[发明专利]基于分簇网络感知技术的火情趋势分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积森林火势蔓延趋势的判断方法，属于动态信息实时感知技术，特别是涉及一种基于分簇网络感知技术的火情趋势分析方法及系统。

背景技术

无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作的实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。

随着科学技术的发展，无线传感网络被应用于森林防火的研究工作中，包括利用无线传感器网络技术快速有效地动态获取和描述森林环境变量信息等，并已经取得了一定的研究成果，对我国森林火灾的监测和预防工作产生了重要的生态意义、社会意义和经济意义。

但是，目前现有的基于无线传感器网络技术的森林火灾监测方案主要都是为了解决预防火灾或快速感知火灾并且报警的问题。另外，由于其需要人工固定布设传感器，成本偏高，且只能通过温湿度传感器、烟雾传感器来判别火情，而对火势蔓延趋势、方向以及速度的研判等关键信息则无法提供有价值的支持。然而发生森林火灾时，森林地形地势复杂，气候条件多变，林火燃烧凶猛，因此，能够测定火势蔓延趋势、方向以及速度才能快速有效地控制火势，降低森林火灾的损失。

因此亟须一种能够在火灾已经发生的情况下，为火灾扑救指挥工作提供决策性数据支持的解决方案，该处理方法应该至少实现如下功能：

1.迅速测定火场的准确位置、面积、形状，自动生成火场实时地图。

2.有效测定火场的发展速度和方向。

3.结合火场实时数据，迅速计算出隔离带的最佳开设位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分簇网络感知技术的火情趋势分析系统，可以迅速测定火场的准确位置、面积、形状生成火场实时地图，以及计算出整个火场的发展速度和方向和隔离带的最佳开设位置。

本发明的另一目的在于提供一种基于分簇网络感知技术的火情趋势分析系统，用以有效测定火场的发展速度和方向。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于分簇网络感知技术的火情趋势分析系统，包括：多个传感器，所述多个传感器包括用于撒播在火场的具有短距离通信功能的多个普通节点传感器和具有短距离通信功能、中距离通信功能以及GPS定位功能的多个锚节点传感器；中继器，所述中继器具有中距离通信功能，用于在火场接收锚节点传感器所发出的簇路由信息，并通过卫星通信链路发送所接收的簇路由信息；飞行器，所述飞行器用于在火灾发生时向地面撒播所述多个传感器；数据处理平台，所述数据处理平台位于指挥监控中心，用于通过卫星通信链路接收所述簇路由信息，并对所述簇路由信息进行分析处理；所述多个传感器中的锚节点传感器作为簇头建立若干无线分簇网络，并通过中继器和卫星通信链路将各锚节点传感器所发出的簇路由信息实时发送到数据处理平台，所述数据处理平台对所接收到的簇路由信息采用DV-hop定位算法计算得出各传感器的分布数据并实时绘制出火场监测地图，然后计算出整个火场的发展速度和方向以及隔离带的最佳开设位置。

作为优选，所述普通节点传感器包括无线收发器。

作为优选，所述锚节点传感器包括所述锚节点传感器包括用于与所述普通节点传感器的无线收发器通信的无线收发器、用于卫星定位的GPS模块和用于与所述中继器通信的超高频通讯模块。

作为优选，所述中继器设置在飞行器上。

作为优选，所述飞行器为直升机、无人机或飞艇。

作为优选，所述中继器具有卫星通信能力。

作为优选，所述无线分簇网络包括一个或多个锚节点传感器和多个普通节点传感器。

作为优选，所述簇路由信息包括簇路由表、最优路径信息以及锚节点传感器的GPS定位数据。

作为优选，所述数据处理平台采用DV-hop定位算法对所接收到的所述信息进行分析。

相应的，本发明还提供一种基于分簇网络感知技术的火情趋势分析系统，包括以下步骤：

步骤1：利用飞行器沿火线空中撒播多个传感器；

步骤2：传感器达到地面后，以传感器中的所有或部分锚节点传感器作为簇头节点，其余的传感器作为簇节点自组建立若干无线分簇网络；

步骤3：所有簇头发起并开始建立最优路径；

步骤4：各无线分簇网络中的各个簇头节点实时向中继器发送其簇路由信息，所述中继器经由卫星通信链路将所接收到的簇路由信息进行发送；

步骤5：数据处理平台通过卫星通信链路实时接收所述簇路由信息；