林火巡護執法與人員入山管理系統的研究

摘要： "本文針對人為火源管理中存在的問題，提出了一種森林防火巡查和人員進山管理系統，具有多模式定位，實時通訊，脫機工作等特點，增加了巡邏的效率與安全性。該系統利用物聯網技術實現對現場環境的實時監測，并將其與云端存儲、人工智能等技術相結合，實現智能化的決策與指揮。本項目的研究成果將為我國森林火災的溯源與偵查工作開辟一條新的途徑，對提高我國人為火源的控制水平，維護森林資源與人民生命財產安全具有重要意義。

關鍵詞： "林火巡護執法； "人員入山管理； "佩戴設備； "實時數據； "智能化決策

中圖分類號： " S 762 " " " " " " " 文獻標識碼： " A " " " " " " " "文章編號：１００1 － 9499（２０24）04 － 0057 － 03

隨著全球氣候變暖，人類活動加劇，森林火災已成為一種全球性的重大自然災害。我國《森林防火條例》第三條明確指出：“森林防火工作實行預防為主、積極消滅的方針。”2024年由中共中央辦公廳和國務院辦公廳聯合印發的《關于全面加強新形勢下森林草原防滅火工作的意見》第11條也強調：“嚴格火源管控，嚴格落實用火審批、防火檢查、日常巡護等常態化管控手段。”這份意見的實施對于全面提升我國森林草原防滅火工作水平具有重大意義。在林草火災預防工作中，火源管理尤為關鍵，其中人為火源管理更是重中之重。因此，為應對當前及未來的森林防火挑戰，加強人為火源管控能力、提升火源管控技術水平，已成為森林防火領域研究的重點方向。

加強森林防火巡查監管，加強對進山人員的管理，是森林防火工作的重點。因此，本項目擬研究一種林區人為運動坐標的運動軌跡定位方法，以實現對林火的追蹤與偵破。

1 總體設計思路

整套系統共包含三個子系統。一是人員入山管理系統，包括人證識別和車輛識別設備，實現卡口的有效管理，迅速核實身份和信息，增強安全性和便捷性；二是可視化指揮調度系統，專為巡護人員設計，包括單人隨身設備和采集站，實現現場數據的實時上傳和接收調度指令，同時，指揮中心通過可視化界面實時掌握巡護動態；三是入山人員軌跡查詢系統，通過手機APP軟件提供軌跡查詢功能，不僅節約使用成本，還方便個人管理和資源監管。這三個系統相互獨立，可根據需要靈活配置和集成，形成全面高效的森林資源開發利用解決方案。

2 分系統功能與實現手段

2. 1 人員入山管理系統

人員入山管理系統主要用于識別和記錄進出檢查站、管護站及其他進出林區的必經卡口的人員身份信息和車輛信息，以確保對林區人員的有效管理和安全監控。

綜合設計思路方面，該子系統計劃通過無縫整合人臉識別與車牌識別系統，實現數據的統一管理與共享。在理想狀態下，入山人員應首先通過身份證信息進行驗證，隨后利用人臉識別技術與身份證照片進行比對，確保身份的真實性。同時，系統需實時監控進出林區的人員和車輛，并自動記錄相關信息，以便后續管理與追溯。在數據安全方面，該子系統還需對采集的個人面部信息和車輛信息進行加密處理，以保障數據傳輸與存儲的安全性。

在實現方法上，該子系統已在林區入口安裝了人臉識別設備和高清視頻攝像頭，這些設備利用紅外成像技術和高清攝像技術捕捉面部圖像和車牌信息。同時，身份證信息通過專用的身份證讀卡器進行自動掃描與獲取。在數據處理方面，系統運用了模式識別算法和深度學習技術，進行人臉圖像與身份證照片的比對，以及車牌號碼的自動識別。為提高識別準確率，系統還引入了多模態生物特征識別技術，確保在各種光照和角度條件下都能準確識別。

2. 2 可視化指揮調度系統

可視化指揮調度系統是專為巡護人員和上級管理部門設計的，其核心硬件組成包括單人隨身設備和采集站。這些硬件設備通過集成先進的技術，旨在提高巡護工作的效率和安全性，為林區的有效管理和保護提供有力支持。

