基于元胞自动机模型的快速火灾响应系统研究

袁维军 郭啸宇 田雯雯

(1、宁夏大学机械工程学院,宁夏 银川750000 2、宁夏大学经济管理学院,宁夏 银川750000)

1 概述

森林不仅是自然界的宝贵资源,也是人类的重要资产,具有维持生态平衡的作用,因此森林火灾发生时会非常有害。澳大利亚2019-2020 年的火灾季节,各州都发生了毁灭性的野火,其中新南威尔士和维多利亚东部的野火影响最为严重。野火发生在严重干旱和持续热浪期间,气候变化加剧了热浪。

如果森林火灾即使在初期也能被识别和根除,就能减少不必要的损失。消防员几年前便投入使用无人机进行监视和态势感知(SSA)；SSA 无人机携带高清热成像摄像机和遥测传感器,用于监控和报告前线人员可穿戴设备的数据。可穿戴设备可以用作个人定位信标或更复杂的环境监视器。SSA 无人机有助于监控不断变化的情况,让紧急行动中心(EOC)更好地指导现役人员,以获得最佳效果和最大安全。

一些小型微型无人机,运行成本低,操作灵活,可以根据现场实际情况及时调整操作计划,是森林火灾监测的理想选择。因此,使用无人机从前线人员的可穿戴设备监控和报告数据是将传统的森林火灾巡逻模式与智能高科技巡逻模式相结合的创新举措。

2 火情预测模型

由于在现实中,火势将以未知的方式蔓延,这意味着无人机无法遵循预先设计的计划路径,本文首先对火势蔓延进行建模,然后基于此规划无人机的最佳组合数量。本文使用元胞自动机来模拟火灾和树木之间的相互作用,并分别模拟有风和无风两种情况下的火灾蔓延。……