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森林防火移動助手系統在森林防火中的應用及實現

文檔作者：宋娟① 費海強② 文檔來源： ①安徽省經濟管理學院 ②安徽粵信網絡通信技術有限公司		點擊數：	更新時間： 2021年11月21日
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內燃機與配件
0 引言
在多年從事林業行業應用軟件開發中，發現現有的
軟件系統多為桌面應用軟件或者基于網絡的web 系統，
桌面程序提供大運算量和大存儲量的功能，web 系統則
提供多線程和體現共享性的功能；在林業部門日常的工
作中，經常需要行走于野外和組織火場撲火工作，外業工
作的人員只能通過電話或者對講機進行交流和信息傳
遞，無法將現場的數據進行數字化的傳輸。本文中的森林
防火移動助手系統，在林業人員在野外調查和火場撲火
時，解決了現場實際情況的數據與指揮中心的數據進行
交互的問題。通過智能手機便攜移動的特性，迅速準確的
將前端信息回傳至后臺數據中心，讓指揮中心第一時間
獲取現場的最新資料，并提高信息的可靠性和時效性，降
低災害的蔓延，減少人員和財產的損失，為決策指揮提供
了寶貴的數據來源。
在撲火現場，撲火人員在煙霧彌漫的火場中，行進的
路線和位置很難通過肉眼觀察到，通過對講設備和電話
往往不能確切的描述出實際的位置，撲火人員對撲火的
周邊危險環境也不能很清楚的了解，如高壓線路或是險
要地段。
本文中的森林防火移動助手具備GPS 功能，通過實
時的位置信息與危險環境因素的GIS 數據相結合，可以對
周邊的環境進行展示，能夠對撲火人員給予安全提示。后
端指揮部通過前端移動設備回傳的經緯度位置信息，對撲
火隊伍的行徑進行跟蹤和掌握，結合全局的火情，對撲火
隊伍進行有效的指揮。
1 相關技術簡介
1.1 森林防火中GPS 技術的使用
GPS（Global Positioning System）全稱為全球衛星定位
系統，隨著伽利略計劃的逐步實施，GPS 的定位將更加準
確和安全。現在GPS 的應用已經非常廣泛，已被各行各業
應用在日常的工作當中，GPS 可以在任何地點、任何時間
進行數據采集，全球地面覆蓋，功能多，精度高。
在森林防火應用中，GPS 進行火場定位，火場布兵，
火場測面積，火災損失計算，精確度高，安全性強，能夠實
時、快速、準確地測定火險位置和范圍，為防火指揮部門
提供火災依據。［1］。GPS 技術可以大大提高信息的可靠性
和及時性，可以直觀地反映單點個體在地理上的位置信
息，實時地傳輸行徑軌跡。在與服務器端的數據交互中，
移動端可以獲取位置信息、行徑方向、運動速度和海拔高
度等數據，通過無線網絡將數據傳輸至服務器端，提供指
揮人員決策監控。移動設備可以對火場的火點進行標注，
對起火的火線進行繪制，數據存儲于移動設備并同時回
傳至服務器。
1.2 4G 網絡與WebService 技術的結合
無線網絡是搭建移動端和服務器端的橋梁，現如今
4G 網絡已經覆蓋全國，在中東部等發達地區，基本上達到
無盲區。
目前的4G 網絡，森林防火移動助手系統，已可以實
現現場的圖片文件通過移動網絡進行傳輸至服務器端。移
動端通過內置的攝像設備或是其它攝像設備，可以將現場
情況的圖片附加位置信息和描述信息同時傳輸到中心服
務器提供指揮系統調用。
WebService 提供了移動設備回傳數據至服務器端的
數據接口，基于移動網絡，移動端的設備可以通過訪問
WebService，將現場的實時數據傳輸至后臺，也可以通過
WebService 服務獲取經過后臺處理完畢的數據或者命令。
火災現場的位置數據可以通過不同頻率發送至服務
器，通過服務端指揮系統對坐標在電子地圖上的標繪，可
以試試監視撲火隊伍的位置和狀態。現場的移動設備也可
以通過WebService 接口，實時的上傳火場的圖像和坐標，
指揮中心對現場情況進行了解。
利用4G 網絡的短信功能，指揮部可以向移動端發送
指揮命令，同樣，移動端設備也可以通過4G 網絡，向指揮
中心發送文字信息進行現場情況匯報，讓指揮人員可以快
速獲取前端人員的信息和要求。前端人員和指揮中心的交
互信息可以形成現場的火險檔案，為今后的火災指揮提供
歷史信息。
1.3 移動端GIS 與GPS 的技術結合
移動端中嵌入了GIS 平臺，可以通過獲取移動端的
GPS 數據，對附近的數據進行查詢，如森林植被，水系、道
路和危險要素等，同時在災后統計中，通過移動端的GIS
平臺，可以對過火面積進行精準測量，并可以進行現場標
——————————————————————— 作者簡介:宋娟（1980-），女，安徽亳州人，本科，助理實驗師，主要
研究方向為數據分析、移動設備開發和數據挖掘；費海
強（1979-），男，浙江溫州人，本科，工程師，主要研究方
向為嵌入式應用開發、圖形圖像處理、數據挖掘。
森林防火移動助手系統在森林防火中的應用及實現
宋娟①：費海強②
（①安徽省經濟管理學院，合肥230027；②安徽粵信網絡通信技術有限公司，合肥230088）
