一种森林火灾天气指数预警系统及应用

摘要

本发明涉及一种森林火灾指数预警系统（FWI系统）及其在森林火险预警中的具体应用，通过实时测定特定地区的自然条件的湿度、光照时间、风速等参数，对森林火险的危险程度进行预测，达到对各种火险指标的进行量化的效果。

主权项

一种基于森林火险天气指数的森林火险预警系统，由采集传感器系统和后台数据处理中心组成，所述采集传感器采集温度、湿度、风速和降水量数据参数，所述后台数据处理中心通过对传感器采集的数据参数进行处理获得所述森林火险天气指数指数，其特征在于，所述森林火险天气指数即FWI指数的计算公式为：式(1)：FWI＝α*CBI+β*ISI+γ*BUI，其中CBI、ISI、和BUI的值分别由以下三个步骤计算得出：步骤(一)、式(1)中CBI的值的计算公式如下：式(2)：$CBI=\frac{[(110-1.373*RH)-0.54(10.20-T)]*124*{10}^{(-0.0142*RH)}}{60},$其中RH相对湿度值，T为温度；步骤(二)、式(1)中ISI的值的计算公式如下：式(3)：$ISI=0.208*91.9*e^{-0.1386m}*(1+\frac{m^{5.31}}{4.93*{10}^7})*e^{0.05039W},$其中W为风速，m值为前一天的细小可燃物含水率，计算公式为：式(4)：$m=\frac{147.2(101-Fprev)}{59.5-Fprev},$其中，F_prev为前一天FFMC的值，对于冬季有明显积雪覆盖的地区，即冬季平均雪深超过10cm，1、2月的积雪覆盖日数超过两月总日数的75％，F_prev初始值为85；对于冬季没有明显积雪覆盖的地区，在日平均气温连续3天达到或超过6℃开始计算，F_prev初始值为85；FFMC的计算公式为：式(5)：$FFMC=\frac{59.5*(250-m)}{147.2+m},$其中m为式(4)所得；步骤(三)、式(1)中BUI的值由DMC和DC计算得到，如果，DMC≤0.4DC，则：式(6)：$BUI=\frac{0.8*DMC*DC}{DMC+0.4*DC},$如果，DMC>0.4DC，则式(6)’：$BUI=\frac{0.8*DMC*DC}{DMC-0.4*DC},$其中，DMC的模型为：式(7)：$m=20+\ln \frac{DMCprev-244.73}{-43.43},$其中，m表示前一天的地表可燃物的含水率，DMC_prev表示前一天DMC值，对于冬季有明显积雪覆盖的地区，即冬季平均雪深超过10cm，1、2月的积雪覆盖日数超过两月总日数的75％，DMC_prev初始值为6；对于冬季没有明显积雪覆盖的地区，在日平均气温连续3天达到或超过6℃开始计算，DMC_prev的值为上次降水到现在日数的2倍；DMC的值为：式(8)：DMC＝m+100*(1.894(T+1.1)(100‑H)L_e+10^‑6)，其中，m的值为式(7)中计算所得，T表示温度，H表示相对湿度，L_e为该月平均日照时间；DC模型的核心也是一个简单的指数模型,即：式(9)：$Q=800*e^{\frac{-DCprev}{400}},$其中，Q表示前一天干旱码的湿度当量，DCprev表示前一天DC的值，对于冬季有明显积雪覆盖的地区，即冬季平均雪深超过10cm，1、2月的积雪覆盖日数超过两月总日数的75％，DCprev初始值为15；对于冬季没有明显积雪覆盖的地区，在日平均气温连续3天达到或超过6℃开始计算，DCprev初始值为上次降水到现在日数的5倍；DC的值为：式(10)：DC＝Q+0.5*(0.36*(T+2.8)+L_f)，其中，Q的值为式(9)中计算所得，T表示温度，L_f为L_e数据的调整值，L_f为实验当天的日照时间；式(1)中α、β和γ的值的总和为1，根据不同地区的自然条件特性进行调整，参数α的权重取值波动主要根据湿度和温度进行调整，参数β和γ的权重取值分别根据风速和光照时间进行调整。