沙坡头国家级自然保护区科技赋能筑牢林草防火屏障——“数智防火”应用案例

宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区集大漠、黄河、高山、绿洲为一处,具西北风光之雄奇,兼江南景色之秀美,主要保护对象为自然沙漠景观、天然沙生植被、治沙科研成果、野生动物、名胜古迹等人文景观及其自然综合体。由于地处腾格里沙漠边缘,干旱少雨,生态条件极为严酷,防灭火形势复杂严峻。

近年来,沙坡头国家级自然保护区利用云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术,通过感知化、物联化、智能化手段,形成立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的生态保护区发展新模式。截至目前,累计建成14台森林防火视频监控、20台电子围栏卡口、140台AI红外线智能识别相机、3台AI智能360度旋转监控、10台水鸟自动识别监控、9处自动监测站、5台无人机等硬件设施和野外巡护管理、地理信息、气象监测、生态监测系统、动物采集与管理、植物采集与管理等18个软件系统为一体的智慧管理系统,实现防火监测“智慧化”、资源管理“数字化”、人员管理“数据化”、科研监测“实时化”、信息管理“一体化”。

一、“智慧”防火,效果显著

“林草防灭火数智预警指挥平台”自运行以来,监测识别违规进入保护区300多万人车次,发送火点预警信息2000多次,发生火情48次,指挥快速扑灭火点行动23次。自火情监测预警系统投入使用以来沙坡头国家级自然保护区未发生一般以上森林草原火灾。平台智能防灭火能力主要体现在以下三个方面:

形成高效的监控体系,防范违规出入

保护区对人、车进出的管控都是重点工作。平台电子网栏功能模块,通过在重要防护地带设置卡口人车智能监控设备,一旦发现有人员、机动车进入,便可自动识别个体特征,记录、追踪人车轨迹,给管护人员附加上“火眼金睛”,及时发现制止破坏行为。

搭建科学生态监测体系,做好灾前预警

保护区四套生态监测站,实时对保护区当前大气、水文水质、人为干扰活动等行情况进行实时监测与分析。结合大气因子(风速、气温、降水量、温度指标)、植被因子(地下可燃物、地表可燃物、林中可燃物指标)、人类活动因子(出入人次、检测火苗次数指标),对可能发生火灾的区域进行预警,确定当前保护区火险等级,并为应急救援提供备用方案。

精准AI识别,谨慎防漏

保护区“平台 ”采用了火点、烟雾点精准识别算法、热成像技术、可见光技术等技术,并运用自主专利技术多维度进行智能监测判定,结合GIS功能应用,实现烟火的准确定位和地图展示。同时,通过数智中心火情报警短信的提示,对发生在保护区的火情能够第一时间确定火情发生的地点、时间、影像及导航路线,促使起火点附近的巡护监测员能够在十分钟内准确到达火场,半专业扑火队二十五分钟内准确到达火场,将森林草原火灾消灭在萌芽状态。

平台以四个“智能”一体化实现林草防灭火工作全过程流程化:

智能扫描:24小时不间断监测,可屏蔽干扰因素提高监测精准度;

智能发现:基于热成像和可见光联动智能发现追踪火源;

智能定位:通过监测到烟火时摄像机的角度和保护区的高程数据,自动计算烟火的经纬度,便于救援人员导航到火点区域;

智能预警:触发火情规则后自动通知平台,自动推送至相关工作人员,及时做出调配工作安排。

二、“智慧”指挥,高效扑灭

保护区将各类防灭火资源纳入到平台的救援方案中,一旦火情发生,“三步”高效扑灭,为精准应对火灾提供全面支持。

应急启动无人机:一旦发现火情,可通过平台同时启动保护区6台无人机智能巡查,对巡护员未能到达的巡护点进行巡护监测,对保护区内发生的森林草原火灾及其他紧急情况进行长时间的现场应急飞行观察,并实时将无人机拍摄画面回传至保护区指挥部屏幕。一方面实地确认火情,避免浪费人力物力。另一方面,为后续协助指挥救灭火做准备。

一键生成救援方案:平台自动根据火点位置、火势、路线、风向、救援人员位置、救援设备位置等信息进行推演,根据核心要素生成动态效果图,直观展示火情发展态势。通过大数据计算,智能评估过火面积、匹配救援预案。

高效指挥灭火:监控中心确认后,即可联动救援预案将关键信息一键发送到相关人员的手机上,迅速进行救援。指挥中心可结合无人机、附近的监测摄像头传回视频画面实时了解救援情况,及时做出调配安排。

三、灾后评估、复盘总结

当火源被扑灭或火情得到妥善处理后,平台的灾后评估报告功能进行灾后评估、统计损失、总结得失。该报告以林草局官方文件为框架从火灾情况、损失情况、处理情况三个方面对火灾情况进行总结梳理。

“数智防火”科技赋能筑牢林草防火屏障。沙坡头管理局为保护区周边社区共建共管单位开通数智中心平台账户,各单位林草防火值班人员也能实施监测各自管辖区域,实现森林草原防火的信息互通和联防联治。