是增加防火設(shè)備的投入，特別是網(wǎng)絡(luò)通信的建設(shè)，以便于大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的使用，有利于更好地去判別火源的形勢(shì)[10]。三是建立更加完善的森林及林場(chǎng)防火管理制度，提高每個(gè)人的防火意識(shí)。只有人人都重視起來(lái)，才可以更好地開(kāi)展森林火災(zāi)預(yù)防以及監(jiān)測(cè)方面的工作，提升效率。
3智慧林業(yè)防火工作建設(shè)策略及工作重點(diǎn)
智慧林業(yè)有集成度高、信息整合處理速度快、工作調(diào)整靈活等特點(diǎn)[11]。結(jié)合大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+智慧林業(yè)”、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等新興技術(shù)提出森林防火建設(shè)策略。主要以大數(shù)據(jù)分析處理為決策基礎(chǔ)，解決森林防火問(wèn)題。大數(shù)據(jù)具有“4V”特點(diǎn)，即Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多樣)、Value(價(jià)值),并且在許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的整合與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)防火系統(tǒng)的功能。智慧森林防火工作數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)、數(shù)據(jù)應(yīng)用終端等4個(gè)方面組成。
3.1數(shù)據(jù)采集終端
森林具體情況復(fù)雜，傳統(tǒng)林業(yè)的單一防火體系，主要依靠巡林人員和瞭望臺(tái)對(duì)林場(chǎng)信息進(jìn)行分析處理，信息角度單一，信息量不足，只能夠依賴(lài)森林工作人員的經(jīng)驗(yàn)，并不能做量化處理。在數(shù)據(jù)收集環(huán)節(jié)，本方案綜合利用各種數(shù)據(jù)處理終端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)收集的立體化、及時(shí)化和靈活化，確保及時(shí)有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。巡林人員配備專(zhuān)業(yè)信息收集發(fā)送設(shè)備，隨時(shí)收集林中易燃物情況，將位置信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇偱_(tái)的信息處理終端。瞭望臺(tái)搭配智能化視覺(jué)處理檢測(cè)器，減輕人力負(fù)擔(dān)，通過(guò)視頻監(jiān)測(cè)獲取數(shù)據(jù)，直接接入數(shù)據(jù)庫(kù)，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理的精確性。無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)巡檢效率極高，可以對(duì)林場(chǎng)的宏觀情況進(jìn)行巡查。
為了提高巡檢廣度，方案還配備了空間巡檢技術(shù)�？臻g上的“3S”技術(shù)可以更加精確地采集林場(chǎng)的地質(zhì)地貌、水源地等信息，但是由于衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，檢測(cè)不具備實(shí)時(shí)性，適合與其他防火檢測(cè)方案配合使用。信息接收終端接入電子地圖，定期更新林場(chǎng)地形、周邊交通、居民、消防局位置等信息。在林場(chǎng)中配備各類(lèi)傳感器，如光纖傳感器、煙霧傳感器、高熱傳感器等，對(duì)突發(fā)性火情及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。各種數(shù)據(jù)采集技術(shù)相輔相成、互為補(bǔ)充。這樣的森林火災(zāi)預(yù)防信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)工作終端到宇宙空間的全方面覆蓋，達(dá)到了“天地一體”防火監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)接通消防部門(mén)數(shù)據(jù)庫(kù)，及時(shí)將數(shù)據(jù)傳達(dá)給專(zhuān)家，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可以最大限度地確保檢測(cè)的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性。
3.2數(shù)據(jù)庫(kù)
方案主要設(shè)置了人工巡林管理數(shù)據(jù)庫(kù)、地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)和消防管控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)等3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。處理繁雜的數(shù)據(jù)需要應(yīng)用更多元化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。將特定數(shù)據(jù)庫(kù)與相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口連接，確保數(shù)據(jù)得到高效的利用。多維度的數(shù)據(jù)中心為智慧林業(yè)防火方案創(chuàng)造了技術(shù)基礎(chǔ)。人工巡林管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息主要來(lái)自巡林人員的手持設(shè)備。巡林人員通過(guò)手持設(shè)備將巡林過(guò)程中收集到的可燃物信息、植被類(lèi)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(shù)據(jù)庫(kù)。
地理空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的主要信息包括風(fēng)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(shù)據(jù)庫(kù)與“3S”技術(shù)、氣象數(shù)據(jù)來(lái)源等數(shù)據(jù)采集終端結(jié)合。消防管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息主要包括林場(chǎng)內(nèi)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(chǎng)內(nèi)消防設(shè)施位置等消防局及消防設(shè)備信息，居民進(jìn)出林場(chǎng)登記情況、林場(chǎng)居民居所分布情況等。
