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1、精选优质文档-倾情为你奉上森林防火数字化远距离昼夜监控预警联动指挥系统白皮书 深圳升泽科技有限公司2014年3月 目 录第一部分、概述1. 引言1.1 概况 森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救“的方针，真正做到早发现，早解决。目前，基于无线/有线网络技术的远程无线监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。森林防火远程监控系统，由森林防火指挥部监控中心、传输系统，以及前端采集点构成。前端采集点：一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上。包括全天候远红外热成像、可见光透雾摄像机、长焦距变焦透雾镜头、全方位定位云台、野外
2、护罩、网络视频编码器等。前端采集设备负责全天候对林区自动扫描，具有多种光学传感器，利用可见光透雾摄像机与热成像探测成像性能，客服了林区水雾大、光照不足的缺点对林区植被情况、病虫害情况、火情现场情况进行实时观察、监控，并可对林火扑救提供远程指挥的可靠依据。如果要进一步了解前端发生火灾时，能准确判断出火势的蔓延情况，以及对林区造成的损坏的统计，可在前端增加设置智能化微型气象站，通过气象站采集到的林区实时环境下的风力、风向、风速、温湿度等数据，为森林防火指挥提供有力数据信息；满足当前森林防火的各种要求。传输系统：本次建设拟采用有线光纤传输方式与无线数字微波传输相结合方式，在植被密集或不方便铺设光纤的
3、监控点位置安装数字微波，将视频图像转发到就近的监控点，与该点视频监控系统数据图像同时利用光纤传输到监控管理中心。监控中心：不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制,对于前端发生林火报警的监控点，通过云台的实时角度回传，结合GIS系统的经纬度数据可以实现火灾发生点的精确定位； 通过森林防火远程监控系统，森林防火指挥中心能实时监控林区现场实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的。火灾发生时，该系统能将现场图像实时传回指挥中心，为指挥中心的远程指挥调度提供有力的保障，最大限度地减小火灾造成的损失；该系统能真实记录火情发生、发展和消灭的
4、整个过程，为火情的预防、治理提供真实有效的历史资料。1.2 国际通常森林防火技术 国际上现有的森林防火报警技术： 德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统 德国投入使用的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，正常监测半径10公里，安装该系统每套需7.5万欧元，而在勃兰登堡州安装需要120-130套，约1000万欧元。 美国：护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻 美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测，虽获得了成功，但耗费了巨额资金。 加拿大：加拿大采用卫星巡回监测系统 加拿大
5、采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出某一林区局部温度上升到150200，红外线波长达3.7微米时，便是火灾前兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火.同时，加拿大林区采用多架配备先进的直升飞机轮流监测森林火灾，飞行费每小时需5000-6000加元。 国外的技术有的虽然可靠，但需要借助高空卫星，且施工太复杂；有的技术方案基础实施投资太大，多达几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。 1.3 国内采用的监测方法 l 地面巡护 地面巡护，主要任务是向群众宣传，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是
6、巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。l 瞭望台监测 了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；了望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等
7、的威胁。l 航空巡护 航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，固定飞行费用2000元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。l 卫星遥感 卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，
8、用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。存在的不足：准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。在接到热点监测报告2小时内应反馈核查情况和结果。卫星遥感监控森林防火的其不足是：1. 热点达到3个像素时，火已基本成灾。2. 从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长，起不到“打早、打小、打了”的作用。为弥补以上手段不足，我公司“森林防火数字化监控预警系统”可以实现快速、准确、实时的监控林火情况，配合林政管理、生态建设管理及林业活动等功
