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文檔簡介
21/23基于物聯(lián)網(wǎng)的智能林火監(jiān)測預(yù)警第一部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用 2第二部分林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的總體架構(gòu) 5第三部分傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6第四部分?jǐn)?shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù) 9第五部分云平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13第六部分火情預(yù)警模型的研究 15第七部分預(yù)警信息發(fā)布與處置 19第八部分系統(tǒng)的評估與改進(jìn) 21
第一部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)】:
1.傳感器網(wǎng)絡(luò):利用各種傳感器收集林區(qū)溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對林區(qū)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2.無線通信技術(shù):采用無線網(wǎng)絡(luò)、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等技術(shù),實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的高效、穩(wěn)定、低功耗的遠(yuǎn)距離無線通信。
3.數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理:將傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、預(yù)處理和分析,為火險(xiǎn)預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)】:
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用
#1.林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)概述
林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是一種利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對森林火災(zāi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由森林火災(zāi)探測器、無線通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心、預(yù)警平臺等組成。當(dāng)森林火災(zāi)發(fā)生時(shí),森林火災(zāi)探測器會自動(dòng)檢測并實(shí)時(shí)將火災(zāi)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)處理中心對火災(zāi)信息進(jìn)行分析處理,并通過預(yù)警平臺向相關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信號,以便及時(shí)采取滅火措施。
#2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用
在林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.森林火災(zāi)探測器
森林火災(zāi)探測器是林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于檢測森林火災(zāi)的發(fā)生。目前常用的森林火災(zāi)探測器主要有紅外線探測器、紫外線探測器、煙霧探測器等。這些探測器可以通過探測森林火災(zāi)產(chǎn)生的紅外線、紫外線、煙霧等信號來實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的監(jiān)測。
2.無線通信網(wǎng)絡(luò)
無線通信網(wǎng)絡(luò)是林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于將森林火災(zāi)探測器采集的火災(zāi)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。目前常用的無線通信網(wǎng)絡(luò)主要有LoRaWAN、NB-IoT、ZigBee等。這些無線通信網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、廣覆蓋、長距離傳輸?shù)忍攸c(diǎn),非常適合用于林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。
3.數(shù)據(jù)處理中心
數(shù)據(jù)處理中心是林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于對森林火災(zāi)探測器采集的火災(zāi)信息進(jìn)行分析處理。數(shù)據(jù)處理中心通常采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對火災(zāi)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理,并及時(shí)向相關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信號。
4.預(yù)警平臺
預(yù)警平臺是林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于將數(shù)據(jù)處理中心發(fā)出的預(yù)警信號傳遞給相關(guān)部門。預(yù)警平臺通常采用手機(jī)短信、電子郵件、微信公眾號等方式向相關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信號。
#3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的優(yōu)勢
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中具有以下幾個(gè)優(yōu)勢:
1.實(shí)時(shí)性
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測,當(dāng)森林火災(zāi)發(fā)生時(shí),森林火災(zāi)探測器會自動(dòng)檢測并實(shí)時(shí)將火災(zāi)信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心,數(shù)據(jù)處理中心對火災(zāi)信息進(jìn)行分析處理,并及時(shí)向相關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信號,以便及時(shí)采取滅火措施。
