森林防火智能分析无线传输监控系统建设方案
森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，不仅烧毁森林，降低林分密度，破坏森林结构，降低森林的利用价值、同时造成生态系统内生物因子、生态因子的混乱与灭绝，更致命的是，对人民生命财产造成极大威胁——烧毁林内各种建筑物和生产生活资料，甚至危及森林附近村镇、生产点和其他居住点的安全。作为有远见的领导，把“预防为主，及时发现、快速扑救”方针作为森林防火必须贯彻的政策，真正做到早发现、早解决。
国际通常森林防火技术现状
正因为森林火灾的严重危害，因此世界各国纷纷采取相应措施，德国投入FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统；美国运用护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻；加拿大则采用卫星巡回监测系统。这些新进设备在某种程度上来说，降低了森林火灾带来的损害度，但由于实施过于复杂，技术成本过大等问题，我国不宜生搬硬套。
我们国家在林业也投入了大量的物力财力，在重要的林区部署了航空巡护、卫星遥感、地面巡护、瞭望塔用于监测，同时通过制定相关法规，对民众进行防火意识宣传等手段，使森林火灾带来的危害程度降至最低。
&国内传统森林防火设备
& 航空巡护 ：利用巡护飞机在森林里进行林火的探测。
&&卫星遥感：利用气象卫星、陆地资源卫星、低轨卫星探测林火。
&&地面巡护：主要是向群众宣传，控制人为火源，对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督，并深入瞭望台观测的死角进行巡逻。
& 瞭望台监测：通过瞭望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情。
国内传统森林防火设备的弊端
（1）航空巡护：遇上夜间、风大及阴雨天气时，因能见度较低，致使起飞困难。同时，巡视受航线、时间的限制，观察范围小，容易错过最佳观察时机，导致大灾。此外，该监控方式成本高，租用飞机费用昂贵（固定飞行费用6000元/小时），不具普及性。
（2）卫星遥感：由于是遥感手段制作森林火险预报、卫星数字资料估算着火面积，客观上无疑需要一定的时间。这样，待发现热点时，火灾现场已达直径1公里大小的面积。因发现时已经遭到很大面积给扑救带来了很多困难，易于导致火情核实滞后，延误施救工作的及时开展。
（3）地面巡护：其缺点是巡护面积小、巡逻慢、死角多、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。现有视频对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行监督，但需要工作人员不停的观看，容易产生视觉疲劳。
（4）瞭望台监测：在天气晴朗情况下，人的肉眼只能视线范围达到2~3公里；而无人生活的偏远林区更不便设置瞭望塔；加上观察效果受地形地势的限制（覆盖面小，观察不到死角和空白），对烟雾浓重的较大面积火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察。这种凭瞭望员监测经验监控的方式，不仅准确率低、误差大，更增加了瞭望员受雷电、野生动物威胁的可能性。
在我国，基于北方是火灾频发区，内蒙古、陕西、山东、山西、黑龙江、云南等地在相继出台各种法令防治森林火灾之余，更先后引进网络技术的远程无线监控系统，实现对森林防火的有效监控、但是出现很多令人不能满意的结果、主要有以下几点。
现阶段我国森林防火监控系统存在着以下需改进的情况：
&&&&森林防火监控点需要选择山的最高点做瞭望塔，一般山顶是没有市电供应的，需要采用风光互补发电系统，缺乏施工经验的施工单位只按照技术理论设计，设备安装以后，设备经常出现早晨晚间时段无电现象。然而由于在监控中心看不到前端电量情况，不能及时送电，得不到正常供电的前端仪器自然不能正常运作。
图像传输不清晰、不稳定；不能透雾，在烟、雾、霾、水汽、雨、雪、灰尘、黑暗等情况下不能实现监控。
&&&系统火灾误报高，不能自动计算出森林火灾发生地的经纬度，对于大面积的林区，单靠人工辨识不能准确分析出位置，造成人力财力的浪费。
GIS平台建设不健全，没有气象信息。火灾发生以后不能及时了解现场环境的风向、风速，无法计算出火灾蔓延的方向和速度，导致森林大火经常造成人员伤亡等重大事故。
&&&无线传输设备使用的是模拟微波或者普通54M网桥，存在在30公里以上的传输时带宽小，信号弱在天气不好的情况下图像有雪花、马赛克，不能和中心实时对讲、电话会议、现场沟通等缺陷。
&&&在设备安装以后，由于现场缺乏人员看管，没有防盗设施，经常发生电池、太阳能、风力发电风机等设备被盗情况。
防雷系统不合格，安装在雷电地区的设备时有被雷击情况，给用户带来巨大的经济损失和重新安装设配等一系列的麻烦。
造成这种尴尬局面主要是因为目前我国森林防火大多施工中间商只有城市监控施工经验，没有森林防火施工经验，安装的监控系统处在不稳定的状态，系统不能正常工作。
