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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
宋娟淤；费海强于
(①安徽省经济管理学院，合肥230027;②安徽粵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G P S装置获取定位信息，在智能手机中的G IS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
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，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。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。11]。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□，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webservice实现
以通过WebService接□，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
Internal Combustion Engine & Parts•127•
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
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 —致，设置GPS串□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□:
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□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□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□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。
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G P S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.