2.準(zhǔn)確性
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的準(zhǔn)確監(jiān)測,森林火災(zāi)探測器可以通過探測森林火災(zāi)產(chǎn)生的紅外線、紫外線、煙霧等信號來實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的監(jiān)測,這些信號具有很強(qiáng)的指向性,可以準(zhǔn)確地定位火災(zāi)發(fā)生的位置。
3.可靠性
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的可靠監(jiān)測,森林火災(zāi)探測器通常采用高可靠性的傳感器和電子元器件,可以長時(shí)間穩(wěn)定工作,并能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境條件。
4.低功耗
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)低功耗的森林火災(zāi)監(jiān)測,森林火災(zāi)探測器通常采用低功耗的傳感器和電子元器件,可以長時(shí)間工作而無需更換電池。
5.廣覆蓋
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的廣覆蓋監(jiān)測,無線通信網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋森林的各個(gè)角落,森林火災(zāi)探測器可以安裝在森林的任何位置,實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的全面監(jiān)測。
6.易于維護(hù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的易于維護(hù),森林火災(zāi)探測器通常采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),易于安裝和維護(hù),無線通信網(wǎng)絡(luò)也可以通過遠(yuǎn)程管理的方式進(jìn)行維護(hù)。第二部分林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的總體架構(gòu)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在林火監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用】:
1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將傳感器、通信技術(shù)和信息處理技術(shù)相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)對林區(qū)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集,為林火監(jiān)測預(yù)警提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對林區(qū)環(huán)境參數(shù)的全面監(jiān)測,包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等,為林火監(jiān)測預(yù)警提供多維度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
3.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對林區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和傳輸,為林火監(jiān)測預(yù)警提供及時(shí)的數(shù)據(jù)支持。
【林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)】:
1.林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)
林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體架構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜且多層次的體系,由多個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合而成。其一般由傳感層、通信層、平臺層和應(yīng)用層四個(gè)層次組成,各層之間通過一定的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和信息共享,實(shí)現(xiàn)林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的整體功能。
(1)傳感層
負(fù)責(zé)感知森林環(huán)境中的各種信息,包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量、植被覆蓋度、煙霧濃度等,以及林火發(fā)生的圖像、視頻等信息。主要包括各種傳感器、采集設(shè)備、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等,如溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、降水量傳感器、植被覆蓋度傳感器、煙霧濃度傳感器、攝像頭等。傳感器將感知到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號,并通過有線或無線方式傳輸至通信層。
(2)通信層
負(fù)責(zé)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和交換,確保數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳遞到平臺層。主要包括各種通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備,如無線通信網(wǎng)絡(luò)、有線通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、光纖通信網(wǎng)絡(luò)、路由器、交換機(jī)等。通信層將傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)狡脚_層,并接收平臺層下發(fā)的指令,控制傳感器的工作狀態(tài)。
(3)平臺層
負(fù)責(zé)接收、存儲、處理和分析傳感層采集的數(shù)據(jù),并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行林火危險(xiǎn)性評估和預(yù)警。主要包括數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)分析平臺、人工智能算法等。平臺層將從傳感層接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,剔除無效數(shù)據(jù),并將其存儲在數(shù)據(jù)庫中。對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,提取有價(jià)值的信息和特征,并基于這些信息和特征進(jìn)行林火危險(xiǎn)性評估和預(yù)警。