9、能实现各种管理。2. 本方案的特点优势本次系统建设是采用目前国际先进的远距离透雾摄像系统配合远红外热成像系统实现远距离昼夜监控，系统成像技术性能稳定，不受天气环境因素影响，无论是白天还是雨雾天气、漆黑的夜晚均能正常工作，采集高效的视频图像信息24小时无缝监控；并且该系统采用了目前国内唯一的物体温度差值分析探测、燃烧临界温度值自动预警模式，系统应用具有独立运算功能的内置CPU计算系统，红外温度自动感应测温模块，该模块的预警功能是利用物体自身发出的温度与环境温度的差值进行自动分析计算，当温度差值超过设置的燃烧临界温度时，系统会自动报警，；不仅对燃烧的明火具有精准的判断，同时对冒烟状态的暗火、高温状
10、态的自燃物同样可以检测、识别、预警；预警识别率高达98%以上；对林区进行全天候的远程监控、监测，避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。 该系统特点： 红外热成像:探测林区热辐射，通过不同目标温差实时成像，搭配了测温模块可全天候对林区扫描检测，当测得温度及温差数据符合林火特征时，系统发生报警，及时让防火值班人员掌握林区火灾隐患，及时制定灾害扑救方案等。可见光摄像机、长焦距变焦镜头：可见光成像设备，做为红外热成像仪的补充，可实时采集符合肉眼成像特征的可见光彩色、黑白视频，进行录像存储。当热成像发生火灾报警时，也
11、可以通过可见光摄像进一步确认报警的真实性，提高防火预警准确性，同时可以为远程指挥提供现场真实画面，作为辅助手段；全方位定位云台：高精度定位云台，可以让监控位置间的回转速度达到20度或更高，定位精度达到0.01度，变速控制方式，重点部位可以设置预置点，随时进行快速切换；并可实时回传云台水平、俯仰角度数据结合GIS系统，实现对火点的经纬度精确定位；设备防盗：由于系统设备造价较高，又处于野外无人地带，所以设备安全至关重要，配置设备防盗报警系统可以保护用户投资，保护设备安全，并能对入侵目标触发报警，通过语音警告非法行为驱离，为挽回损失提供有力措施；风光互补供电系统：由于施工困难，所以野外设备供电采用风
12、力、太阳能方式逐渐被人们所青睐，我们通过对传统光伏供电系统的改进，利用传统系统一半的太阳能电池板即可实现同样或更大的太阳能转换效率，当无光照条件时自动转换为风力发电，为前端设备提供稳定可靠的不间断供电系统；网络综合视频管理平台：对前端视频进行解码，并做视频流转发、录像、回放、设备管理、多用户权限管理等服务，实现整个系统的集中管理和维护；GIS（地理信息系统）：和设备间及时联动，实现地图点与实际监控位置的协调一致，可以让您快速地从地图概念切换到实际的视频图像，或者从视频图像快速切换到地图位置，并可获得各类地形、地貌、植被等信息；林火自动监测报警系统：利用配套的林火监测报警软件，通过前端测温模块对
13、实时红外热成像仪视频进行温度检测再结合其它数据判断被监控区域是否存有火灾险情，对于发生火灾的进行判决报警，并控制云台对火点的跟踪。识别率在95%以上； 3. 与传统森林监控系统对比如下：方式/比较森林防火数字化预警系统传统森林监控系统部署复杂度复杂度低很少的摄像机覆盖大面积区域复杂度高大面积区域需要大量摄像机，且某些地方根本无法覆盖，如港口、海湾、山林雾天正常监控能力利用远红外线大气穿透性，即使雨、雪、大雾天气都能正常成像雾天超出能见度无法监控夜间监控能力红外热成像属于远红外被动探测目标热辐射成像，不受可见光影响，夜间无光环境正常成像多采用一体机，照度差，无法监控，即使增加红外灯仍然距离有限和
14、应用软件结合能力标准通讯协议提供和各类应用软件结合单一的应用软件，扩展性差GIS联动能力整合功能，可实现双向互动，高精度云台，0.01度的精度值，云台具有双向回馈功能，不仅可以实现电子地图精确定位，同时在地图中点击某一目标，摄像机自动转动到该目标位置监控的同时，显示出云台对应角度信息定位精度低，一般最大到0.1度，单反馈信息，只能实现目标物电子地图显示功能，不能实现反向跟踪 林火报警能力利用智能温度探测识别预警功能模块，检测目标物体与环境温度的差值，进行温度差判断，识别率98%以上，在环境好的情况下达100%软件视频分析方式，采用视频图像画面分析预预警，识别率低、误报率高火点定位能力系统自动对
15、火点经纬度进行精确定位，并在地图上进行标注 对于大面积的林区人工定位不准确，不直观反应能力比较采用温度检测预警方式，实时预警，只要发现火情或高温状态“零时差”预警需要设置预置位，在每一个预置位需要停留10-25秒,对预置位的背景画面与当前画面进行比较做图像识别处理，发现不同画面产生预警，误报率极高林火预警方式温度检测预警，硬件检测方式，本系统摄像机为森林防火预警摄像机，在摄像机内设置两个视频口，一个远距离可见光透雾监控、一个远红外热成像摄像机，附带一个智能温度探测识别预警功能模块，检测前端目标物体与环境温度的差值，实时测温实时分，发现火情或高温实时预警，准确率极高在监控中心用终端视频分析软件进
16、行图像对比分析，只要前端视频图像出现变化，即认为是有图像变化，就产生报警信息；林区出现团雾，即可误认为是烟而报警，林区出现红色物体，会误认为是火而报警。环境因素影响不受环境影响，不仅对燃烧的明火、冒烟状态的暗火准确识别预警，密林根部的枯枝落叶等自燃状态的高温堆积物、石油石化区防爆等，只要检测到温度差值超出预警范围，即可准确识别预警容易受环境因素干扰，对外界的干扰敏感，发生误判误报情况多，并且在林区树木茂盛、树叶密封的环境下，由于树冠的遮挡、小的火情基本没用，由于树冠的遮挡，视频图像不能正常分析无法检测，等该系统识别到火情时候，已经是“熊熊烈火”，无法达到真正有效的预警作用巡航能力巡航扫描监控能
17、力高，设备在巡航检测中不需要做预置位停留，在巡航过程中实施检测监控点360度范围内的视距目标。本系统所选择云台的水平转速是025度/秒，最高可到30度/秒；巡航一周360度所需要时间14.4秒，最快可达12秒，并且在巡航过程中对目标物体温度实时监测，发现超出警戒温度数值立即报警，真正实现了“零时差”预警，真正实现了防火预警的功能。该系统是采用识别软件智能图像处理方式，在云台巡航监控中无法预警，只能利用预置位停留方式，等摄像机停止转动后，对视场目标进行分析，摄像机一周需要最少78个预置位，每个预置位需要10-25秒时间，一周需要130325秒，才能在360度范围内做到不遗漏视场区域、全覆盖扫描监