在硬件設計方面，單人隨身設備融合了多模定位技術、實時數據通信、離線工作能力以及耐用性和便攜性等特點。設備采用GPS/北斗雙模定位系統，確保在各種環境下都能提供準確的定位信息。同時，設備支持公網通信技術，實現數據的實時傳輸，包括位置數據、音視頻資料等，確保上級管理部門能實時掌握巡護情況。此外，設備還具備離線工作能力，在無網絡環境下也能記錄和存儲關鍵數據，保證數據的完整性。在硬件材料的選擇上，我們注重耐用性和防水性能，同時保持設備的輕便和便攜性，以適應巡護人員長時間佩戴的需求。

采集站作為數據收集和傳輸的中樞節點，在系統中發揮著至關重要的作用。它具備高性能的中央處理單元和大容量的存儲系統，能夠高效處理來自單人隨身設備的大量數據。采集站通過自動連接和通信機制，實時接收并預處理巡護數據，包括位置信息、音視頻資料等，為上級管理部門提供實時、準確的數據支持。此外，采集站還具備數據轉發功能，能夠將處理后的數據及時上傳至管理中心，實現信息的共享和協同工作。

在完成設計和實施后，可視化指揮調度系統將實現一系列功能。首先，通過單人隨身設備的實時定位功能，可以精確掌握巡護人員的位置信息，為快速響應和決策提供有力支持。其次，實時數據通信功能使得巡護人員和管理部門之間能夠實時交流和協作，提高工作效率。此外，系統還具備音視頻資料的實時上傳和存儲功能，為后續的案件分析和決策提供有力證據。同時，通過采集站的數據收集和處理功能，管理部門可以獲取全面的巡護數據，進行統計分析和趨勢預測，為林區的長期管理提供科學依據。

2. 3 入山人員軌跡查詢系統

入山人員軌跡查詢系統，是一款專為非本地林業工作人員設計的手機app應用軟件，旨在記錄其入山軌跡。該應用采取弱功能客戶端的設計思路，提供簡潔、易用的操作界面，同時確保后臺運行的穩定性和數據的安全性。

在設計思路上，該APP應能實現自動后臺運行功能，用戶無需進行復雜操作，即可在后臺持續記錄用戶的移動軌跡。同時，為減少手機電量消耗，APP將引入智能電量管理策略，根據手機電量情況動態調整數據采集和上傳頻率。在數據傳輸方面，APP將采用先進的加密技術，確保數據在傳輸過程中的安全性，防止數據泄露。

在實現方法上，APP采用GPS/北斗雙模定位技術，確保軌跡記錄的準確性；通過優化數據傳輸算法，降低數據傳輸延遲和丟包率；采用先進的加密算法和協議，保障數據在傳輸和存儲過程中的安全性。此外，APP還支持軌跡回放、數據分析等高級功能，為管理部門提供可靠的技術支撐。

3 系統總平臺設計與功能整合

林火巡護執法與人員入山管理系統平臺是一個集成入山管理系統、可視化指揮調度系統和入山人員軌跡查詢系統的應用軟件平臺。

在平臺設計方面，采用了整合與模塊化設計思路，構建了統一的管理平臺，實現各子系統間的數據共享與協同工作。實時數據采集與處理是系統的基礎功能，通過物聯網技術實時獲取入山人員的身份信息和位置數據，并利用高效算法進行實時處理與分析。同時，采用云存儲或分布式數據庫技術確保數據的安全存儲與高效管理。

在智能化指揮調度方面，系統集成了人工智能技術，能夠自動分析數據，為指揮調度提供決策支持。多維數據可視化技術的運用，直觀展示了人員位置、移動軌跡、區域風險等信息，增強了指揮調度的直觀性和準確性。

在實現方式上，人員入山管理系統通過身份認證與權限控制機制，確保人員身份的真實可靠，并實現入山申請的在線審批與實時管理。可視化指揮調度系統集成了視頻監控、通信指揮等功能，實現視頻數據的快速檢索、回放以及多維數據的融合展示。入山人員軌跡查詢系統利用GPS/北斗雙模定位技術，實時采集并上傳入山人員的位置信息，用戶可通過Web界面或移動應用查詢和回放軌跡數據。

4 總 結

本文研究了一種林火巡護執法與人員入山管理系統平臺。該平臺通過整合多模式定位、實時通訊和脫機工作等技術，顯著提升了巡邏效率和安全性。同時，該平臺也為森林火災的溯源與偵查開辟了新的途徑，進一步提高了人為火源的控制水平，有效維護了森林資源和人民生命財產安全。通過整合與模塊化設計，各子系統間的數據實現了共享與協同工作，從而為林火巡護執法與人員入山管理提供了更為可靠的技術支撐。

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