(4)應(yīng)用層
負(fù)責(zé)將平臺層生成的林火危險(xiǎn)性評估結(jié)果和預(yù)警信息提供給用戶,并提供用戶操作和管理界面。主要包括各種應(yīng)用軟件、用戶界面、管理界面等。應(yīng)用層通過網(wǎng)絡(luò)將平臺層生成的林火危險(xiǎn)性評估結(jié)果和預(yù)警信息發(fā)送給用戶,并在用戶界面上進(jìn)行顯示。同時(shí),應(yīng)用層還提供用戶操作和管理界面,允許用戶對系統(tǒng)進(jìn)行配置和管理。第三部分傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)】:
1.選擇合適的微控制器:微控制器是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和通信。應(yīng)選擇低功耗、高性能的微控制器,以滿足傳感器節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用需求。
2.選擇合適的傳感器:傳感器是傳感器節(jié)點(diǎn)感知環(huán)境信息的器件。應(yīng)選擇靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、功耗低的傳感器,以確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地采集環(huán)境信息。
3.設(shè)計(jì)合理的電路系統(tǒng):電路系統(tǒng)是傳感器節(jié)點(diǎn)的供電、數(shù)據(jù)處理和通信的硬件基礎(chǔ)。應(yīng)設(shè)計(jì)合理的電路系統(tǒng),以確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定、可靠地工作。
【傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)】:
傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
#1.傳感器節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)
傳感器節(jié)點(diǎn)是智能林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集裝置,主要負(fù)責(zé)林區(qū)環(huán)境信息(如溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、可燃?xì)怏w濃度等)的采集和預(yù)處理,并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。傳感器節(jié)點(diǎn)總體設(shè)計(jì)方案如下:
-傳感器節(jié)點(diǎn)硬件平臺采用單片機(jī)或微控制器作為核心控制器,具有較強(qiáng)的處理能力和較低的功耗,能夠滿足林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用需求。
-傳感器節(jié)點(diǎn)集成多種傳感器,包括溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、可燃?xì)怏w傳感器等,能夠?qū)崿F(xiàn)對林區(qū)環(huán)境信息的全面感知。
-傳感器節(jié)點(diǎn)采用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,支持多種無線通信協(xié)議,如ZigBee、WiFi、LoRa等,能夠滿足不同林區(qū)環(huán)境的通信需求。
-傳感器節(jié)點(diǎn)具有低功耗設(shè)計(jì),采用電池或太陽能電池供電,能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行,滿足林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的長期運(yùn)行要求。
#2.傳感器節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)
傳感器節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括傳感器接口電路、通信電路、電源電路和控制電路等。
-傳感器接口電路負(fù)責(zé)將傳感器采集的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換為電信號,并與核心控制器進(jìn)行通信。傳感器接口電路的設(shè)計(jì)需要考慮傳感器的類型、信號類型、信號范圍等因素,確保傳感器的信號能夠準(zhǔn)確可靠地采集和傳輸。
-通信電路負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)與其他設(shè)備之間的無線通信。通信電路的設(shè)計(jì)需要考慮無線通信協(xié)議、通信距離、通信速率等因素,確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定可靠地與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
-電源電路負(fù)責(zé)為傳感器節(jié)點(diǎn)提供穩(wěn)定的電源。電源電路的設(shè)計(jì)需要考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗、電池容量、太陽能電池組件的功率等因素,確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。
-控制電路負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)的整體控制和管理??刂齐娐返脑O(shè)計(jì)需要考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)、運(yùn)行、休眠等狀態(tài),確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)不同的工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的操作。
#3.傳感器節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)
傳感器節(jié)點(diǎn)軟件程序設(shè)計(jì)主要包括傳感器數(shù)據(jù)采集程序、通信程序、電源管理程序和控制程序等。