深圳市荣通达科技有限公司根据国内外森林防火经验，结合我们国家森林防火实际情况，设计了“森林防火无线智能分析数字化监控预警系统”，该系统可以实现快速、准确、实时的监控林区林火情况，配合GIS数字管理平台，结合林政管理、生态建设管理及林业活动，实现各种智能化管理系统。下面，我们以东京城森林防火系统为例，对比介绍一下功能情况。
无线智能数字化预警系统与传统森林监控系统对比如下：
无线智能数字化预警系统
传统森林监控系统
部署复杂度
一个激光夜视透雾摄像机白天覆盖直径20-50公里区域、同时具备透雾功能。
大面积区域需要大量摄像机，每个摄像机只能观看3-5公里。
雾天正常监控能力
在薄雾与阴霾天气人眼无法看到的情况下、通过专用的透雾成像技术，雾天也可以正常监控
雾天超出人眼能见度无法监控
夜间监控能力
利用低照度摄像机，通过激光光源，在夜间可清晰看到直径5-8公里图像
多采用一体机，照度差，无法监控，即使增加红外灯也只能看100-200米的范围
变速物体跟踪能力
适应不同距离和速度目标移动，准确跟踪
对于远距离运动物体跟踪困难
软件功能体现
标准通讯协议提供风光互补电力信息、气象信息、GIS地理信息、林业信息，安全防盗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
三维地图与现场结合功能，可实现双向互动模拟火场现场情况
无，仅能单一的监控，无法实现视频和地图联动
林火报警能力
利用专用林火自动识别软件，识别率达85%以上，并可结合人工识别
火点定位能力
系统自动对火点经纬度进行精确定位(5公里误差300米，8公里误差700米)，并可在地图上进行标注，结合人工定位，更快捷到达火灾现场
系统不能自动计算经纬度，仅靠人工定位，对于大面积的林区不准确，不直观
通过无线数字微波可以实现林区监控点和林场管理站通信、电话、视频、对接
可以实时提供现场风向、风速情况，为扑火人员提前打好隔离带打下技术基础
使用高压脉冲网与视频对接功能，可以和任何一个前端进行双向语音沟通
需要人员现场看守
启动后台的短信发布平台第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供个扑火队离火情地距离，和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
系统无法实现
按照国家热播基站建设要求方案设计施工
按照国家热播基站建设要求方案设计施工
实时检测风光互补发电系统
结合当地气象资源情况，我们使用48小时风光互补发电系统，在监控中心可以实时看到每个前端的电力情况
使用风光互补发电系统，在中心看不到前端发电情况，经常出现因电力不足不能运作的情况
工作人员可以随身携带，不影响人员运动速度。指挥中心可以实时看到火灾现场情况，支持远程指导
案例分析：东京城森林防火无线数字化监控预警系统
&&&&东京城森林面积约418468公顷，需要无线传输的点位分布有7个检查站，14个瞭望塔，每个瞭望塔具备2部视频监控摄像机（一个用于塔顶远距离激光夜视摄像机；一个红外线摄像机用于塔底部设备及人员监控摄像机）。每部摄像机作为一路视频，计划采用D1视频格式，视频码流2Mbps。每个检查站按3路视频进行设计，道路监控两路，室内监控1路。
系统设计需要实现将7个检查站，14个中继站与瞭望塔，因为没有电源，全部采用RO-2000FGHB风光互补发电系统，监控中心可以实时看到前端每个监控点的电力情况，同时传输视频、电话会议、气象信息及数据信号通过无线网络实时传输到远端的监控中心。通过RO-M无线高速数字网桥传输，稳定远距离传输网络，保证监控中心对21个站点实现有效的视频监控。
&&&&检查站内可以利用建筑物点位，这些点位可以架设高杆或塔架，作为汇聚各个瞭望塔视频链路的分点。林业局监控中心位于距离中继站最近的30公里的远端，最远的前端监控点需要5个中继站才可以到监控中心，距离中心150公里为节省投资大部分使用现有的铁塔做中继站和瞭望塔。
深圳市荣通达科技有限公司张新波总经理介绍，运用于东京城林区的“森林防火智能分析无线数字化监控预警系统”是一种结合了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、纳米波透雾技术、数字图像处理技术风光互补发发电系统等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。
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。
系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据后，即可实现火点自动识别分析定位功能。同时，启动后台的短信发布平台第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供扑火队前往火情点的最短路径以及通行能力，并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。