3.3數(shù)據(jù)分析處理
原始數(shù)據(jù)本身的價(jià)值有限，若想加以利用，必須經(jīng)過(guò)合理的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，以從大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中直接或間接的獲取防火解決方案。本方案可以通過(guò)調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中信息，使用優(yōu)化的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立火險(xiǎn)指標(biāo)模型，以及進(jìn)行消防線路規(guī)劃、巡林工作規(guī)劃、林火預(yù)警監(jiān)測(cè)等消防管控工作。
3.3.1建立火險(xiǎn)指標(biāo)模型。
對(duì)植被類(lèi)型、郁閉度、齡級(jí)、歷年火災(zāi)被害率、氣溫、相對(duì)濕度、降水量、人口密度、水系分布、地形地勢(shì)等信息進(jìn)行整合分析，通過(guò)特定算法，建立火險(xiǎn)指標(biāo)模型。對(duì)不同等級(jí)火險(xiǎn)指標(biāo)采取不同的預(yù)防管控措施。通過(guò)分析、整合數(shù)據(jù)得到一年之中不同時(shí)期的火情預(yù)警情況，在火險(xiǎn)高發(fā)時(shí)期，加大防火力度，減少火災(zāi)隱患。同時(shí)，對(duì)火險(xiǎn)告發(fā)位置進(jìn)行消險(xiǎn)處理。
3.3.2消防路線規(guī)劃。結(jié)合消防管控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)以及消防部門(mén)相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)，在火情發(fā)生初期，對(duì)火情等級(jí)進(jìn)行評(píng)估，為消防車(chē)進(jìn)入火場(chǎng)提供指導(dǎo)路線。在撲救作業(yè)過(guò)程中，消防人員也可以隨時(shí)接收水源地、消防設(shè)備位置等信息�？梢越Y(jié)合分析結(jié)果，林場(chǎng)方主動(dòng)開(kāi)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(guī)劃。
巡林人員作為雙向信息處理方，需要接受信息和總臺(tái)下達(dá)的工作指令。通過(guò)擬合居民地、林場(chǎng)地形地貌、可燃物情況以及巡林人員位置等不同數(shù)據(jù)，為每個(gè)巡林人員定制特定的工作方案，改善傳統(tǒng)巡林工作的低效性、盲目性。對(duì)防火系統(tǒng)的最低段進(jìn)行改變，一方面是出于傳統(tǒng)巡林工作繁雜、低效問(wèn)題的考量，另一方面是因?yàn)榱謭?chǎng)相較野生山林通信等技術(shù)條件更便利、改良工作更加方便。
3.4數(shù)據(jù)應(yīng)用終端
智慧林業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)將林業(yè)管控部門(mén)作為數(shù)據(jù)中心，向巡林工作人員、林業(yè)專(zhuān)家、消防局等人員和部門(mén)發(fā)送數(shù)據(jù)。拒絕數(shù)據(jù)閉塞，倡導(dǎo)數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享化能夠使大數(shù)據(jù)的力量成倍增加，將林場(chǎng)采集的原始數(shù)據(jù)或已經(jīng)進(jìn)行處理的數(shù)據(jù)及時(shí)分享給評(píng)定部門(mén)。終端接收已經(jīng)處理的信息或者未處理的原始信息，結(jié)合專(zhuān)家、消防部門(mén)等的意見(jiàn)對(duì)森林防火工作做出相應(yīng)的調(diào)整與決策。
4結(jié)語(yǔ)
目前，我國(guó)森林防火形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻，智慧林業(yè)防火建設(shè)勢(shì)在必行。智慧森林的建設(shè)充分利用大數(shù)據(jù)、“3S”技術(shù)、無(wú)人機(jī)巡檢技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，全面提高森林信息化應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林火災(zāi)的科學(xué)防控，將森林火災(zāi)發(fā)生的概率降到最低[12]。
本文針對(duì)當(dāng)前森林火災(zāi)防火管控存在的問(wèn)題，提出了一種結(jié)合大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+智慧林業(yè)”、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等新興技術(shù)的森林防火建設(shè)策略，充分利用智慧林業(yè)集成度高、信息整合處理速度快、工作調(diào)整靈活等特點(diǎn)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用到森林火災(zāi)防控、監(jiān)測(cè)和管理中，并且以建設(shè)智慧森林防火工作數(shù)據(jù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，建立了系統(tǒng)的防火體系，以杜絕森林火災(zāi)的發(fā)生。
林業(yè)論文投稿期刊：《林業(yè)與環(huán)境科學(xué)》(英文名：Forestry and Environmental Science)，雙月刊，中文版ISSN 2096—2053，CN 44—1723/S，創(chuàng)刊于1985年，由廣東省林學(xué)會(huì)和廣東省林業(yè)科學(xué)研究院主辦，廣東省林業(yè)廳主管，是廣東省唯一的林業(yè)專(zhuān)業(yè)學(xué)術(shù)刊物。
此項(xiàng)森林火災(zāi)防控策略符合《中國(guó)智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)》《“互聯(lián)網(wǎng)+”林業(yè)行動(dòng)計(jì)劃—全國(guó)林業(yè)信息化“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的具體要求，有效提升了林業(yè)治理的現(xiàn)代化水平，使森林火災(zāi)防控管理智能化。在今后的森林火災(zāi)防控管理中，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為主的智慧林業(yè)防火工作建設(shè)將會(huì)更加普遍，相信今后的森林火災(zāi)定會(huì)得到有效防控，人類(lèi)的生態(tài)資源將得到充分保護(hù)。
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作者：徐毅仁張嘉龍王一淋王夢(mèng)迪
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