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森林防火移动助手系统在森林防火中的应用及实现

文档作者：宋娟① 费海强② 文档来源： ①安徽省经济管理学院 ②安徽粤信网络通信技术有限公司		点击数：	更新时间： 2021年11月21日
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内燃机与配件
0 引言
在多年从事林业行业应用软件开发中，发现现有的
软件系统多为桌面应用软件或者基于网络的web 系统，
桌面程序提供大运算量和大存储量的功能，web 系统则
提供多线程和体现共享性的功能；在林业部门日常的工
作中，经常需要行走于野外和组织火场扑火工作，外业工
作的人员只能通过电话或者对讲机进行交流和信息传
递，无法将现场的数据进行数字化的传输。本文中的森林
防火移动助手系统，在林业人员在野外调查和火场扑火
时，解决了现场实际情况的数据与指挥中心的数据进行
交互的问题。通过智能手机便携移动的特性，迅速准确的
将前端信息回传至后台数据中心，让指挥中心第一时间
获取现场的最新资料，并提高信息的可靠性和时效性，降
低灾害的蔓延，减少人员和财产的损失，为决策指挥提供
了宝贵的数据来源。
在扑火现场，扑火人员在烟雾弥漫的火场中，行进的
路线和位置很难通过肉眼观察到，通过对讲设备和电话
往往不能确切的描述出实际的位置，扑火人员对扑火的
周边危险环境也不能很清楚的了解，如高压线路或是险
要地段。
本文中的森林防火移动助手具备GPS 功能，通过实
时的位置信息与危险环境因素的GIS 数据相结合，可以对
周边的环境进行展示，能够对扑火人员给予安全提示。后
端指挥部通过前端移动设备回传的经纬度位置信息，对扑
火队伍的行径进行跟踪和掌握，结合全局的火情，对扑火
队伍进行有效的指挥。
1 相关技术简介
1.1 森林防火中GPS 技术的使用
GPS（Global Positioning System）全称为全球卫星定位
系统，随着伽利略计划的逐步实施，GPS 的定位将更加准
确和安全。现在GPS 的应用已经非常广泛，已被各行各业
应用在日常的工作当中，GPS 可以在任何地点、任何时间
进行数据采集，全球地面覆盖，功能多，精度高。
在森林防火应用中，GPS 进行火场定位，火场布兵，
火场测面积，火灾损失计算，精确度高，安全性强，能够实
时、快速、准确地测定火险位置和范围，为防火指挥部门
提供火灾依据。［1］。GPS 技术可以大大提高信息的可靠性
和及时性，可以直观地反映单点个体在地理上的位置信
息，实时地传输行径轨迹。在与服务器端的数据交互中，
移动端可以获取位置信息、行径方向、运动速度和海拔高
度等数据，通过无线网络将数据传输至服务器端，提供指
挥人员决策监控。移动设备可以对火场的火点进行标注，
对起火的火线进行绘制，数据存储于移动设备并同时回
传至服务器。
1.2 4G 网络与WebService 技术的结合
无线网络是搭建移动端和服务器端的桥梁，现如今
4G 网络已经覆盖全国，在中东部等发达地区，基本上达到
无盲区。
目前的4G 网络，森林防火移动助手系统，已可以实
现现场的图片文件通过移动网络进行传输至服务器端。移
动端通过内置的摄像设备或是其它摄像设备，可以将现场
情况的图片附加位置信息和描述信息同时传输到中心服
务器提供指挥系统调用。
WebService 提供了移动设备回传数据至服务器端的
数据接口，基于移动网络，移动端的设备可以通过访问
WebService，将现场的实时数据传输至后台，也可以通过
WebService 服务获取经过后台处理完毕的数据或者命令。
火灾现场的位置数据可以通过不同频率发送至服务
器，通过服务端指挥系统对坐标在电子地图上的标绘，可
以试试监视扑火队伍的位置和状态。现场的移动设备也可
以通过WebService 接口，实时的上传火场的图像和坐标，
指挥中心对现场情况进行了解。
利用4G 网络的短信功能，指挥部可以向移动端发送
指挥命令，同样，移动端设备也可以通过4G 网络，向指挥
中心发送文字信息进行现场情况汇报，让指挥人员可以快
速获取前端人员的信息和要求。前端人员和指挥中心的交
互信息可以形成现场的火险档案，为今后的火灾指挥提供
历史信息。
1.3 移动端GIS 与GPS 的技术结合
移动端中嵌入了GIS 平台，可以通过获取移动端的
GPS 数据，对附近的数据进行查询，如森林植被，水系、道
路和危险要素等，同时在灾后统计中，通过移动端的GIS
平台，可以对过火面积进行精准测量，并可以进行现场标
——————————————————————— 作者简介:宋娟（1980-），女，安徽亳州人，本科，助理实验师，主要
研究方向为数据分析、移动设备开发和数据挖掘；费海
强（1979-），男，浙江温州人，本科，工程师，主要研究方
向为嵌入式应用开发、图形图像处理、数据挖掘。
森林防火移动助手系统在森林防火中的应用及实现
宋娟①：费海强②
（①安徽省经济管理学院，合肥230027；②安徽粤信网络通信技术有限公司，合肥230088）