18、控，这样如果在第一个区域转动过之后出现火情，等2030多分钟后第二圈转回，发现了林火“预警”出来，林火也已经燃烧起来，如果是大风天气，林火已经大范围燃烧，失去了预警的作用，只能通过视频“观看”燃烧的大火第二部分、系统简介 “森林防火数字化监控预警系统”引进国际上先进的防火技术，以国内价格水平提供国际品质的优质、稳定的森林防火监控系统。该系统是以森林火情监测为主，将GIS技术、远红外热成像技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。 本系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物等进行有效监控。系统构成图示如下： 系统中每个前端采集站有独立
19、地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡视监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据，即可实现火点定位功能。同时，第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力，提供防火隔离带的位置和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息，相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。系统以数字设备的监控方式，通过传输网络将采集的信息、数据传输到防火监控指挥中心，利用GIS（地理信息系统）对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，
20、将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像、环境信息，实现全天候不间断监控；动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；火灾预警：通过远红外热感应成像技术，准确探测林区火险，即使在恶劣天气，如雨、雪、大雾天气都不影响火情识别，是真正意义上的全天候火情自动识别预警手段；GIS及辅助决策系统：如有火情，利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准
21、确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案；预报分析：参考林区物候、可燃物特性数据、气象信息等,利用专家数据库模型进行综合分析,预测出相应地区的森林火灾等级数据。“森林防火数字化监控预警系统”避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。该系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物和乱砍乱伐等林业活动进行有效监控。1. 前端设备 前端由采集定位系统、传输设备、设备防盗报警系统、避雷接地系统、智能风光互
22、补供电系统等组成： 2. 中心控制设备 中心控制设备视频监控设备及管理软件和GIS地理信息系统、林火监测预警系统、传输系统、电视墙系统、UPS电源等组成。 2.1 地理信息系统 现在的视频监控系统正在向数字化方向发展，并且与地理信息系统（GIS）结合也是其发展的必然方向。 经过与地理信息开发部门的合作，我公司应用定位云台与地理信息系统无缝连接，成功的投入使用，将定位云台所返回角度将送入地理信息系统，并在林业地理信息系统上进行精确坐标定位。 2.2 GIS系统实现的功能 利用1：10000、1：50000、1：等地形图进行数字化处理生成电子地图，并依据实际使用情况分层制作。 在地理信息系统上，可
23、以对扑救林火进行宏观调控，指挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS对数据库资料进行统计分析，生成各类专题图，实现资源管理信息化。通过地理信息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场 的归属，林区面积，种植林种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。 此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、缓冲区分析、可视域分析、最短路径分析等。 3. 防火指挥中心 远程控制与通讯是指挥中心的主要功能，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能
24、。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过有线、无线调度系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作；同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。第三部分、系统方案设计 “森林防火数字化监控预警系统”项目由防火指挥中心（监控中心），前端视频、音频、数据采集系统，无线传输系统，林火监测及数字编码终端处理系统，铁塔，防雷接地，风光互补供电等组成。各个前端视频、音频、数据采集系统包括：视像采集、报警采集、气象数据采集、定位云台系统、太阳能供电及防雷、铁塔及接地系统及防护系统。软件系统包括：操作系统软件Microsoft Windows
25、 2003 Server、数据库管理软件SQL Server 2000（企业版）、地理信息系统（GIS）、网络视频管理录像软件、林火预警软件、短信网关系统等组成。1. 建设目标根据用户提出的具体要求，依据中华人民共和国国家公共安全行业标准和安全防范工程程序及要求，结合贵单位的实际情况，我公司本着“布局合理、质优价廉、功能齐全、配套服务”的原则。经过对目前技术情况的调查了解，通过多方比较，结合森林防火的特殊性和实际需要，采用微波远程图像传输及控制系统，设计的一套经济、实用的森林防火瞭望观察系统方案，对林区实时瞭望观察，做到早发现，早扑灭，减少森林资源损失，降低防火工作难度，提高林业管理效益。l
