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一 、需求分析

1.1氣候變化以及火災特點

近50年（60年代到2000年）云南氣候溫度逐年上升 ，變化顯著 ，平均相對濕度下降趨勢明顯 ，降雨也有減少的趨勢 ，這說明全省氣候總體上向著暖干化的趨勢發展 。從60年代到2000年代，年均氣溫增加的速率隨年代逐漸增加 ，西南和東部增溫幅度較大 ，氣溫分別上升1.35℃ 、1.25℃ 、1.05℃ ；東南區、中部區增溫幅度較小 ，氣溫分別上升了0.7℃ 、0.5℃ 。全省年降水有緩慢的增加趨勢 ，但各地區降水變化不顯著 。近50年全省平均相對濕度整體呈顯著下降趨勢 ，下降幅度為3.45% ，其中 ，西南部和東部下降幅度較大，下降幅度分別為5.85% 、6.05% 。全省平均風速年際變化波動較大 ，變化趨勢不明顯 ，各地區平均風速的變化呈現非同步性 。東部和西北部有增加的趨勢 ，尤其西北部地區較為明顯 ，上升幅度為0.4m/s；其它地區有下降的趨勢 ，其中 ，東南區和東北區下降顯著 ，下降幅度分別為0.2m/s 、0.4m/s 。

云南省森林火災在空間上分布很不均勾 ，主要集中在東部和中北部 ，西北部受災較為嚴重，尤其是香格里拉、麗江 、永勝等縣 ，為全省的森林火災高發區 ；東北部及東南部火災較少 ，受災較輕 。森林火災發生次數在空間分布上由東向西呈線性增加趨勢 ，由北向南呈減少趨勢 。森林受害面積由西向東呈減弱趨勢 ，在韓度方向上從中部地區向南北方向均呈增加趨勢 。

云南省森林火災的發生具有很強的季節性規律 ，火災的發生主要集中在春季 ，3 、4 、5月份是火災發生的高峰期 ，2 、6 、7月是火災發生較多的月份 ，12 、1月份火災發生較少 ，8 、9 、10 、11月份幾乎沒有火災發生 。

1.2森林防火的現狀以及意義

現階段 ，雖然我國森林防火工作已取得了很大成績 ，但由于資金缺乏 ，高科技含量相對較低,面對諸多復雜的影響因素 ，以往的防治方法難以勝任 ，將新出現的高新技術引入防火工作中勢必成為一種趨勢 。

森林資源的信息化，是我國林業現代化的必然要求和重要支撐 。隨著我國物聯網戰略性新興產業的興起 ，國家林業局先后頒布了《關于進一步加快林業信息化發展的指導意見》 、《中國智慧林業發展指導意見》和《中國林業物聯網發展行動計劃（ 2013—2020年）》 ，吹響了物聯網技術助推智慧林業發展的號角 ，為加快推進我國數字林業向智慧林業跨越式發展繪制了頂層設計的藍圖。

1.3需求細化

隨著物聯網技術的持續發展 ，用先進的技術手段解決森林防火的難題變的成為現實 。森林防火的需求細化如下：

（1）對空氣溫度 、濕度 、風力 、煙霧等與森林防火相關的信息進行實時的收集。

（2）系統定位 ，確保發生火險能夠準確定位火源 。

（3）構建完備的信號傳輸系統 。

（4）云系統，用于數據的存儲、信息的溯源 。

（5）終端顯示系統 ，能夠準確實時 、方便快捷的進行信息的顯示 。

本方案以《中國林業物聯網發展行動計劃（ 2013—2020年）》為藍圖 ，以物聯網 、云計算、大數據分析結合互聯網技術等新一代信息技術為支撐 ，參考圖1 ，利用獨特低功耗無線組網 、智能傳感等核心技術 ，提供了一種適用于森林防火 、環境監測的無線傳感網絡應用解決方案 ，可在高火險 、高價值林區構建林火監測、環境監測系統 ，結合智能化的云技術 ，構建了全新的森林預警監測系統 。

