1.森林火監(jiān)控預(yù)警介紹

1.1 概況

森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)害之一，隨著中國造林事業(yè)的不斷發(fā)展，火工作成為要任務(wù)。森林火須貫徹“為主，積撲救”的方針，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。目前，基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于森林火監(jiān)控領(lǐng)域。

森林火遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)，由森林火指揮部監(jiān)控中心、無線傳輸系統(tǒng)，以及前端采集點(diǎn)構(gòu)成。

前端采集點(diǎn)，一般設(shè)置在林區(qū)各消瞭望塔制高點(diǎn)上。包括彩轉(zhuǎn)黑低照度全天候透霧攝像機(jī)、長焦距電動(dòng)變焦鏡頭、數(shù)字回顯云臺、網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器。各監(jiān)控點(diǎn)通過無線傳輸系統(tǒng)，將圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，無線網(wǎng)絡(luò)基站由無線網(wǎng)橋和天饋系統(tǒng)構(gòu)成；監(jiān)控中心通過無線監(jiān)控系統(tǒng)，不可以獲得的、清晰的、可錄制并回放的多畫面現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像，而且還可以對前端攝像機(jī)焦距和云臺運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作和控制，通過云臺的實(shí)時(shí)角度數(shù)據(jù)回傳，結(jié)合GIS系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的定位；前端設(shè)置智能化微型氣象站，可以實(shí)時(shí)的了解當(dāng)前監(jiān)控點(diǎn)的風(fēng)力、風(fēng)向、溫濕度等數(shù)據(jù)，為森林火指揮提供有力數(shù)據(jù)信息；滿足當(dāng)前森林火的各種要求。

1.2 國際通常森林火技術(shù) 

國際上現(xiàn)有的森林火報(bào)警技術(shù)： 

德國：FIRE-WH森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng) 

德國投入使用的FIRE-WH森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)，正常監(jiān)測半徑10公里，安裝該系統(tǒng)每套需7.5萬歐元，而在勃蘭登堡州安裝需要120-130套，約1000萬歐元。 

美國：護(hù)林飛機(jī)和紅外遙感火災(zāi)預(yù)警飛機(jī)巡邏 

美國利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，探測地面上的高溫地區(qū)、濃煙地帶以及火災(zāi)遺址。美國使用無人駕駛林火預(yù)警飛機(jī)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)測，雖獲得了成功，但耗費(fèi)了額資金。 

加拿大：加拿大采用衛(wèi)星巡回監(jiān)測系統(tǒng) 

加拿大采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當(dāng)檢測出某一林區(qū)局部溫度上升到150℃～200℃，波長達(dá)3.7微米時(shí)，便是火災(zāi)前兆，立即測定具體溫度，采取措施及時(shí)火。同時(shí)，加拿大林區(qū)采用多架配備的直升飛機(jī)輪流監(jiān)測森林火災(zāi)，飛行費(fèi)每小時(shí)需5000-6000加元。 

國外的技術(shù)有的雖然，但需要借助高空衛(wèi)星，且施工太復(fù)雜；有的技術(shù)方案基礎(chǔ)實(shí)施投資太大，多達(dá)幾十萬美元，投入成本過高，這些滿足我國森林資源監(jiān)測的實(shí)際需要。 

1.3 國內(nèi)采用的監(jiān)測方法 

l 地面巡護(hù) 

地面巡護(hù)，主要任務(wù)是向群眾宣傳，控制人為火源，深入了望臺觀測的角進(jìn)行巡邏。對來往人員及車輛，野外生產(chǎn)和生活用火進(jìn)行檢查和監(jiān)督。存在的不足是巡護(hù)面積小、視野狹窄、確定著火位置時(shí)，常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現(xiàn)較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠(yuǎn)山區(qū)，無法進(jìn)行地面巡護(hù)，需用各種交通工具費(fèi)用及人員工資費(fèi)用，只能用視頻監(jiān)測方法來彌補(bǔ)。

l 瞭望臺監(jiān)測 

了望臺監(jiān)測，是通過了望臺來觀測林火的發(fā)生，確定火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)，火情，它的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足：是無生活條件的偏遠(yuǎn)林區(qū)不能設(shè)了望臺；它的觀察效果受地形地勢的限制，覆蓋面小，有角和空白，觀察不到，對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察；雷電天氣無法上塔觀察；了望是一種依靠了望員的經(jīng)驗(yàn)來觀測的方法，準(zhǔn)確率低，誤差大。另外了望員人身受雷電、野生動(dòng)物、森林等的威脅。

l 航空巡護(hù) 