摘要:介紹了一種基于智能手機、GPS、GIS、4G 網絡網絡技術的林業森林防火軟件的設計思想和具體實現。使用外置的藍牙GPS
或內置GPS 裝置獲取定位信息，在智能手機中的GIS 系統進行地圖標繪，通過手機無線網絡回傳火場位置信息和圖文信息到中心服
務器，中心指揮系統對回傳數據進行數據分析和保存，同時回傳指令數據和信息數據至智能手機，實現移動端和服務器數據實時交
互，智能手機作為數據源的前端進行調查勘測和林火數據收集，指揮系統對終端回傳的數據進行展示、分析和遠程決策等功能。
關鍵詞:PDA；GIS；GSM；嵌入式應用；森林防火
·126·
萬方數據
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
注起火點和測量火損面積，描繪過火線，標注過火林木種
類、受損情況等。
現場人員在火場中由于火勢和煙霧的原因，通常不能
正確判斷地勢危險區域或是危險源。結合GPS 和GIS 軟
件，可以對所在撲火區域進行危險提示，如高壓線區域、易
燃易爆區域和險要地勢區域，設置GIS 軟件中的緩沖查詢
半徑，可以在所在地點的半徑區域內，檢索GIS 圖層中的
相關數據，在接近危險區域時給予警報和提醒。
在森林防火災損統計中，火場部分區域往往不可到達
或是無法準確的繪制邊界，僅通過GPS 記錄軌跡往往不
能準確的判斷GPS 的偏移量，結合嵌入式GIS，疊加所在
火場的小班圖層，能夠校驗GPS 的偏移，修正經緯度數
據；在不可達到區域，可以通過在原有圖層數據中現場繪
制或是對坡勾繪的方式，閉合火場受損區域邊界。
2 系統功能實現
2.1 系統架構
系統結合了GPS、智能手機、4G 網絡與WebService，
架構成一個現場數據采集和的傳輸交互平臺。結合了無線
網絡的移動設備，利用了其移動方便，傳輸數據及時的特
點，實現了準確、實時和靈活的網絡架構。
2.1.1 硬件與網絡架構
圖1
GPS 通過衛星實時獲取位置信息、方向、行進速度等
信息，通過智能手機的無線傳輸，訪問WebService 服務，
回傳數據至中心服務器，并且提供其他指揮軟件的使用和
數據訪問，服務器通過防火和傳輸加密進行安全通訊。
2.1.2 軟件系統總體結構
圖2
軟件提供信息傳輸、電子地圖和系統設置三個大功
能，三大模塊的功能介紹如下：
①信息傳輸模塊提供文本信息傳輸和圖片信息的上
傳功能，并接收由服務器回傳的數據；
②電子地圖提供地圖顯示，與GPS 數據結合，疊加圖
層數據，地圖放大縮小等基本操作，用戶可以標繪火點、火
線、火面數據，標繪數據實時上傳，危險源提醒，查詢其他
客戶端位置等功能；
③系統設置模塊提供撲火隊伍編號設置，與服務器端
保持識別ID 一致，設置GPS 串口號和波特率值，設置緊
急呼救號碼等功能。
2.2 WebService 數據交互
WebService 提供了如下接口：
2.2.1 獲取隊伍編號
移動設備綁定手機號碼和設備硬件號，通過接口識別
本次撲火任務中參加行動的手機號碼，通過手機號關聯，
形成對應關系，移動端通過手機號碼獲取服務端的火場編
號和隊伍編號。
2.2.2 火場數據回傳
移動設備通過錄入火場的相關信息，由GPS 獲取的
經緯度坐標、方位角、速度和當前時間等數據，回傳至服務
器端，同時回傳當前設備的號碼，提供指揮中心程序進行
調用和顯示，形成一條路線軌跡。
2.2.3 現場圖片回傳
移動設備通過拍攝火場現場照片，由回傳接口進行數
據上傳，移動端將圖像數據轉換成二進制字節的數組流，
回傳圖片數據至服務端，服務端通過FileStream 類進行流
文件轉換，轉換成圖片文件，存儲于服務器中。
2.2.4 GPS 解析
移動端連接藍牙GPS 或者設備中的GPS，通過模擬
串口獲取GPS 硬件中回傳的數據字符，根據NMEA 協議，
解析出經度、緯度、方位角、速度、時間和海拔高度等，實現
當前位置等信息的獲取，提供移動端使用并回傳數據。
3 結論與展望
在森林防火工作中，第一時間獲取火場的信息尤為
重要，迅速的將火場信息和撲火隊伍信息回傳，信息的
標準化和數字化，將為贏得撲火時間和正確指揮撲火工
作帶來非常重要的作用。隨著移動端設備硬件性能的進
一步提高，無線網絡的傳輸速度更加迅速，森林防火移
動助手讓原先傳統的森林防火工作變得更加高效、安全
和準確。移動設備的便攜性、及時性和準確性的特點在
林業的行業應用將越來越廣泛，也將會扮演著越來越重
要的角色。
隨著移動互聯應用的大力發展，移動端的應用將會成
為一個新的應用方向，視頻和音頻數據的實時傳輸也將成
為現實，大數據量的傳輸和交互也會在瞬間完成。移動端
的設備成為我們在日常工作生活中的移動電腦和數據移
動終端。
參考文獻:
［1］車皇云，等.淺談GPS 在工、農、林業中的應用［］.四川：四川
省內江市科技局，2006.
［2］黃福波，等.手機獲取環境空氣監測信息的方法［J］.環境監
測管理與技術，2008，20（03）：55-57.
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萬方數據

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