一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及气象分析技术领域，更具体地，涉及一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法及系统。该方案包括进行地理信息采集，并获得待监测区域的范围和气象信息，设置采集需求；根据地理信息采集和气象信息，进行最优的平台配置位置和无人机续航需求设置；根据无人机配置和平台配置获取在线监视信息，进行格点化处理，生成格点参数；根据格点参数进行变化率分析，获得未来时刻火情预测信息；根据火情预测信息结合待监测区域的范围，进行实时的对应位置的火情展示。该方案通过设置多条件分时化的指标分析，进行平台配置位置和无人机参数的最优化配置，完成最优平台数量、位置选择和无人机配置选择，实时分析周期数据变化率，预估未来火情。估未来火情。估未来火情。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及气象分析
，更具体地，涉及一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法及系统。

技术介绍

[0002]林火发生是一个极其复杂的自然现象，它涉及的因素许多，有其自然属性，又有其社会属性。自然属性中有可燃物的类型及其分布状况、地形地貌分布状况、气象因子等等；而其社会因素中可包含经济、社会发展状况、认识水平、生活习惯等等。因此，从一定意义上讲，森林火灾的发生是必然、绝对的，不发生是暂时、相对的。近几十年来，由于工业化进程加快，森林中人类的活动影响加剧，森林火灾发生的危险性提高，防御和控制森林火灾越来越受到重视。
[0003]在本专利技术技术之前，现有技术虽然已经开始通过无人机探测进行部分区域的森林防火方式的配置，但是具体的防火过程如何有效设置无人机探测的具体方案，才能在保障快速发现和或者火情的同时，降低配置成本，快速预计林火事故，已经成为一个难以解决的综合性问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法及系统，通过设置多条件分时化的指标分析，进行平台配置位置和无人机参数的最优化配置，完成最优的平台数量、位置选择和无人机配置选择，实时分析单个分析周期数据变化率，在线预估未来火情。
[0005]根据本专利技术实施例第一方面，提供一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法。
[0006]在一个或多个实施例中，优选地，所述一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法包括：
[0007]进行地理信息采集，并获得待监测区域的范围和气象信息，设置采集需求；
[0008]根据地理信息采集和气象信息，进行最优的平台配置位置和无人机续航需求设置；
[0009]获取所述无人机续航需求和采集需求，进行无人机配置；
[0010]根据无人机配置和平台配置获取在线监视信息，进行格点化处理，生成格点参数；
[0011]根据所述格点参数进行变化率分析，获得未来时刻火情预测信息；
[0012]根据所述火情预测信息结合待监测区域的范围，进行实时的对应位置的火情展示。
[0013]在一个或多个实施例中，优选地，所述进行地理信息采集，并获得待监测区域的范围和气象信息，设置采集需求，具体包括：
[0014]设置待监测区域的范围，并设置对应监测区域的范围对应的采集需求；
[0015]在所述待监测区域的范围内，通过地理信息系统进行地理分布数据的采集；
[0016]在所述待监测区域的范围内，通过数字高程模型，进行对应的每个地理位置的海拔坐标的提取；
[0017]根据网络信息提取对应位置的气象数据，作为气象信息。
[0018]在一个或多个实施例中，优选地，所述根据地理信息采集和气象信息，进行最优的平台配置位置和无人机续航需求设置，具体包括：
[0019]获取当前监测区域的范围，设置若干种平台和无人机配置方案，并根据确定对应区域的单位空间成本，利用第一计算公式计算平台建设成本；
[0020]根据采集需求确定单个无人机需要配置的传感器的成本，作为单个无人机传感成本，并利用第二计算公式计算所述无人机成本；
[0021]设置每个平台和无人机配置方案中不同的行驶路径，提取对应的原始飞行距离，并利用第三计算公式计算平台之间换算飞行距离；
[0022]利用第四计算公式获得每个平台和无人机配置方案中的综合建设成本；
[0023]将所述平台和无人机配置方案中不满足第五计算公式的方案排除，作为第一步方案；
[0024]将所述第一步方案中不满足第六计算公式的方案排查，作为约束集合；
[0025]根据所述约束集合，利用第七计算公式获得平台最优配置数量和无人机最优配置数量；
[0026]所述第一计算公式为：
[0027]P＝C
×
Cs+J+T
×
D
[0028]其中，P为所述平台建设成本，C为储能容量，Cs为储能配置费用，J为平台配套基础设备费用，T为停机空间，D为单位空间成本；
[0029]所述第二计算公式为：
[0030]W＝G+Cd
×
C
[0031]其中，W为所述无人机成本，G为单个无人机传感成本，Cd为单位无人机单位储能容量的成本；
[0032]所述第三计算公式为：
[0033]H＝(1+Y)
×
(1+f
h