航空巡護(hù)，是利用巡護(hù)飛機(jī)進(jìn)行林火的探測。它的優(yōu)點(diǎn)是巡護(hù)視野寬、機(jī)動(dòng)性大、速度快同時(shí)對火場周圍及火勢發(fā)展能做到觀察，可及時(shí)采取措施。但也存在著不足：夜間、大風(fēng)天氣、陰天能見度較低時(shí)起飛，同時(shí)巡視受航線、時(shí)間的限制，而且觀察范圍小，只能對某一林區(qū)進(jìn)行觀察，如觀察時(shí)機(jī)，當(dāng)日的森林火災(zāi)也觀察不到，容易釀成大災(zāi)，固定飛行費(fèi)用2000元/小時(shí)，成本高，租用飛機(jī)費(fèi)用昂貴，飛行費(fèi)用嚴(yán)重不足，這就需要用定點(diǎn)視頻監(jiān)測來彌補(bǔ)其不足。

l 衛(wèi)星遙感 

衛(wèi)星遙感，利用軌氣象衛(wèi)星、陸地資源衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星探測林火。能夠發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)，監(jiān)測火場蔓延的情況、及時(shí)提供火場信息，用遙感手段制作森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)，用衛(wèi)星數(shù)字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數(shù)據(jù)快、能得到連續(xù)性資料，反映火的動(dòng)態(tài)變化，而且收集資料不受地形條件的影響，影像真切。

存在的不足：準(zhǔn)確率低，需要地面花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行核實(shí)，尤其是交通不便的地方，火情核實(shí)十分重要。在接到熱點(diǎn)監(jiān)測2小時(shí)內(nèi)應(yīng)反饋核查情況和結(jié)果；衛(wèi)星遙感監(jiān)控森林火的其不足是：

1. 熱點(diǎn)3個(gè)像素時(shí)，火已基本成災(zāi)。

2. 從衛(wèi)星過境到核查通知撲火隊(duì)伍時(shí)間過長，起不到“打早、打小、打了”的作用。

彌補(bǔ)以上手段不足，我公司“森林火數(shù)字化監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)”可以實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的監(jiān)控林火情況，配合林政管理、生態(tài)建設(shè)管理及林業(yè)活動(dòng)等功能實(shí)現(xiàn)各種管理。

2.本方案的特點(diǎn)優(yōu)勢

“森林火及林業(yè)資源管理預(yù)警系統(tǒng)”避免了原始人工了望觀察火情的局限，實(shí)現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費(fèi)用支出和管理成本，了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。 

該系統(tǒng)特點(diǎn)有： 

l 數(shù)字回顯云臺結(jié)合GIS，火點(diǎn)經(jīng)緯度定位。 

l 林火自動(dòng)識別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火情自動(dòng)報(bào)警。 

l 納米波濾光技術(shù)穿透煙霧，清晰成像。 

l 短信發(fā)布火情信息，及時(shí)。 

l 野外設(shè)備盜報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)備丟失和人為破壞。 

l 遠(yuǎn)距離微波傳輸，避免野外架線施工。 

l 智能太陽能供電，滿足系統(tǒng)能源消耗。 

3.本方案實(shí)現(xiàn)的主要功能

“森林火及林業(yè)資源管理預(yù)警系統(tǒng)”項(xiàng)目為監(jiān)控控制人員提供監(jiān)控控制功能，正常情況下攝像機(jī)在云臺帶動(dòng)下工作在自動(dòng)掃描方式下時(shí)，觀測人員在監(jiān)控中心可觀測到范圍內(nèi)的森林、道路、人員等實(shí)況圖像，系統(tǒng)可進(jìn)行錄像；若遇異常情況，工作人員可及時(shí)將攝像機(jī)從自動(dòng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)為手動(dòng)狀態(tài)，并對有關(guān)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤、定位、放大，以便更加仔細(xì)地進(jìn)行觀測。

本系統(tǒng)方案的主要功能如下：

1) 監(jiān)控指揮屏幕墻可以實(shí)時(shí)顯示前端采集點(diǎn)的圖像。圖像中同時(shí)包括相關(guān)數(shù)字信息如坐標(biāo),時(shí)間等；