26、在森林火灾发生前自动监测识别火险火情，做到及时预警，同时防范纵火、乱砍乱伐、捕杀野生动物等违法行为，从而起到预防的目的；l 在森林发生火灾时把现场的图像实时传回指挥中心，指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度救火，最大限度的减小火灾造成的损失；l 能真实记录火灾发生前，救火过程中以及救火以后现场的真实情况，从而对火灾进行处理，提供有效真实的直观资料；l 通过安装红外热成像、可见光摄像系统全天候监控林区，做到昼夜半径8-10公里内，观测森林火情、对初发火情，做到及时发现、及时救护。使火灾隐患消亡在萌芽状态；l 从瞭望塔设备安装点的图像传输到森林管理指挥中心，森林防火消防中心可对火情及现场情况进行
27、实时观察，以便及时了解现场情况协调调度指挥;l 林区监控管理指挥中心可以对前端设备进行长焦、广角控制;对云台进行上下、左右控制、设置各种特殊位置的预置位，做到重点区域重点设防；l 设备红外线防盗功能、实时探测有无入侵破坏行为，并能做到语音警告和取证功能，保护设备投资的安全性。l 系统具有多路画面实时录像，多路画面实时显示，图像压缩质量设置，录像存储，用户管理等功能。l 配置GIS林业地理信息系统，将林区地形地貌、植被情况、监控点信息、分布状态等信息数字化处理，实现地图点与实际目标的一致，做到火情联动、视频切换等功能，同时可作为植被管理、辅助决策的重要手段；l 山上需要24小时不间断供电，满足所
28、以设备用电需要，根据目前技术条件设计采用风光互补供电系统，保证山上不具备布线条件的监控点设备不间断供电，正常工作。l 在有灾难发生时系统可以与防火指挥车及移动救援系统对接，通过移动图像采集把现场情况传输各级指挥中心。该系统根据林区面积广、海拔高、环境复杂、山顶没有电源、布线困难等特点进行设计。2. 功能需求分析“森林防火数字化监控预警系统”项目是以森林防火信息为重点和主要对象，以地理信息为中心基础，基于成熟的传输技术、IP技术的网络视频系统和数字定位技术的，集防火信息管理、生态建设管理为一体的，为森林防火及其它林业工作服务的综合应用系统。该系统应具有以下特点：A. 投资省，建设快，无线传输方式
29、特别适合无通信线路、无电能、无道路情况。B. 可实现远程图像实时图传和控制，通过前端设备实时掌握现场情况。C. 红外热成像实时温度监测，及时发现火灾隐患并报警D. 视频信息可在IP网络上传输，用户可在网络上的终端看到现场的图像。E. 系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。F. 界面清晰、操作简单。G. 具有森林地理信息系统等辅助决策系统、火势蔓延分析功能。H. 火点经纬度定位、最近路径分析功能。I. 林政资源管理及生态建设管理信息系统和其他林业信息系统。“森林防火数字化监控预警系统”前端信号采集平台采用远红外热成像仪+辅助可见光成像+定位云台+无线传输设备，由
30、于该系统强大的数据处理和系统集成能力，可以实现在一个平台上完成数字图像监控采集、林火监测报警、无线传输、防盗报警监控管理、远程控制等功能，从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。采集平台可以高效的压缩处理接入的图像，通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视，同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料，本系统采用业内顶尖压缩技术MPEG-4/H.264算法，压缩比高达1:500。此外实现了自动磁盘空间动态检测功能，图像动则录，不动则不录或慢录。 另外系统还可以灵活的设置报警信号和图像的联动关系，当系统发生报警时，通过事先的设置，可以启动相应的摄像机录像及报警输出功能。同
31、时控制中心也可同时得到报警信号，并可通过远端控制进行实时监控观察等功能。监控服务器提供了对前端采集工作站的分层次管理，对用户的分级权限管理；用户可以根据需要通过网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是分布在各个采集工作站或服务器）、报警信息、监控点信息、其它数据信息，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持多播的网络环境，服务器提供了单播到多播的数据转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。3. 设计原则“森林防火数字化监控预警系统”项目设计和功能的实施将遵循以下原则：先进性
32、：所谓先进是指要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果，具有一定的前瞻性，特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。保密性和安全性：必须符合国家的安全标准和要求，以保护内部信息特别是密级信息不被非法访问。系统设计时应充分考虑数据库和应用系统的安全性， 建立身份认证、权限认证，彻底屏蔽内外非授权用户的非法访问。 智能化：系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征，比如自主编程、记忆功能、主动检测等；前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能等等。网络化：在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会，设计完成的监控系统中所采用的产品和系统，必须与