-傳感器數(shù)據(jù)采集程序負(fù)責(zé)從傳感器采集環(huán)境信息,并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。傳感器數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)計(jì)需要考慮傳感器的類型、信號類型、信號范圍等因素,確保傳感器的信號能夠準(zhǔn)確可靠地采集和傳輸。
-通信程序負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)與其他設(shè)備之間的無線通信。通信程序的設(shè)計(jì)需要考慮無線通信協(xié)議、通信距離、通信速率等因素,確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠穩(wěn)定可靠地與其他設(shè)備進(jìn)行通信。
-電源管理程序負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)的電源管理。電源管理程序的設(shè)計(jì)需要考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗、電池容量、太陽能電池組件的功率等因素,確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。
-控制程序負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點(diǎn)的整體控制和管理??刂瞥绦虻脑O(shè)計(jì)需要考慮傳感器節(jié)點(diǎn)的啟動(dòng)、運(yùn)行、休眠等狀態(tài),確保傳感器節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)不同的工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的操作。
#4.傳感器節(jié)點(diǎn)測試與應(yīng)用
傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)完成后,需要進(jìn)行嚴(yán)格的測試,以確保其能夠穩(wěn)定可靠地工作。測試內(nèi)容主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗、通信性能、可靠性等。
傳感器節(jié)點(diǎn)測試合格后,就可以在林區(qū)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。傳感器節(jié)點(diǎn)通常安裝在林區(qū)的高桿塔上,以便能夠采集到更廣泛的林區(qū)環(huán)境信息。傳感器節(jié)點(diǎn)采集的環(huán)境信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至云平臺,云平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,并及時(shí)向相關(guān)部門發(fā)布林火預(yù)警信息。第四部分?jǐn)?shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1.傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),負(fù)責(zé)感知和采集林區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù),包括溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等。傳感器節(jié)點(diǎn)通常采用無線方式連接,具有低功耗、低成本、體積小的特點(diǎn)。
2.傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有多種,包括星型、樹型、網(wǎng)狀等。星型結(jié)構(gòu)簡單,但可靠性低;樹型結(jié)構(gòu)可靠性較高,但擴(kuò)展性差;網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可靠性高、擴(kuò)展性好,但成本高。
3.傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集方式主要有定時(shí)采集、事件觸發(fā)采集和混合采集。定時(shí)采集是按照預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔定期采集數(shù)據(jù);事件觸發(fā)采集是當(dāng)傳感器檢測到特定事件發(fā)生時(shí)才采集數(shù)據(jù);混合采集是將定時(shí)采集和事件觸發(fā)采集結(jié)合起來。
無線通信技術(shù)
1.無線通信技術(shù)是將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心的技術(shù)。常用的無線通信技術(shù)包括射頻(RF)、窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)、LoRaWAN等。
2.射頻技術(shù)是一種成熟的無線通信技術(shù),具有傳輸速率高、距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),但功耗較高。NB-IoT是一種低功耗廣域網(wǎng)技術(shù),具有覆蓋范圍廣、功耗低、成本低的特點(diǎn),適合于林火監(jiān)測預(yù)警等應(yīng)用場景。
3.LoRaWAN是一種低功耗廣域網(wǎng)技術(shù),具有覆蓋范圍廣、功耗低、成本低的特點(diǎn),適用于林火監(jiān)測預(yù)警等應(yīng)用場景。
云計(jì)算技術(shù)
1.云計(jì)算技術(shù)是一種分布式計(jì)算技術(shù),可以將林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)部署在云端,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、處理和分析。
2.云計(jì)算技術(shù)可以提供彈性、可擴(kuò)展的服務(wù),可以根據(jù)林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的需求動(dòng)態(tài)調(diào)整資源,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑擴(kuò)容和縮容。
3.云計(jì)算技術(shù)可以提供豐富的服務(wù),包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等,可以滿足林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的各種需求。
大數(shù)據(jù)分析技術(shù)
1.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以對林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)采集的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,從中提取有價(jià)值的信息,為林火監(jiān)測預(yù)警提供決策依據(jù)。
