一种动态实时监测森林砍伐的方法及其系统

摘要

本发明涉及森林防护的系统技术，特别提出了一种用于大面积、长周界森林防护中对森林砍伐事件的动态实时监测、定位和报警的动态实时监测森林砍伐的方法及其系统。主要功能是防御外来人员入侵砍伐破坏植被。具体做法是在森林保护区将光纤传感器捆绑在围栏上、铺设在植被上或浅埋在地下，传感器可以感知周围的砍伐事件（包括锯断、震动、拉伸等）。光纤传感器与信号采集模块、信号发射端、终端处理器一起构成了光纤传感系统。其通过马赫曾德干涉原理实现砍伐报警、定位，通过算法处理实现砍伐信号的识别。本发明成本低，工作效率高，可以对乱砍滥伐现象进行监控，报警和及时定位，有效防止外来人员进入森林乱砍滥发。

主权项

一种动态实时监测森林砍伐的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1：将待监测的森林按照“己”形分成若干大区域，并将每个大区域划分成50m×50m的小区域，所述大区域的编号为n，n为正整数，所述小区域的编号是从大区域开口处的第一行开始横向依次编号，小区域的编号为k，k为正整数；步骤2：将3芯同轴光纤，即包括传感光纤、参考光纤和引导光纤在待监测森林区域内采用“己”形铺设方式，长边长度为H₁，短边长度为H₂，H₂取值范围为80‑100m,铺设在森林外围部分的光纤通常固定悬挂在森林周围的防护围栏上，铺设在森林内部的光纤采用悬挂在植被上或浅埋在地表层的方式，布置完成后，将监测系统的各个部件依次连接组装完成，启动系统；步骤3：当A位置(森林内部)产生振动信号时，控制器接收到信号后，与数据库中的振动信号进行比对，确认为砍伐的振动信号后，控制器对接收到的振动信号进行分析处理；步骤4：首先，控制器接收到两路振动信号，根据互相关算法分别计算得到位置信息z₁和z₂(位置信息是指监测到的砍伐事件发生的位置距离起始点的光纤长度)，通过如下公式分别计算位置信息z₁和z₂所在的大区域编号n₁和n₂，如下所示：$\begin{array}{cc}\left[\frac{z_1}{H_1+H_2}\right]=n_1& \left[\frac{z_2}{H_1+H_2}\right]=n_2\end{array}$其中,H₁为按照“己”形铺设光纤的长边长度，H₂为短边长度。如式中所示，分别对除式取整运算得到大区域编号n₁和n₂；根据得到大区域编号n₁和n₂结合以下条件确定砍伐事件发生位置所在的大区域条件如下：当n₁＜n_2,且n₁＝n₂‑1时，则当n₂＜n_1,且n₂＝n₁‑1时，则其次，根据锁定的砍伐事件发生位置所在的大区域确定大区域中的小区域编号k：分别计算z₁和z₂两位置信息所对应的振动信号能量值，并进行大小比较，能量值大的位置感受到的入侵信号较强烈，说明距离砍伐事件发生的位置近。当z₁所对应的振动信号能量值大于z₂所对应的振动信号能量值时，则令z_max＝z₁,并代入下式，反之则令z_max＝z₂代入，计算小区域的编号k值。结合以下条件确定砍伐事件发生位置所在的小区域k，条件如下；其中，z_max是振动信号能量较大的位置信息，H₁是传感光纤长边长度，H₂是传感光纤短边长度，是大区域编号，h是小区域边长；步骤5：根据得到的大区域编号和得到小区域编号k,实现对监测森林区域内砍伐事件发生位置的精确定位。