摘要:介绍了一种基于智能手机、GPS、GIS、4G 网络网络技术的林业森林防火软件的设计思想和具体实现。使用外置的蓝牙GPS
或内置GPS 装置获取定位信息，在智能手机中的GIS 系统进行地图标绘，通过手机无线网络回传火场位置信息和图文信息到中心服
务器，中心指挥系统对回传数据进行数据分析和保存，同时回传指令数据和信息数据至智能手机，实现移动端和服务器数据实时交
互，智能手机作为数据源的前端进行调查勘测和林火数据收集，指挥系统对终端回传的数据进行展示、分析和远程决策等功能。
关键词:PDA；GIS；GSM；嵌入式应用；森林防火
·126·
万方数据
Internal Combustion Engine &amp;amp; Parts
注起火点和测量火损面积，描绘过火线，标注过火林木种
类、受损情况等。
现场人员在火场中由于火势和烟雾的原因，通常不能
正确判断地势危险区域或是危险源。结合GPS 和GIS 软
件，可以对所在扑火区域进行危险提示，如高压线区域、易
燃易爆区域和险要地势区域，设置GIS 软件中的缓冲查询
半径，可以在所在地点的半径区域内，检索GIS 图层中的
相关数据，在接近危险区域时给予警报和提醒。
在森林防火灾损统计中，火场部分区域往往不可到达
或是无法准确的绘制边界，仅通过GPS 记录轨迹往往不
能准确的判断GPS 的偏移量，结合嵌入式GIS，叠加所在
火场的小班图层，能够校验GPS 的偏移，修正经纬度数
据；在不可达到区域，可以通过在原有图层数据中现场绘
制或是对坡勾绘的方式，闭合火场受损区域边界。
2 系统功能实现
2.1 系统架构
系统结合了GPS、智能手机、4G 网络与WebService，
架构成一个现场数据采集和的传输交互平台。结合了无线
网络的移动设备，利用了其移动方便，传输数据及时的特
点，实现了准确、实时和灵活的网络架构。
2.1.1 硬件与网络架构
图1
GPS 通过卫星实时获取位置信息、方向、行进速度等
信息，通过智能手机的无线传输，访问WebService 服务，
回传数据至中心服务器，并且提供其他指挥软件的使用和
数据访问，服务器通过防火和传输加密进行安全通讯。
2.1.2 软件系统总体结构
图2
软件提供信息传输、电子地图和系统设置三个大功
能，三大模块的功能介绍如下：
①信息传输模块提供文本信息传输和图片信息的上
传功能，并接收由服务器回传的数据；
②电子地图提供地图显示，与GPS 数据结合，叠加图
层数据，地图放大缩小等基本操作，用户可以标绘火点、火
线、火面数据，标绘数据实时上传，危险源提醒，查询其他
客户端位置等功能；
③系统设置模块提供扑火队伍编号设置，与服务器端
保持识别ID 一致，设置GPS 串口号和波特率值，设置紧
急呼救号码等功能。
2.2 WebService 数据交互
WebService 提供了如下接口：
2.2.1 获取队伍编号
移动设备绑定手机号码和设备硬件号，通过接口识别
本次扑火任务中参加行动的手机号码，通过手机号关联，
形成对应关系，移动端通过手机号码获取服务端的火场编
号和队伍编号。
2.2.2 火场数据回传
移动设备通过录入火场的相关信息，由GPS 获取的
经纬度坐标、方位角、速度和当前时间等数据，回传至服务
器端，同时回传当前设备的号码，提供指挥中心程序进行
调用和显示，形成一条路线轨迹。
2.2.3 现场图片回传
移动设备通过拍摄火场现场照片，由回传接口进行数
据上传，移动端将图像数据转换成二进制字节的数组流，
回传图片数据至服务端，服务端通过FileStream 类进行流
文件转换，转换成图片文件，存储于服务器中。
2.2.4 GPS 解析
移动端连接蓝牙GPS 或者设备中的GPS，通过模拟
串口获取GPS 硬件中回传的数据字符，根据NMEA 协议，
解析出经度、纬度、方位角、速度、时间和海拔高度等，实现
当前位置等信息的获取，提供移动端使用并回传数据。
3 结论与展望
在森林防火工作中，第一时间获取火场的信息尤为
重要，迅速的将火场信息和扑火队伍信息回传，信息的
标准化和数字化，将为赢得扑火时间和正确指挥扑火工
作带来非常重要的作用。随着移动端设备硬件性能的进
一步提高，无线网络的传输速度更加迅速，森林防火移
动助手让原先传统的森林防火工作变得更加高效、安全
和准确。移动设备的便携性、及时性和准确性的特点在
林业的行业应用将越来越广泛，也将会扮演着越来越重
要的角色。
随着移动互联应用的大力发展，移动端的应用将会成
为一个新的应用方向，视频和音频数据的实时传输也将成
为现实，大数据量的传输和交互也会在瞬间完成。移动端
的设备成为我们在日常工作生活中的移动电脑和数据移
动终端。
参考文献:
［1］车皇云，等.浅谈GPS 在工、农、林业中的应用［］.四川：四川
省内江市科技局，2006.
［2］黄福波，等.手机获取环境空气监测信息的方法［J］.环境监
测管理与技术，2008，20（03）：55-57.
·127·
万方数据

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