2.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)林火發(fā)生的規(guī)律和特點(diǎn),為林火監(jiān)測預(yù)警提供預(yù)警模型。
3.大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以評估林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的性能,為林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)提供優(yōu)化建議。
人工智能技術(shù)
1.人工智能技術(shù)可以應(yīng)用于林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和決策支持等各個(gè)環(huán)節(jié),提高林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的效率和準(zhǔn)確性。
2.人工智能技術(shù)可以開發(fā)出智能林火監(jiān)測預(yù)警模型,實(shí)現(xiàn)林火的自動(dòng)監(jiān)測和預(yù)警。
3.人工智能技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)和自適應(yīng),提高林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的魯棒性和可靠性。
物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)
1.物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)可以保護(hù)林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)免受各種安全威脅,包括數(shù)據(jù)竊取、設(shè)備劫持、惡意代碼攻擊等。
2.物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)可以建立安全通信通道,加密林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸,防止數(shù)據(jù)泄露。
3.物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)可以部署安全防護(hù)措施,檢測和防御林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)遭受的安全攻擊。數(shù)據(jù)采集與傳輸技術(shù)
#1.傳感器技術(shù)
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中感知外界信息的重要組成部分,其主要作用是將物理量轉(zhuǎn)換為電信號,并將其傳輸給數(shù)據(jù)采集設(shè)備。在林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中,常用的傳感器包括:
-溫濕度傳感器:用于監(jiān)測林區(qū)溫度和濕度,為火險(xiǎn)等級評估提供數(shù)據(jù)支持。
-煙霧傳感器:用于監(jiān)測林區(qū)煙霧濃度,當(dāng)煙霧濃度達(dá)到一定閾值時(shí),觸發(fā)預(yù)警信號。
-火焰?zhèn)鞲衅鳎河糜诒O(jiān)測林區(qū)火焰,當(dāng)火焰被檢測到時(shí),觸發(fā)預(yù)警信號。
-風(fēng)速風(fēng)向傳感器:用于監(jiān)測林區(qū)風(fēng)速和風(fēng)向,為火勢蔓延預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持。
-降水量傳感器:用于監(jiān)測林區(qū)降水量,為火險(xiǎn)等級評估提供數(shù)據(jù)支持。
#2.數(shù)據(jù)采集設(shè)備
數(shù)據(jù)采集設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中用于收集和存儲傳感器數(shù)據(jù)的重要組成部分,其主要作用是將傳感器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并將其存儲在本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器上。在林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中,常用的數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括:
-微控制器:一種小型、低功耗的計(jì)算機(jī),通常用于控制傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備。
-數(shù)據(jù)采集器:一種專用于數(shù)據(jù)采集的電子設(shè)備,通常具有多個(gè)模擬和數(shù)字輸入通道,可連接多種類型的傳感器。
-網(wǎng)關(guān):一種連接本地網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)的設(shè)備,可將數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器。
#3.數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采集設(shè)備傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器的關(guān)鍵技術(shù),其主要作用是確保數(shù)據(jù)能夠可靠、及時(shí)地傳輸?shù)街付ㄎ恢?。在林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中,常用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)包括:
-有線傳輸技術(shù):包括光纖、雙絞線等,具有高帶寬、低延遲、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但布線成本高,靈活性差。
-無線傳輸技術(shù):包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)、LoRa、NB-IoT等,具有布線成本低、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但帶寬較低,延遲較大。
-衛(wèi)星傳輸技術(shù):一種利用衛(wèi)星進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù),具有覆蓋范圍廣、不受地形限制等優(yōu)點(diǎn),但成本較高,延遲較大。
#4.數(shù)據(jù)存儲技術(shù)