（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，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作用。
前端由采集定位系统、传输系统、设备防盗监控系统、避雷接地系统、图像智能分析透雾采集系统、气象信息、网络电话、高压脉冲防盗系统、语音对讲系统、风光互补供电系统等组成：
中继由无线网桥、传输天线、避雷接地系统、气象信息、网络电话、高压脉冲防盗系统智能太阳能供电系统、避雷接地系统等组成；
防火指挥中心 ：
中心控制设备终端由网络视频管理系统、GIS地理信息系统、林火自动识别分析报警系统、短信发布平台、传输系统、电视墙系统、UPS不间断供电系统等组成。无线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。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。
系统仪器功能：
&超低照度夜视/透雾摄像机：夜视像机具有0.0063lux或更低的超低照度能力，配合摄像机本身的场积累功能在微光的情况下还可以对林区进行清晰的图像监控；透雾摄像机利用纳米波滤光技术，可以穿透薄雾、阴霾，清除雾天对系统可视距离的影响，并具有深化云烟的能力，让林火发生的初期就能很容易被系统进行识别并报警，减小损失。
&&&&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10度或更高，定位精度达到0.0125度。采用变速控制方式，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、俯仰角度数据给GIS系统，实现对火点的经纬度精确定位。
&&&&长焦距透雾镜头：高倍率长焦镜头的使用可以让每个监控点覆盖极大的瞭望空间，使设备的投资发挥最大的效用；日夜型长焦镜头还具有修正红外焦点的功能，当夜晚或打开透雾监控时修正由红外光带来的焦点偏移情况下，可以还原系统清晰的图像；配合GIS平台技术着火点的经度纬度。
&&&&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，配置高压脉冲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，对发生的破坏事件进行全程录像，支持语音对讲、为挽回损失提供有力证据。
&&&&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光互补发电系统是野外供电最佳的选择，我们通过对传统光伏供电系统的改进，利用风光互补发电系统转换效率，为前端设备提供稳定可靠的不间断供电系统，在监控指挥系统GIS平台上可以实时的看到每套前端系统的风力发动机与太阳能发电情况。
&&&&无线传输：可依据实际情况主干网络采用5.8GHzRO-5860
300Mbps远距离无线数字微波传输多路图像、网络、电话系统，避免野外系统施工的难度，缩短系统建设周期，移动灵活，同时可以搭配单兵巡逻系统和无人驾驶飞机系统。
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，支持手机观看、客户端观看、实现整个系统的集中管理和维护。
GIS（地理信息系统）：实现地图点与实际监控位置的协调一致，可以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、地貌等信息。
&&&&林火自动识别系统：利用专门定制开发的林火自动识别报警软件，通过对被监测对象的视频数据流进行处理，根据森林背景图像和火灾、空间几何特征、纹理特征进行比较，选择合理方式、设定报警门限值进行判决报警，并控制云台对火点的跟踪。林火识别率达到85%以上，并能准确计算着火点的经度纬度（高端配置5公里计算经纬度误差在300米左右，10公里计算误差在900米左右）。
短信报警：可配置短信发布火情信息，让林管人员及时对报警进行确认，和及时采取抢险救灾措施。
&&&&气象信息：实时提供监控点的风速、风向，传输到监控中心GIS服务器。
&&&&火灾蔓延模拟：根据气象设备提供的信息计算火灾蔓延速度、方向，提供防火隔离带的位置、周边存放防火物质、防火人员位置，并能计算出最近扑火路径。
我国幅员辽阔，森林的有效防火直接关系到国计民生的稳步发展。尽管传统的森林防火措施能起到一定作用，但所谓“防火”，关键在于预防。本公司研发的“森林防火无线智能分析数字化监控预警系统”，实现了该防火目的——弥补传统防火设备供电不足，监控准确率低，图像清晰度不高等缺陷。这样，在准确、及时预报森林火灾之余，也为火灾施救工作极大地节省了大量的人力、财力、物力。因此，设备能对全国森林防火，甚至林区管理工作起到举足轻重的作用。
全国林业防火期3月已经正式启动，希望本方案能给林业防火带来借鉴警惕作用。
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