33、计算机网络技术相结合，实现各个子系统的信息共享，才能适应时代的前进、技术的进步，满足更广范围巡查的要求。实用性：我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲目投资、浪费资金。兼容性： 考虑到国家林业局、区林业局已建成的或在建的防火信息系统，本系统能与区林业局、国家林业局的防火信息系统接轨和共享数据；同时考虑到今后重新开展森林资源调查后资源数据库与最新卫星影像的更新问题；另外，本系统能够妥善处理好与上下级防火信息系统的连接，做到与相关已建立好的信息系统的兼容。成功应用：系统设计采用的产品和系统，必须是经过了一定时间市场考验的成熟产
34、品，特别是在国内应该有成功的应用案例。合理配置：系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并且这种配置应该是可以被改变的，甚至在工程完成后，功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。良好操作：系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性，应使一般水平的管理人员，在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达到能完成监控任务的操作水平。可靠性：设计必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则要兼顾到两个方面：系统运行可靠系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题，对所有的设备进行认真的可靠性认证。保存和恢复设置方便在实
35、际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以在系统设计时要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。开放性：即使是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中，我们选用产品和系统时，应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题，设计应全面、周到，注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要，主要体现在以下方面：智能化升级系统的软件是最有可能升级的，选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单，由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。模块化结构为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是
36、模块化结构。这样便于系统的维护和升级。经济性为了确保投资合理性，要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品，从而使系统投资物有所值，不造成盲目投资4. 设计依据民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB/50198-94)系统接地的型式及安全技术要求（GB14050-93）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）安全防范工程验收规则（GA/T308-2001）工业电视系统工程设计规范(GBJ 115)安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94）火灾自动报警设计规范（GB50116-98）安全防范工程费用概预算编制办法（GA/T70-1994）视频安防监控系统技术要求（GA/
37、T367-2001）用户技术需求书5. 功能概述“森林防火数字化监控预警系统”项目为监控控制人员提供监控控制功能，正常情况下摄像机在云台带动下工作在多角度自动扫描方式下时，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的森林、道路、人员等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。防火信息系统的主要功能如下：1) 监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；2) 数字图像可以通过无线通讯和计算机网络实现远程传输；3) 所有视频图像进行全程录像存储，并可对以往的历史图像进行查询和回放；4) 采用全
38、方位定位云台，具有实时回传角度信息功能；红外热成像仪，具有全天候林区温度监测及视频采集的功能，不受雨、雪、大雾、黑夜影响。同时搭配可见光摄像机，确保火灾探测的准确性；5) 通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；6) 系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；7) 查询简便：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；8) 数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理部门连接；9) 防盗告警，在监控点装置红外探头，有盗窃破坏者入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；10) 火情识别报警：当配备了测温分析模块的
39、红外热成像探测到异常林区温度信息，可及时告警并联动报警录像，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置；11) GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管理，为防火提供直观的规划和决策支持。12) 火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的定位云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能。13) 辅助决策功能：GIS信息系统提供最近扑火队前往火情点最短