數(shù)據(jù)存儲技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中用于存儲數(shù)據(jù)的重要技術(shù),其主要作用是確保數(shù)據(jù)能夠安全、可靠地存儲在指定位置。在林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)中,常用的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)包括:
-本地存儲:將數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)采集設(shè)備或網(wǎng)關(guān)的本地存儲器中,具有安全性高、訪問速度快等優(yōu)點(diǎn),但存儲容量有限。
-遠(yuǎn)程存儲:將數(shù)據(jù)存儲在遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺中,具有存儲容量大、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但安全性較低,訪問速度較慢。
-混合存儲:將數(shù)據(jù)同時(shí)存儲在本地存儲器和遠(yuǎn)程服務(wù)器或云平臺中,既能保證數(shù)據(jù)的安全性,又能提高數(shù)據(jù)的訪問速度。第五部分云平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【云平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)】:
1.云平臺架構(gòu)設(shè)計(jì):采用分布式架構(gòu),包括數(shù)據(jù)采集層、傳輸層、存儲層、處理層、展示層等模塊,確保系統(tǒng)的高可用性和可擴(kuò)展性。
2.數(shù)據(jù)采集與傳輸:通過物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采集林火數(shù)據(jù),包括溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、PM2.5等,并通過無線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸至云平臺。
3.數(shù)據(jù)存儲與處理:云平臺采用分布式存儲技術(shù),將數(shù)據(jù)存儲在多個(gè)服務(wù)器上,并采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,提取有價(jià)值的信息。
1.預(yù)警模型構(gòu)建:基于歷史林火數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù),構(gòu)建林火預(yù)警模型,能夠?qū)α只痫L(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估和預(yù)測。
2.實(shí)時(shí)監(jiān)測與預(yù)警:云平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測林火數(shù)據(jù),并與預(yù)警模型進(jìn)行對比,一旦發(fā)現(xiàn)林火風(fēng)險(xiǎn)升高,立即發(fā)出預(yù)警信息,提醒相關(guān)部門采取措施。
3.預(yù)警信息發(fā)布:云平臺通過短信、電話、郵件等多種方式發(fā)布預(yù)警信息,確保預(yù)警信息能夠及時(shí)準(zhǔn)確地傳達(dá)到相關(guān)人員。
1.可視化界面設(shè)計(jì):云平臺采用可視化界面設(shè)計(jì),直觀展示林火數(shù)據(jù)、預(yù)警信息、地理信息等,便于相關(guān)部門進(jìn)行決策和指揮。
2.權(quán)限管理與用戶管理:云平臺采用權(quán)限管理機(jī)制,對用戶進(jìn)行分級管理,確保不同級別的用戶只能訪問自己有權(quán)限的數(shù)據(jù)和信息。
3.日志管理與審計(jì):云平臺提供日志管理和審計(jì)功能,記錄系統(tǒng)運(yùn)行日志和用戶操作日志,便于系統(tǒng)維護(hù)和安全審計(jì)。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能林火監(jiān)測預(yù)警
#云平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
云平臺是智能林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的大腦,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲、處理和分析。它包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層四個(gè)層次:
1.感知層
感知層是負(fù)責(zé)采集林區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)的設(shè)備,包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、攝像頭、氣象站等。這些設(shè)備通過ZigBee、WiFi、LoRa等無線通信技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層。
2.網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將感知層采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_層。它包括邊緣計(jì)算設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)。邊緣計(jì)算設(shè)備負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和過濾,降低數(shù)據(jù)傳輸量。通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)從邊緣計(jì)算設(shè)備傳輸?shù)狡脚_層。
3.平臺層
平臺層是云平臺的核心部分,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲、處理和分析。它包括數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。
*數(shù)據(jù)存儲模塊負(fù)責(zé)將感知層采集到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。
*數(shù)據(jù)處理模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、清洗和轉(zhuǎn)換,為數(shù)據(jù)分析做好準(zhǔn)備。
*數(shù)據(jù)分析模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提取有價(jià)值的信息,為應(yīng)用層提供決策支持。
4.應(yīng)用層
應(yīng)用層是云平臺的展示層,負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分析的結(jié)果展示給用戶。它包括Web應(yīng)用程序、移動(dòng)應(yīng)用程序和桌面應(yīng)用程序。
