基于Android的森林火灾监测预警软件的设计

基于Android的森林火灾监测预警软件的设计

1 引言

我国大约拥有森林的面积是1． 75亿公顷，124． 56亿立方米的森林蓄积量，森林占国土的面积大约18．21%，所以，我国既是一个拥有庞大的森林资源的大国，同时又是一个多发森林火灾的国家。国家的林业局曾有一份资料现实，在1950—2011 年这61 年的时间，我国的森林每年大约要发生大大小小的火灾15 992 次，每年收到火灾侵害的森林面积大约是92。5万公顷。而国家还需要用大量的人力、物力和财力，去挽救那些收到火灾侵害的森林，而且火灾对森林资源和环境造成的破坏无疑是十分巨大的。所以，我们就需要用高科技的现代化手段，对大面积的森林资源进行24小时监控，对森林火灾做到早发现、早预报并且早扑救，争取变有灾为无灾、变大灾为小灾；目前，这就是面对森林火灾防护工作的一个十分重要的研究方向。所以，我国目前有必要建立一套科学的森林防火系统，这样就可以及时地对森林的情况进行监测，更好的现代化科技水平，就可以更好地保护我国的森林资源。

2 火灾检测预警现状分析

一直以来，森林火灾都威胁着森林生态系统，给人类带来巨大经济损失。国内外对于森林防火的重视程度也是高于其他自然灾害的。森林火灾主要是由森林局部气候干燥和易燃物自燃引起，森林火灾的对流性很强，对树木的危害程度严重，可以使70%至100%的林木被烧死，同时对当地的生态环境也造成极大程度的破坏；森林火灾具有燃烧周期长、损害面积大、损害强度大、经济损失严重等特点；且森林火灾的影响因素条件受可燃物种、火灾环境、火灾地形、气象条件等因数的影响，人工预测和人工发觉都具有一定的难度。

目前国内森林防火主要采取的防护措施有地面巡护、塔台观测、空中巡航、卫星监测等手段。目前国内森林防火采取的主要防护措施比较单一，与当前的高新技术联系不够紧密，如地面巡护受地形、地貌、环境等多方面因素限制，从而导致地面巡护的人力资源投入过大，且由于地面巡护个人的视野狭窄，导致地面巡护的森林面积相对较少，交通不够便利的偏远山区鲜有巡护；塔台观测主要针对偏远林区，但有一定的地域限制，如观察效果受到观测塔台的地理位置及周边地形的影响，有观察死角和观察空白区，如果在大雾天气发生火灾则很难被观测到，所以塔台观测森林火灾的准确率比较低，且误差大，塔台观测人员的人身安全也会受到威胁；空中巡航的方法比较具有优势，该方法的优点是巡护视野宽阔、速度迅速、观察全面、机动性强等特点，但是在恶劣天气条件下该方法就不能够发挥其具有的优势，如夜间、阴天、下雨、下雪大风等恶劣天气情况，同时空中巡航也受到巡航的路线、巡航时间、巡航范围等的限制，这样一来巡航的优势体现不够明显，而且投入成本很高；卫星监测主要是利用卫星遥感技术，这种方法具有监测范围广、实况反映速度快等特点，但是在卫星遥感过程中的数据收集及处理有一定的操作难度，设施实施需要耗费大量的人力物力，不能够使火灾监测预警达到最优.

3关键技术

3。1 Android 手机平台

Android 是Google 于2007 年11 月5 日宣布的基于Linux 平台开源手机操作系统名称( 如图1 所示) ，该平台由操作系统、中介软件、使用者平台和应用的软件这几部分组成，是一个完整的移动软件，真正的为移动终端而打造。近几年Android 的手机平台，在进

行不断的更新换代，推出的新

3-0-1Android 操作系统体系结构

版本手机平台的性能，也在不断的进行提高，并且运行十分稳定，这无疑成为了移动智能终端市场的一个主力军。 2012年5 月Needham ＆ Company 公司的一份市场调研报告显示，中国的移动终端市场中，占据了一大部分市场份额的就是Android 平台。

3.2 GPS 定位技术在防火中的应用

GPS( Global Positioning System) 就是全球卫星定位系统的简称。GPS 具有连续覆盖全球的地面，精度高、功能繁多、可以进行实时的定位，应用十分广泛的特点。在森林防火方面，GPS 可以在任意一块森林面积进行监测，进行24小时连续的监测，而且不会受到天气状况的影响。在森林防火监测预警的应用中，GPS 可以对易发生火灾的位置，和易发生火灾的敏感区域位置，获取不间断的数据，提供最新的事故气象和环境的一些实时数据等。通过GPS 的技术，能够更加直观地反映出比如着火的发生点、大火的燃烧范围以及灭火队伍的情况等一些其它的空间分布的情况。

3.3 GIS 和GPS 在森林火灾预警应用中的结合

嵌入式的GIS 平台结合GPS 定位设备，使移动端的系统将火灾发生位置的信息进行可视化的描述，智能移动端的用户，可以通过GPS 设备对位置的坐标进行时时的定位，并且在GIS 平台中，查询并且获取火灾事故发生地的地理数据以及周边的一些数据。通过GPS 对数据进行获取，根据GPS 获取的数据就可以分析出经纬度数据、时间、海拔高度等数据，还可以得到移动速度和移动方向等瞬时性的数据；结合GIS 平台，智能移动端的用户，就可以对现场的位置、行径的路线以及范围等地理数据惊醒实时地标绘。

4智能防火系统的框架设计

森林防火安全系统主要是以森林防火信息为主要的研究对象，以森林的地理信息及周边情况为基础，在已有的GSM 网络传输技术和数字定位技术的基础上，集防火信息和防火预警管理为一体的一个综合性智能应用系统。这个系统有以下几个特点：建设快，投资少，十分适合没有通信线路、没有电能以及没有道路的情况。防火系统具有可拓展性，还可以定期的进行升级并且维护，满足森林防火监控系统的发展要求。可以实现对事故发生地的远程图像实时传输，用户可以通过移动终端的设备，来了解现场的情况。操作界面简单并且清晰。可

以进行火点的定位及火情识别的报警系统。

嵌入式系统作为已有系统的数据接口和外延设备，增加了现有系统的实时性和灵活性的。让系统软件在已有的架构上，得到了进一步的补充和外延。在原有的系统架构下，嵌入式系统实现了移动终端之间的数据交互，以及数据库与移动终端二者之间的数据交互。这样就可以使WEB 服务器和系统服务器通过数据库的服务器，来获取移动终端传来的实时性数据。

如图所示，在脱离了网络的户外，移动终端也可以对数据进行采集，通过蓝牙技术和GPS

设备，对数据进行实时的获取、定位和传送；通过手持设备中的GIS 系统，就可以直观地对所在位置的信息进行获取和收集。嵌入的式开发不需要对原系统进行修改，只需在原系统中，对接口做好充分的准备，以便对数据的发送或是接收。对现存系统中还可使用的设备，只需要在服务器一端加设一个移动或者联通的短信模块即可。因为嵌入式开发系统的软件的运行是不在服务器端的，所以，对现存的应用软件系统没有直接的影响，服务器端对软件的支持，只需要对移动端 做一个数据的接口就可以了，例如WebService 或者是短信接收的模块。

森林防火系统是以Android 智能系统的应用软件为核心，通过网络来传输系统的数据。系统总体结构分为三部分:信息传输、电子地图和系统设置(如图所示)。

4-0-1硬件与网络架构

4-0-2系统框架图