森林火灾扑救局地安全测报仪的研发

作者:赵璠;舒立福;周汝良;李世友;王秋华;吕红亮;张念; 刊名:林业机械与木工设备 上传者:钟东洲

【摘要】森林火灾发展过程中,火行为极易在火环境的影响下突然变化,导致林火扑救安全事故的发生。因此,利用火险和火场危险地形作为扑救安全评估因子构建林火扑救安全评估模型,并通过集成传感器、嵌入式系统和掌上计算平台等开发技术,研发构成森林火灾扑救局地安全测报仪。该测报仪实现了对森林火灾扑救安全的综合评估,便于野外防火工作人员能实时测量和读出所在地区的扑救安全等级并依此制定相应的安全避险措施。该测报仪已在云南省昆明市空港经济区森林防火部、昆明市海口林场、曲靖市森林防火指挥部、曲靖市麒麟区森林防火指挥部、沾益县森林防火指挥部和弥勒市森林防火指挥部进行了推广应用并取得较好效果。

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2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,北京100091)在气候变暖加剧的趋势下,世界范围内的森林火灾都呈现出明显的多发和高发态势,我国所面临的森林火灾形势也同样严峻,全国森林火灾的发生次数和面积都呈现逐年上升趋势[1]。我国北方森林面积大、人口稀少、林区交通不便,林火管理程度低;而西南林区由于主要树种为云南松等易燃树种,加之农林混交,火源较多,因此也很难在这些地区进行有效的火前预防。林火发生后,如未能在初期及时发现和控制火点,林火就极易在火环境的促进下发展成灾,这时再处置就极为困难,有可能就会出现群死群伤的重大扑救事故[2]。因此,森林防火工作越来越重视如何有效地组织森林火灾扑救,提高森林火灾应急管理的规范性、科学性和有效性,以最大限度地保护珍贵的森林资源[3]。林火扑救中常见的安全事故主要发生于小火,或者相对平静的大火之下,这主要是因为平静的氛围容易让人戒备松懈,突然变化的火情状况又容易使扑火人员来不及时反应及采取相应的防范措施,进而导致火灾事故严重[4]。影响林火行为发生突发性变化的因素主要包括特殊地形、大量堆积的可燃物和突变的天气,因此,这些因素也是影响扑救安全的关键性因素。目前国内外在林火扑救安全方面的研究成果主要集中在提高人体对火烧耐受力的防护装备和设备,例如防火衣、隔热罩等[5],而从上述影响林火扑救安全的关键性因素入手,研究林火突变规律并用具体技术手段实现的研究成果一直是处于空白状态。因此,本文利用火险和火场危险地形作为评估因子来构建林火扑救安全评估模型,并借助传感器、嵌入式系统和掌上计算平台等开发技术,研发构成森林火灾扑救局地安全测报仪。该测报仪实现了对森林火灾扑救安全程度的综合评估,改变了以往扑救安全设备只能在火灾事故发生后被动地提高人体对火烧的耐受程度这一现状,使野外防火工作人员能实时测量和读出所在地区的扑救安全等级并依此主动地提前采取相应的安全避险措施。1系统设计在森林火灾扑救中导致扑救安全事故发生的主要原因是火环境导致林火的发展过程发生突变,例如蔓延速度的突然加快、蔓延方向的突然改变等[6],这些火环境因素主要包括气象和地形[7]。因此,可通过集成传感器、嵌入式系统和掌上计算平台等开发新技术,研发出森林火灾扑救局地安全测报仪,该系统可完成火场气象数据的实时准确测量、火场火险动态测报、火场危险性地形数据查询,并利用火险和火场危险地形作为火场扑救安全评估因子,实现对林火扑救中的火场安全态势的综合评估。同时,该系统还设计有数据上传功能,可将每次的测报结果连同测报时的位置信息,上传至基于云平台搭建的森林火灾扑救安全综合信息平台[8],便于指挥部及时准确地掌握火场的变化情况。森林火灾扑救局地安全测报仪由手持式气象因子测量仪和安卓火场安全评估软件2个部分组成。手持式气象因子测量仪实时完成局地气温、空气湿度以及风速的自动测量和传输,安卓火场安全评估软件则通过与气象因子测量仪的通讯完成相关实时气象数据的获取,并辅以手工录入降雨量和连旱天数后完成实时火险预报数值和等级的自动计算,最后基于手工选择的所处地形地貌,实现对火场扑救安全等级的预报。系统示意图如图1所示。图1系统示意图1.1手持式气象因子测量仪设计1.1.1硬件系统作为森林火灾扑救局地安全测报仪的数据来源,手持式气象因子测量仪主要设计为通过优化布局的板载传感器自动获取大气温度、相对湿度和风速3个气象参数,获取的气象数据为测试仪所在区域的微气象因子。完成气象数据的传感和调理后,手持式气象因子测试仪将气象数据组帧后通过蓝牙无线通信信道发送至安卓火场安全评估软件。同时,测试仪还包

参考文献

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