*Web應(yīng)用程序允許用戶通過瀏覽器訪問云平臺。
*移動(dòng)應(yīng)用程序允許用戶通過智能手機(jī)和平板電腦訪問云平臺。
*桌面應(yīng)用程序允許用戶在臺式機(jī)和筆記本電腦上訪問云平臺。
云平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)需要考慮以下幾個(gè)因素:
*可擴(kuò)展性:云平臺需要能夠隨著林區(qū)面積的擴(kuò)大和監(jiān)測需求的增加而擴(kuò)展。
*可靠性:云平臺需要能夠在惡劣的環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行,確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸和存儲。
*安全性:云平臺需要能夠保護(hù)數(shù)據(jù)免受未授權(quán)的訪問和攻擊。
*易用性:云平臺需要設(shè)計(jì)得易于使用,以便用戶能夠輕松地訪問和使用數(shù)據(jù)。第六部分火情預(yù)警模型的研究關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【火情預(yù)警模型的研究】:
1.基于傳感器的實(shí)時(shí)火情監(jiān)測:利用傳感器網(wǎng)絡(luò)連接物聯(lián)網(wǎng),實(shí)時(shí)監(jiān)測林區(qū)環(huán)境溫濕度、可燃物濕度、風(fēng)速風(fēng)向等數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對火險(xiǎn)隱患的早期識別。
2.多源數(shù)據(jù)融合分析:將氣象數(shù)據(jù)、植被覆蓋數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析,提高火情預(yù)警的準(zhǔn)確率和靈敏度。
3.大數(shù)據(jù)處理和挖掘:利用大數(shù)據(jù)技術(shù)處理和挖掘歷史火情數(shù)據(jù),構(gòu)建火險(xiǎn)等級評估模型,預(yù)測林火發(fā)生概率和蔓延趨勢。
【預(yù)警模型評價(jià)】:
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能林火監(jiān)測預(yù)警
#火情預(yù)警模型的研究#
火情預(yù)警模型是林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分,其主要作用是通過分析歷史火災(zāi)數(shù)據(jù),建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型,進(jìn)而預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的概率和火勢蔓延的方向和速度。目前,常用的火情預(yù)警模型主要有以下幾種:
1.統(tǒng)計(jì)模型
統(tǒng)計(jì)模型是基于歷史火災(zāi)數(shù)據(jù),利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。統(tǒng)計(jì)模型的主要優(yōu)點(diǎn)是簡單易行,不需要復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì),缺點(diǎn)是只能揭示火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律性,而不能反映火災(zāi)發(fā)生的具體過程和機(jī)理。常用的統(tǒng)計(jì)模型包括:
-相關(guān)分析模型:相關(guān)分析模型是通過分析火災(zāi)發(fā)生的各種影響因素與火災(zāi)發(fā)生之間的相關(guān)關(guān)系,建立火災(zāi)發(fā)生概率與影響因素之間的回歸模型。相關(guān)分析模型簡單易行,但只能揭示火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律性,而不能反映火災(zāi)發(fā)生的具體過程和機(jī)理。
-判別分析模型:判別分析模型是通過分析火災(zāi)發(fā)生的各種影響因素與火災(zāi)發(fā)生之間的判別關(guān)系,建立火災(zāi)發(fā)生與否的判別函數(shù)。判別分析模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的概率,缺點(diǎn)是不能反映火災(zāi)發(fā)生的具體過程和機(jī)理,且對樣本數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求較高。
-回歸分析模型:回歸分析模型是通過分析火災(zāi)發(fā)生的各種影響因素與火災(zāi)發(fā)生的損失之間的關(guān)系,建立火災(zāi)損失與影響因素之間的回歸模型?;貧w分析模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的損失,缺點(diǎn)是不能反映火災(zāi)發(fā)生的具體過程和機(jī)理,且對樣本數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求較高。
2.人工智能模型
人工智能模型是基于人工智能技術(shù),利用計(jì)算機(jī)模擬人類思維和智能,建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。人工智能模型的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)W習(xí)和推理,能夠處理復(fù)雜和不確定的信息,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。常用的機(jī)器學(xué)習(xí)模型包括:
-決策樹模型:決策樹模型是一種分類模型,它通過遞歸地將數(shù)據(jù)按特征值劃分成更小的子集,以構(gòu)建決策樹。決策樹模型的優(yōu)點(diǎn)是易于理解和解釋,但對于復(fù)雜的數(shù)據(jù),決策樹模型可能變得非常大且難以管理。
-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是一種非線性模型,它通過模擬人腦的神經(jīng)元和突觸連接,來建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠處理復(fù)雜和不確定的信息,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。
-支持向量機(jī)模型:支持向量機(jī)模型是一種二分類模型,它通過尋找數(shù)據(jù)集中最佳的超平面來將數(shù)據(jù)劃分成兩部分。支持向量機(jī)模型的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的泛化能力,缺點(diǎn)是對參數(shù)的選擇敏感,且對于大規(guī)模數(shù)據(jù)集,支持向量機(jī)模型的訓(xùn)練和預(yù)測時(shí)間可能非常長。
3.物理模型