×
r
h
)
×
(1+f
w
×
p
w
)
×
h
p
×
H0[0034]其中，H为所述平台之间换算飞行距离，Y为保守预留裕度，f
h
为线路火灾换线风险概率，r
h
为绕行路径增加系数，f
w
为大风阻力系数，p
w
为大风概率，h
p
为高程变化影响系数，H0为原始飞行距离；
[0035]所述第四计算公式为：
[0036]B＝P
×
S1+W
×
S2[0037]其中，B为所述综合建设成本，S1为平台建设数量，S2为无人机配置数量；所述第五计算公式为：
[0038]max(H)<F
[0039]其中，F为无人机单次飞行距离；
[0040]所述第六计算公式为：
[0041]T1+T2<T
MIN
[0042]其中，T
MIN
为最低巡航周期，T1为无人机充电时间，T2为无人机单次巡航时间；
[0043]所述第七计算公式为：
[0044]{S
10
，S
20
}＝arg min(B)，{S1，S2}∈A
[0045]其中，S
10
为平台最优配置数量，S
20
为所述无人机最优配置数量，arg min(B)为提取综合建设成本时刻的平台数量和无人机数量的函数，A为约束集合。
[0046]在一个或多个实施例中，优选地，所述获取所述无人机续航需求和采集需求，进行无人机配置，具体包括：
[0047]获取无人机续航需求和采集需求，明确单台无人机的最低配置；
[0048]自动进行无人机最低配置的设置，形成无人机最优配置数量个无人机。
[0049]在一个或多个实施例中，优选地，所述根据无人机配置和平台配置获取在线监视信息，进行格点化处理，生成格点参数，具体包括：
[0050]根据所述平台最优配置数量和所述无人机最优配置数量完成无人机和平台的布置；
[0051]自动开始在线的信息监视，获得每个时刻对应的方位信息、回波信息、速度、姿态和形状；
[0052]根据具体的采集对应位置形成在线监视信息；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法，其特征在于，该方法包括：进行地理信息采集，并获得待监测区域的范围和气象信息，设置采集需求；根据地理信息采集和气象信息，进行最优的平台配置位置和无人机续航需求设置；获取所述无人机续航需求和采集需求，进行无人机配置；根据无人机配置和平台配置获取在线监视信息，进行格点化处理，生成格点参数；根据所述格点参数进行变化率分析，获得未来时刻火情预测信息；根据所述火情预测信息结合待监测区域的范围，进行实时的对应位置的火情展示。2.如权利要求1所述的一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法，其特征在于，所述进行地理信息采集，并获得待监测区域的范围和气象信息，设置采集需求，具体包括：设置待监测区域的范围，并设置对应监测区域的范围对应的采集需求；在所述待监测区域的范围内，通过地理信息系统进行地理分布数据的采集；在所述待监测区域的范围内，通过数字高程模型，进行对应的每个地理位置的海拔坐标的提取；根据网络信息提取对应位置的气象数据，作为气象信息。3.如权利要求1所述的一种基于无人机探测的森林防火预警分析方法，其特征在于，所述根据地理信息采集和气象信息，进行最优的平台配置位置和无人机续航需求设置，具体包括：获取当前监测区域的范围，设置若干种平台和无人机配置方案，并根据确定对应区域的单位空间成本，利用第一计算公式计算平台建设成本；根据采集需求确定单个无人机需要配置的传感器的成本，作为单个无人机传感成本，并利用第二计算公式计算所述无人机成本；设置每个平台和无人机配置方案中不同的行驶路径，提取对应的原始飞行距离，并利用第三计算公式计算平台之间换算飞行距离；利用第四计算公式获得每个平台和无人机配置方案中的综合建设成本；将所述平台和无人机配置方案中不满足第五计算公式的方案排除，作为第一步方案；将所述第一步方案中不满足第六计算公式的方案排查，作为约束集合；根据所述约束集合，利用第七计算公式获得平台最优配置数量和无人机最优配置数量；所述第一计算公式为：P＝C
×
Cs+J+T
×
D其中，P为所述平台建设成本，C为储能容量，Cs为储能配置费用，J为平台配套基础设备费用，T为停机空间，D为单位空间成本；所述第二计算公式为：W＝G+Cd
×
C其中，W为所述无人机成本，G为单个无人机传感成本，Cd为单位无人机单位储能容量的成本；所述第三计算公式为：H＝(1+Y)
×
(1+f
h
×
r
h
)
×
(1+f
w
×
p
w
)
×
h
p
×
H0其中，H为所述平台之间换算飞行距离，Y为保守预留裕度，f
h
为线路火灾换线风险概率，
r
h
为绕行路径增加系数，f
w
为大风阻力系数，p
w
为大风概率，h
p
为高程变化影响系数，H0为原始飞行距离；所述第四计算公式为：B＝P
×
S1+W
×
S2其中，B为所述综合建设成本，S1为平台建设数量，S2为无人机配置数量；所述第五计算公式为：max(H)<F其中，F为无人机单次飞行距离；所述第六计算公式为：T1+T2<T
MIN
其中，T
MIN
为最低巡航周期，T1为无人机充电时间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卓，
申请(专利权)人：广东智联空天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：