2) 數(shù)字圖像可以通過無線通訊和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸；

3) 視頻圖像進(jìn)行錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放；

4) 采用野外重載數(shù)字回顯云臺，具有實(shí)時(shí)回顯位置信息功能；電動(dòng)可焦距鏡頭配備遠(yuǎn)程可控濾低照度高清晰透霧攝像機(jī)，具有透霧、深化云煙功能，即使霧天也可以進(jìn)行正常的監(jiān)控；可以通過操作鍵盤或監(jiān)控軟件控制云臺和鏡頭；

5) 通過現(xiàn)有設(shè)置的監(jiān)測點(diǎn),實(shí)現(xiàn)整個(gè)有林面積的范圍95%以上；

6) 系統(tǒng)性高，采用人員身份、訪問控制功能和審核功能等方式系統(tǒng)；

7) 查詢簡便性：采用時(shí)間流設(shè)計(jì)，可由時(shí)間、日期、前端采集點(diǎn)完成資料檢索；

8) 無線傳輸模式，方便與其他火中心及其他森林火管理相關(guān)部門連接；

9) 盜告警，在監(jiān)控點(diǎn)裝置紅外探頭，有盜竊入侵時(shí)監(jiān)控中心告警，保護(hù)用戶投資，或?qū)p失降低；

10) 火情識別報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)撲捉到林火時(shí)，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時(shí)告警并聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點(diǎn)位置；

11) GIS管理系統(tǒng)：以電子地圖為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)地圖基本操作功能,實(shí)現(xiàn)對森林火災(zāi)的分析預(yù)報(bào),森林火工作的動(dòng)態(tài)管理，為火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。

12) 火災(zāi)定位功能：利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字回顯云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行地址編碼，同時(shí)將每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的坐標(biāo)直接落實(shí)在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)定位功能。同時(shí)，系統(tǒng)具備實(shí)現(xiàn)人工定位功能。

13) 輔助決策功能：GIS信息系統(tǒng)提供近撲火隊(duì)前往火情點(diǎn)短路徑以及通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力,提供火隔離帶的位置及趕赴火場的時(shí)間等重要信息。

14) 電源系統(tǒng):電源供給在全天候的環(huán)境下,系統(tǒng)不間斷供電；

15) 雷系統(tǒng):系統(tǒng)要有的雷保障措施,系統(tǒng)能夠運(yùn)行；

16) 系統(tǒng)配置設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類設(shè)備的綜合網(wǎng)絡(luò)管理。

4.產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用

深圳紫光積陽科技有限公司

多傳感器系列

——三視窗透霧熱成像一體機(jī)

本系統(tǒng)采用激光輔助照明、像素鏡頭、像素?cái)z像機(jī)、熱像儀和高數(shù)字云臺，通過科學(xué)、的手段而成，具有背景反差好、成像清晰、使用高分辨率低照度彩轉(zhuǎn)黑攝像機(jī)，可進(jìn)行晝夜連續(xù)監(jiān)控，夜間遠(yuǎn)可發(fā)現(xiàn) 3500-4000米處的人物活動(dòng)、車輛、設(shè)施等目標(biāo)；實(shí)現(xiàn)白天彩色、夜間在全黑的環(huán)境下同樣的目的。

應(yīng)用領(lǐng)域

森林火、機(jī)場跑道、城市高空瞭望、國土資源保護(hù)、油田盜、港口碼頭、航道、鐵路運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)控、邊、漁政管理、海上養(yǎng)殖、水利汛、海事搜救、濕地保護(hù)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等晝夜連續(xù)監(jiān)控的場所。

產(chǎn)品特點(diǎn)

u分辨率可達(dá)1.3M(1280×960), 可輸出HD 720p實(shí)時(shí)圖像

u采用的視頻壓縮技術(shù),壓縮比高,且處理靈活，帶透霧功能。

u 配備高清晰的紅外熱像儀，的圖像處理技術(shù)輸出高質(zhì)量的圖像，同使具有可選的智能報(bào)警功能。像素384×288，用戶可以再全黑、霧、煙、沙塵等天氣情況下能夠看到更多細(xì)節(jié)和更小的目標(biāo)。

u激光輔助光源，配合熱像儀，使白夜無差別。

u水平 360°無限位旋轉(zhuǎn)，使監(jiān)控；

u垂直角度-45°~+45°，使視野更寬廣；

u具有慢啟動(dòng)及過熱、過流、過壓等多重保護(hù)功能；

u 智能溫控系統(tǒng)、水、散熱設(shè)計(jì)，設(shè)備長期穩(wěn)定工作，使用壽命 20000 小時(shí)以上。