物理模型是基于火災(zāi)發(fā)生的物理過程,建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。物理模型的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠反映火災(zāi)發(fā)生的具體過程和機(jī)理,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。常用的物理模型包括:
-火災(zāi)蔓延模型:火災(zāi)蔓延模型是通過模擬火勢蔓延過程,來預(yù)測火勢蔓延的方向和速度?;馂?zāi)蔓延模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠反映火災(zāi)蔓延的具體過程和機(jī)理,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。
-火災(zāi)強(qiáng)度模型:火災(zāi)強(qiáng)度模型是通過模擬火災(zāi)的強(qiáng)度,來預(yù)測火災(zāi)對周圍環(huán)境的影響?;馂?zāi)強(qiáng)度模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠反映火災(zāi)強(qiáng)度的具體過程和機(jī)理,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。
4.綜合模型
綜合模型是將統(tǒng)計(jì)模型、人工智能模型和物理模型相結(jié)合,建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。綜合模型的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠綜合利用不同模型的優(yōu)勢,提高火情預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。常用的綜合模型包括:
-統(tǒng)計(jì)-人工智能模型:統(tǒng)計(jì)-人工智能模型是將統(tǒng)計(jì)模型和人工智能模型相結(jié)合,建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。統(tǒng)計(jì)-人工智能模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠綜合利用統(tǒng)計(jì)模型和人工智能模型的優(yōu)勢,提高火情預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的性能要求較高。
-統(tǒng)計(jì)-物理模型:統(tǒng)計(jì)-物理模型是將統(tǒng)計(jì)模型和物理模型相結(jié)合,建立火災(zāi)發(fā)生與各種影響因素之間的關(guān)系模型。統(tǒng)計(jì)-物理模型的優(yōu)點(diǎn)是能夠綜合利用統(tǒng)計(jì)模型和物理模型的優(yōu)勢,提高火情預(yù)警的準(zhǔn)確性和可靠性,缺點(diǎn)是模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)估計(jì)復(fù)雜,對計(jì)算機(jī)的第七部分預(yù)警信息發(fā)布與處置關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)預(yù)警信息發(fā)布方式創(chuàng)新
1.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),構(gòu)建以傳感器網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理中心為核心的智能林火監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對林區(qū)火災(zāi)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。
2.結(jié)合無線通信技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù),實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息的多渠道發(fā)布,包括APP推送、短信提醒、語音通知、郵件通知等,提高預(yù)警信息的傳播效率和覆蓋范圍。
3.充分利用公共媒體平臺,如廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等,及時(shí)發(fā)布林火預(yù)警信息,擴(kuò)大預(yù)警信息的傳播范圍,提高公眾的林火防范意識。
預(yù)警信息處置精細(xì)化
1.建立林火預(yù)警信息處置流程,明確預(yù)警信息發(fā)布和處置的責(zé)任主體、處置程序和處置措施,確保預(yù)警信息能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、有效地處置。
2.根據(jù)林火預(yù)警級別,制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案,明確應(yīng)急處置措施和人員責(zé)任,確保一旦發(fā)生火災(zāi)能夠迅速、有效地進(jìn)行處置。
3.加強(qiáng)林火預(yù)警信息與其他相關(guān)部門的共享,如氣象部門、森林公安部門、應(yīng)急管理部門等,實(shí)現(xiàn)林火預(yù)警信息的聯(lián)防聯(lián)動(dòng),提高應(yīng)對突發(fā)林火事件的能力。預(yù)警信息發(fā)布與處置
根據(jù)火情等級,預(yù)警信息發(fā)布與處置分為四個(gè)級別:
*一級預(yù)警(особоопасный,extreme):火勢迫近、火情嚴(yán)重,或由于地形復(fù)雜等原因難以撲滅,需迅速組織力量撲救。
*二級預(yù)警(опасный,high):火勢蔓延迅速,可能波及林地、林區(qū),或威脅到人員和財(cái)產(chǎn)安全,需及時(shí)組織撲救。
*三級預(yù)警(пожароопасный,moderate):火勢較弱,但可能導(dǎo)致森林火災(zāi),需組織力量撲救。
*四級預(yù)警(пожаробезопасный,low):火勢較小,不會造成大面積森林火災(zāi),可采取一般措施撲救。
預(yù)警信息發(fā)布與處置流程
1.預(yù)警信息的發(fā)布
當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)檢測到火情時(shí),應(yīng)立即將火情信息上傳至后臺管理平臺。后臺管理平臺根據(jù)火情信息,確定火情等級,并按照預(yù)先設(shè)定的預(yù)警規(guī)則,將預(yù)警信息發(fā)布至相關(guān)部門和人員。
2.預(yù)警信息的處置
收到預(yù)警信息的相關(guān)部門和人員,應(yīng)立即采取相應(yīng)措施,撲救火情。
(1)火勢較小、易于撲滅時(shí),相關(guān)部門可以自行組
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