圖 1方案示意圖

二、整體方案

2.1系統方案概述

參考圖2 ，系統可實現對森林溫濕度 、光照等自然特性的實時采集 、對火險的預警 、以及火險位置確認等功能 。

在需要監控的森林區域 ，可呈任意拓撲結構安裝部署探測節點 ，形成密集陣實時參數監測傳感網 ，向智慧林業物聯網平臺上報溫度、濕度 、氣壓 、光照等各類監控數據 。一方面可以為森林火情監控提供技術依托 ，另一方面可以為森林生長研究提供可靠的數據源 。

具體來說 ，系統的整體功能劃分如下：

（一）森林環境監測

◇空氣溫度

◇空氣濕度

◇土壤溫度

◇土壤濕度

◇光照

◇煙霧

◇風力

◇地理位置

（二）遠程數據的傳輸

◇內置LoRaWAN 協議

◇單網關支持256個節點

◇支持網關切換替代

◇支持GPRS或WIFI上下行

◇并支持IntoYun云平臺

（三）數據的云查看與備份

◇基于網頁的數據監測和數據導出功能

◇豐富的圖表功能

◇所采集數據的存儲備份

（四）手持終端 、遠程大屏幕顯示

◇數據的多樣化顯示

◇專用APP ，用于支持安卓和IOS操作系統的終端顯示

◇報警機制，多渠道 、多方式的報警

圖 2系統總體方案圖示

從總體上來看 ，該系統包括信號節點子系統 、信息傳輸子系統、云系統、終端子系統 。

系統名稱	功能	內容	目的
節點子系統	空氣溫度	實時監測空氣溫度信息	實時監測空氣溫度 、濕度（可選的監測其他空氣成分 ，如二氧化碳 、光合有效輻射等） ，監測土壤的溫度 、濕度（可選的監測土壤的其他信息 ，如pH值 、鹽分、緊實度等） ，監控風力 、煙霧等信息 ，同時提供地理位置信息 。一旦發生火情 ，就能夠準確的定位信息 。
	空氣濕度	實時監測空氣溫度信息
	土壤溫度	實時監測土壤溫度信息
	土壤濕度	實時監測土壤濕度信息
	光照	實時監測光照信息
	煙霧	實時監測煙霧信息
	風力	實時監測風力信息
	地理位置	記錄當前節點的地理位置信息
信息傳輸系統	節點到網關之間	可選的使用多種信息傳輸協議進行節點與網關之間的信道互聯 ，包括WIFI、GPRS 、LoRa 、藍牙 、ZigBee	按照既定的協議進行信息的傳輸 、加密等操作
	網關與網關之間	可選的使用多種信息傳輸協議進行網關與網關之間的信道互聯 ，包括WIFI 、GPRS 、LoRa 、藍牙、ZigBee
	網關與云之間	可選的使用多種信息傳輸協議進行網關與云之間的信道互聯 ，包括WIFI 、GPRS 、LoRa 、藍牙 、ZigBee
云系統	區塊管理	省 、市 、縣（區）行政劃分 ，或者按照森立的分布進行區塊劃分 ，地圖可快速定位某一站點。通過節點的地理位置信心，快速定位某一個節點的具體位置。	系統化 、智能化 、數字化管理與分析
	信息交互	曲線圖 、餅形圖 、柱形圖 ，實現數據的可視化
	統計分析功能	按照時間設置所要查詢的時間段 ，建立大數據 ，為防火減災提供數據支持
	運維能力	系統維護，節點或者通信網絡出錯之后 ，能夠標注位置，提升修復效率
	權限管理功能	分級管理 ，分權查看
	專家指導	導入專業知識庫 ，專家在線答疑解惑
終端預警顯示系統	PC端	在PC端實現與管理軟件的交互 ，智能化的顯示各種數據 。同時 ，發生火情之后能夠有效的發出警報	多渠道 ，分層次 ，多樣化的預警與顯示系統
	移動端	在移動端，包括各類型的手機和平板 ，實現與管理軟件的交互 ，智能化的顯示各種數據 。同時，發生火情之后能夠有效的發出警報
	集成指揮中心	構建集成指揮中心 ，實現與管理軟件的交互 ，智能化的顯示各種數據 ，可定制化的大屏顯示系統 。同時 ，發生火情之后能夠有效的發出警報