近年來，全球氣候變暖的趨勢日益嚴重，氣溫升高導致森林火災的發生頻率和嚴重程度逐年增加，對人類社會和自然生態環境造成了嚴重的危害。森林火災的發生受到植被類型、氣象條件、撲救方式和監管方式等多種因素的影響。

因此，林業建設者需要正視氣候變暖的現狀，以積極的態度和有效手段應對氣候變化下的森林火災問題，切實做好林業防火工作，為我國林業的可持續發展鋪就堅實的道路。在這一過程中，實現對森林火險的精準預測與高效防范顯得至關重要。

一、建設內容和目標

按照自然災害應急能力提升工程預警指揮項目清單，為加強森林草原火險感知網絡建設，在森林草原防滅火高危和高風險縣部署火險多因子綜合監測站點，強化森林草原火險預警預報數據匯聚和產品制作，提高森林草原火險預報、高火險預警、火險形勢研判的精細化水平，提升本地區森林草原火災防范能力。

建設思路

本項目擬在感知網絡、通信網絡的建設基礎上，運用各類服務引擎形成應急管理信息化的儲存、運算與開發環境，基于開發環境建設面向應急管理專業領域的業務系統，為應急管理工作人員提供應用服務。同時，各類生產安全、自然災害以及應急響應現場感知數據以及業務系統產生的業務數據將通過應急指揮中心呈現給指揮負責人員，為應急響應事件的綜合指揮與統一調度提供保障。

三、總體框架

森林草原火險因子綜合監測站應用方案綜合運用現代物聯網、云計算、人工智能、無線傳輸、智能微傳感器和多源感知信息融合技術，實現森林氣象、物候和可燃物信息的探測采集，通過數據自動上報，為火險感知模型提供實時數據源，為指揮決策提供應用服務，為管理部門提供數據決策的工具。

四、方案亮點

1、支持北三短報文+4G

在無公網地區用戶可使用北三短報文和4G進行通訊。

2、支持物候凋落物監測

云平臺實時監測，及時發現新動態。

3、高溫區異常狀態識別

實時對現場進行識別，高溫區異常狀態快速提醒。

4、支持火險因子等級分析

云平臺支持火險因子等級分析，快速了解火險情況。

5、支持物候分析

云平臺支持物候分析，隨時了解物候情況。

6、支持自動定時上報

在無公網地區用戶可用北斗終端上報自身位置，更方便了解最新動態。

五、項目介紹

森林草原火險因子綜合監測站由可燃物含水率傳感器、一體化微氣象傳感器與附件組成。其中，可燃物含水率傳感器和一體化微氣象傳感器實現空氣溫度、空氣濕度、環境光照度、風速、風向、降雨量、大氣壓、土壤含水率、地表凋落物含水率、可燃物物候、地表溫濕度等火險因子的立體多維感知，同時提供傾斜告警、低電壓保護等安全防護服務。

（一）通信模塊

（二）監測站結構圖

①：多要素氣象傳感器

②：管理單元

③：避雷針

④：傾斜報警

⑤：多光譜物候相機

⑥：太陽能板

⑦：可燃物含水率傳感器

⑧：北斗數傳終端PD19

（三）核心部件

1、可燃物含水率傳感器

具備同時測量地表凋落物含水率、多光譜物候狀態、土壤含水率、地表溫濕度功能，可將數據上報至遠程服務器且上報間隔可調，并可進行遠程指令下發與參數標定。設備所有功能一體化高度集成。

2、多要素氣象傳感器

針對多領域氣象參數進行監測的儀器，設備將氣象標準參數（空氣溫度、空氣濕度、風速、風向、大氣壓力、降雨量、光照度）通過一個高集成度結構來實現，可實現戶外氣象參數24小時連續在線監測。

3、北斗數傳終端PD19

北斗數傳終端PD19是專門為數據傳輸而研制的機型，采用天線主機一體化設計，集成了RDSS天線、射頻收發電路、功放電路、基帶電路等，集成度高、功耗低，配有專用的固定結構，安裝使用極為方便。

4、圖像邊緣計算終端PE30

采用國產化四核64位Cortex-A55處理器，主頻2GHz，有2GB DDR4內存與16GB存儲，具備2T算力，可進行圖片物候計算分析，支持GPRS/3G/4G/5G公網傳輸及北斗短報文協議。其感知數據上報加密算法不低于128位，在數據歸集交互時，能保障數據對接各方面安全，防止數據泄露與惡意篡改，數據可遠程傳輸至省級森林草原火險綜合監測預警平臺。

五、平臺介紹

森林草原火險綜合監測預警平臺是一個集成了數據采集、傳輸、處理、分析和預警等功能于一體的綜合性管理平臺。該系統通過對森林草原火險因子綜合監測站所采集的數據進行集中管理和分析，實現對森林草原火險的實時監測、預警和評估，為森林防火決策提供科學依據。

平臺功能

• 站點管理
• 火險感知告警
• 火險等級評估預測
• 火險專題報告
• 火險趨勢研判
• 歷史數據的導出與查詢

六、森林火險預測

（一）模型風險

通過一種基于人工智能技術的森林火險預測模型，實現了對森林火險的預測和防范，這種模型不僅可以對森林火險進行預測，還可以為相關部門提供決策支持，達到減少森林火災的目的。

（二）等級評估

根據氣象因子火險發生的概率模型，最后將計算得出的預測概率用Kriging方法進行空間分布插值，對森林火險概率進行區劃。火險等級劃分結果如圖所示，森林火險等級較高的地區，需加強防范管理用火安全。

七、應用案例

某縣林業局森林草原火險因子綜合監測站建設

本監測站依托先進的物聯網、智能傳感技術，實現森林火險因子中的可燃物含水率、土壤腐殖質含水率、物候數據、氣象要素等全方位分層監測，有效整合和配置相關基礎數據資源，實現了多維物候火險因子的全天候自動采集與分析，并提供了專業的預警成果服務，能夠準確地預測未來森林火災發生、發展趨勢。

運行期間無需現場標定且運行良好，極大地降低了運維成本，提高了業務的連續性與穩定性，為科學指揮決策提供了堅實、精準的森林火險感知大數據支撐。