物联网&森林防火！2225万亩森林有了微影“千里眼”， 云南丽江森林防火监控系统投入使用！

漫天火光在地平线闪动着，火舌乱窜并蔓延到下方的山谷中。大火先是烧毁了一大片的外围建筑物，几乎将整排住宅夷为平地，烧到只剩下断瓦残垣、化为焦土的财产、废墟和毁灭的生活。

这样的场景在2021年夏天的美国西部很常见。美国西部各州的大火对空气质量造成了极大的影响，大火产生的烟雾甚至蔓延到了芝加哥和纽约各大城市，严重污染了这些地区的空气。现有的技术可能还没办法预防火灾，但是却完全可能减轻火灾的严重性。越来越多的物联网(IoT)公司正朝着这个方向努力。

图1：美国俄勒冈州布莱(Bly, OR)附近燃烧的Bootleg森林大火。猛烈的火势导致气候恶劣，甚至引发闪电。

来势凶猛的森林大火并不仅限于美国。过去几年来，亚马逊(Amazon)雨林\和澳洲也相继发生严重的大火。

人们对于近来森林大火频传的原因争论不休，有人认为气候变化是最根本的原因，也有人相信是当地的人为因素，例如科罗拉多州的5G蜂窝基站起火以及内华达州的枪击事件等。

无论何种原因，森林大火的影响都是毁灭性的，而且随着我们进入2020年代，大火发生的频率更高了。美国国家跨部会消防中心表示，截至2021年7月20日，全美各地已经发生83场大火，超过2,585,492英亩（EETC编按：约合15694452.8亩）的土地化为乌有。专家表示，更令人担忧的是，大火产生的二氧化碳(CO2)占全球每年CO2总排放量约20%。

发生在俄勒冈州南部的“靴筒山大”(Bootleg Fire)延烧，吞噬了该州超过400,000英亩（EETC编按：约合2428079.88亩）的森林(图1)。同时，根据CalFire的资料，加州的“迪克西野火”(Dixie Fire)肆虐Golden State的三个郡，烧毁超过197,000英亩（EETC编按：约合58213497.1亩）的土地，至今年7月26日也仅有22%的火势被控制住。

根据美国非营利组织“气候中心”(Climate Central；由科学家和记者组成的独立组织，致力于研究和报导全球暖化)指出，“平均而言，森林大火每年烧毁的土地面积是40年前的2倍。”

那么，如何才能有效预防森林大火？

如果能尽早发现森林大火，就越容易阻止或控制森林大火的发生。如果能在火灾发生之前就检测到危险，有关当局就可以在灾难发生前加以预防。然而，在森林地区提早侦测到大火是极其困难的。在飞机监控和卫星GPS技术出现之前，主要依赖天气预报、季节性火灾监测以及运气来监测容易起火的地区。

物联网能解决火灾难题？

几家新创以及一些公司正在开发搭载无线传感器的物联网系统，可用于提早对森林大火进行警示。目前能够提供这类系统的公司包括Dryad、LADsensor和Seidor。

笔者采访了Dryad Networks共同创办人兼执行长Carsten Brinkschulte，讨论他的公司为早期侦测森林大火而即将推出的太阳能LoRaWAN传感器系统。Brinkschulte说：“我们最重要的创新部分是在LoRaWAN添加了网状的网络基础设施。这增加了基站之间互相通信的能力并采用了某种聚类算法，由一个基站接收信息，再将信息传递至下一个基站，以此类推直到信息到达连接互联网的网关。透过这种方式，我们可以覆盖广阔的区域，达数千平方千米，而无需每个基站都连接到互联网。”

这些传感器可以连接到边界网关(透过LTE-M或以太网络连接至互联网)，以增添Starlink卫星天线。Brinkschulte补充道：“每个边界网关都可以支持Swarm。”

这些传感器无需使用电池，也没有需要用户自行维护的组件。Brinkschulte指出：“只需将这些传感器挂在树上就行了(图2)。”Dryad在一些新闻数据中甚至直接使用“树联网”(Internet of Trees)一词来宣传。

图2：传感器示意图。(图片来源：Dryad Networks)

在这些传感器中整合了博世(Bosch) BME688气体传感器芯片，以检测空气中的气体成份——氢气、CO2和一氧化碳。Dryad传感器接着运用机器学习和边缘处理来检测空气中是否包含发生森林大火时常见的各种气体。Brinkschulte称这些传感器芯片“具有高精度和低故障率”。

发现森林大火

Dryad的目标是在一小时内探测到森林着火。Brinkschulte说：“很简单，发现森林着火当然是越早发现越好。如果能在火灾发生之前、当大火还没有燃烧起来时提早发现，消防部门就更容易将火扑灭，从而避免发生森林大火灾难。”