40、路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息。14) 电源系统:电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电；15) 防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；16) 系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理。林火监测预警系统、网络视频监控系统、地理信息系统(GIS)是本项目建设的核心，是防火指挥平台，对整个系统的日常管理和防灾的指挥都是在这三个平台上完成。本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、林区资料、森林资源统计数据、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量
41、化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理系统。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。工程建设的主要功能是在硬件设备和远程网络的基础上，建设森林资源GIS数据库和以及基于GIS公共数据库的基础上，建立远程监控硬件支撑平台，以现有森林资源建档数据库、资料为基础,解决森林防火业务的管理信息化系统，最终形成一个有效、实用的森林防火指挥信息系统。系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采
42、集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。同时，启动后台的短信发布平台在第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力，提供防火隔离带的位置和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。6. 视频采集配置说明6.1 视频监控应用背景数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等
43、技术的一种新型监控系统。在人类感官接受的各种信息中约有80%来自视觉。视频、图像是对客观事物形象、生动的描述，是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。特别是在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐，监控产品也正经历着从模拟化向数字化、网络化的革命。根据森林防火的需要，前端监控点必须具备360度全方位、24小时全天候监控的特点，因此选择的设备必须符合森林防火的实际需求。前端监控点的功能是采集视频、音频、报警信号后，利用成熟的音视频数据处理技术，对视频、音频、报警数据信号进行压缩、分析、I
44、P化处理，然后通过无线传输系统传输到监控中心。前端视频采集配置示意图：红外热成像仪可见光一体机视频服务器IP数据信号云台云台解码器视频信号云台控制信号/角度反馈无线传输系统6.2 系统发展数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。（视频是在时间上近似连续的图像序列。在数字图像处理中，把照片这类单幅的图像称为静态图像（简称图像），而把电视图像这类连续图像称为运动图像或视频。）视频监控系统的发展大致经历了三个
45、阶段。第一代模拟监控系统：在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。第二代数字化本地视频监控系统：九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。第三代远程网络视频监控系统：九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数
46、字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。“森林防火数字化监控预警系统”项目建设的前端视频采集部分主要完成音视频数据的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：全方位定位云台、红外热成像、可见光摄像、长焦距变焦镜头、无线传输设备、智能风光互补供电系统、野外保温箱等设备。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码设备再通过以太网连至传输设备发送至中心控制室，通过传输设备可以传输多种需求的信号，为实现系统的音视频信号、报警信号、定位云台角度数据回传、前端设备控制信号等传输提供了一个更
47、为方便的平台。6.3系统的特点：本次系统建设是采用目前国际先进的远距离透雾摄像系统配合远红外热成像系统实现远距离昼夜监控，系统成像技术性能稳定，不受天气环境因素影响，无论是白天还是雨雾天气、漆黑的夜晚均能正常工作，采集高效的视频图像信息24小时无缝监控；并且该系统采用了目前国内唯一的物体温度差值分析探测、燃烧临界温度值自动预警模式，系统应用具有独立运算功能的内置CPU计算系统，红外温度自动感应测温模块，该模块的预警功能是利用物体自身发出的温度与环境温度的差值进行自动分析计算，当温度差值超过设置的燃烧临界温度时，系统会自动报警，；不仅对燃烧的明火具有精准的判断，同时对冒烟状态的暗火、高温状态的自燃物同样可以检测、识别、预警；预警识别率高达98%以上；对林区进行全天候的远程监控、监测，避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。 远距离透雾监控摄像系统：可见光成像系统设备利用系统的透雾功能，在林区水汽