Brinkschulte说，在既有道路又有森林的荒地和城市的交界处，需要大约500个传感器，才能覆盖大约10平方英里（EETC编按：约合25.9平方公里）面积。一旦进入广阔的野外森林，所需的传感器数量将会减少到250个左右。

Brinkschulte表示，传感器的标准价格(不考虑任何批量折扣)约为每个50美元。也就是说，要覆盖荒地-城市交界区域，大约需要花费25,000美元的传感器支出。

“当然，我们会提供批量折扣。”他预计，一旦Dryad可实现大规模制造，产量达到百万级，传感器的价格将降至每个约20美元。

该新创公司还收取服务年费，约占硬件成本的10%至15%。因此，该产品并不适用于荒地-城市边缘的普通消费者(也包括农民)。Brinkschulte表示，Dryad产品推出时一直锁定在政府、能源公司和私营林业公司(即伐木公司)。

Dryad也可以在部署的网络中添加其他类型的传感器。Brinkschulte指出，伐木公司对此将特别感兴趣，因为他们可以用这些传感器监测土壤和树木的生长。

利用物联网进行森林大火的预警还为时过早。这些产品还没有真正在火焰的高温下进行过测试。但如果有必要的话，这些新的物联网系统也许能够提供更高层级的森林大火防御。

 

Brinkschulte说：“森林大火的难题并不是单靠这一种产品就能解决，但我们认为，由于该产品拥有超前探测的能力，可以补强卫星或摄影机方案，在解决这一难题时发挥关键作用。”

山上一缕烟，拘留十五天

山上放火，所里有我

山上烟火旺，所里牢饭香

 

 

云南省丽江市委、市政府及各组成部门高度重视森林防灭火工作，紧紧围绕“预防为主、积极消灭”的工作方针，不断探索新路子，在国家、云南省林草局大力支持下，全市实施了丽江市森林防火视频监控系统建设项目，并于2021年年底正式投入使用。

 

 

过去的2021年，因为用火不当、不安全生产，引发山火，导致多人被依法判刑。

 

丽江市是全省重点林区，也是全省重点森林防火区域。全市森林面积2225万亩，森林覆盖率72.14%。

 

新投入使用的海康微影森林防火视频监控系统在全市重点林区、森林火灾易发区建设前端监控点位120个，其中5公里监控半径93个，10公里监控半径27个。

 

 

系统充分运用先进技术和科技手段，具有全天候自动巡航监测、自动识别火情、自动准确定位火点位置功能，能准确监测到野外用火和森林火情火灾。

 

 

监测半径范围内可监测发现不足1平方米的火点。一旦出现火情，系统会自动报警和定位火点位置，定位以经纬度为坐标，还能准确监测到焚烧秸秆、生火做饭、上坟烧纸等野外用火。有效解决了火灾发现难、核查确认慢、信息传递效率低等难题。

 

而且，监测中心实时接收报警信息后，通过手机APP第一时间将视频、照片、地图等详实直观的报警信息发送给指挥长、扑火队伍。即使在千里之外，也能使应急队伍及时准确掌握火情信息，极大缩短了火灾核查确认时间，提升指挥调度效率，为火灾扑救争取关键时机，为森林火情火灾早发现、早处置奠定基础。

 

 

 

全面动态掌握火场信息，是安全高效扑救森林火灾的基本前提。丽江市森林防火视频监控系统配备有可见光和热成像传感器，尤其高分辨率的热成像监测不受火场烟雾影响，能大范围、实时的监测火场火线范围、火势强度和火场态势，前线指挥部可以全面动态掌握火场信息，安全高效指挥森林火灾扑救。

 

同时，丽江市林业和草原局依托海康微影森林防火视频监控系统，在重点保护区、公墓区（坟墓聚集区）、旅游景区、林农交错区等区域建设了远程广播终端。日常集中开展防火宣传，发现违规用火时，现场宣教+视频监控相结合发挥出了很好的社会宣传和警示教育作用。

 

丽江市林业和草原局副局长杨学杰介绍，自系统投入使用以来，通过视频监控系统，不但能实现早检测、早预警、早发现、早扑救、早侦破，还可以对监控区域森林资源变化进行周期性的分析，及时发现侵占林地、破坏森林资源等违法违规情况。同时，视频监控系统拍摄的高清图片，可为森林火灾等案件的查处提供重要依据。为全市森林草原资源生态安全提供了强有力的保障，进一步提升了丽江绿水青山的能力。