森林防火监控系统解决方案

森林防火监控系统概述

为了适应市场经济条件下森林防火工作的需求，根据森林防火工作“预防为主，积极消灭”的方针，建立一个高科技含量的森林防火监控系统，采用新的现当代花的森林防护技术，提高组织指挥决策水平，走高科技防火之路势在必行。

森林防火是世界性的林业重要灾害之一，每年都有森林火灾的发生，每次都会造成重大的经济损失，甚至造成人员伤亡。而且还会造成当地一定的环境污染。国家林业相关部门对森林防火监控系统越来越重视，投入大量的人力物力做好预防森林防火。森林火灾具有突发性、随机性、短时间内过火面积蔓延迅速，如果不能及时发现并采取有效的灭火措施，必将会造成巨大的经济损失。因此一旦有火警发生，就必须快速采取灭火措施，决策及时、正确，争取把损失降到最低。所以是否能及时发现着火点，分析是否准确合理，决策是否正确直接决定了能不能把火灾造成的经济损失控制在最少。国内外对森林火灾采取预防为主，减少和控制森林火灾而努力。为了早日实现森林防火工作的科学化、信息化、规范化、贯彻“预防为主，积极消灭”的方针，真正做到早发现、早解决，建立一个高科技含量的森林防火监控系统，提高组织指挥决策水平，走科技防火之路已经刻不容缓。

针对林区范围广，环境复杂，布线造成工程复杂成本很高而且相当困难，普通的有线监控系统不适合森林监控。现在很多地方都是采用在山上设固定监测点，人工监测，但是人的视野范围有限，而且晚上看的更有限，基本失去监测作用。因此设置固定监测也不能实现全天侯时时监控的要求。综上所述，只用测用无线视频监控系统才能既经济又实用的解决森林防火中遇到的困难。随着国家相关部门对安全的高度重视，无线监控在不同的行业中被广泛应用。

森林防火无线视频监控系统设计要求

1、能直观、真实、在森林发生火灾的时及时发现火情，防止偷盗、捕猎的发生，真正起到预防的目的。

2、能把森林火灾现场图像实时传回指挥中心，指挥中心通过前端传回的现场指挥灭火，更合理的分配灭火物资，调配人员。

3、能真实记录火灾发生时，救火过程中以及救火以后现场的真实情况，对以后火灾进行分析、存档提供真实的直观资料。

森林防火图像监控系统的组成

   森林防火图像监控系统一般来说有三大部分组成，分别是前端图像和信息数据采集部分、数据传输部分、监控指挥中心部分。基本结构示意如下图：

   

图像和信息采集部分

  森林防火监控图像和信息采集部分由位于前端的摄像机、镜头、云台和护罩、解码器、供电系统和稳压系统、图像编码设备、烟感探测器和其他扩展设备组成。由于该部分处于高山森林深处，环境状况比较恶劣，所以在设备选择和施工中比普通的图像监控要求严格。

摄像机

摄像机是系统的眼睛，摄像机的选用直接关系到采集图像的效果。图像采集过程中，云台旋转形成的光照变化、山地情况复杂、背光以及兼顾夜间成像的需求，考虑到红外热像仪成像质量差、寿命短造价高等特点，宜采用低照度宽动态的彩色CCD摄像机。

镜头

由于森林面积广大，监控点的数量有限，通常要求一个监控点白天要有3—10公里甚至更远范围的监控半径，需要采用一定倍数的变焦镜头。根据我们在森林防火监控系统中的经验，大焦距的变焦镜头由于安装铁塔的抖动，在大变倍情况下聚焦成像较为困难，而且长焦距镜头通光量差，不利于低照度下的成像，同时由于长焦距镜头价格昂贵，性价比不高，不建议采用焦距超过300mm的镜头，如果对镜头焦距却有要求，一般建议在200mm为宜。

云台和护罩

由于森林监控点的位置比较偏远，所以云台的选取主要考虑岂可靠，耐用，稳定性。考虑到高山气候条件恶劣，风大，云台要有足够的抗风能力，负担要有足够的余量。

为了操控的灵活性，尽量选用带有预置位的云台，以实现对森林区域火灾事故多发区和重点区域的监视监控。再有GIS系统的防火监控系统中，还要要求云台具有角度指示功能。防火罩要容得下长焦距镜头和摄像机，而且要有雨刷和恒温设置。

解码器

  解码器的选择，以符合云台和摄像机的控制要求为主，控制接口以422或485为主，不建议选择232控制接口类型。由于环境恶劣，不管有没有设备机箱房，解码器的配置最好是室外型的产品，以保证设备的低故障率。

编码设备

  摄像机输出的是模拟信号，为了翻遍传输和中心数字化网络化的需求，需要把模拟的图像信号转化成数字信息码流，这就需要模/数转换的视频编码器。考虑到传输带宽和图像清晰度的要求，并考虑到信息在中心处理,存储,传输和操作，森林防火监控中图像压缩技术多以MPEG4的处理方式为主。同时，基于MPEG4的视频编码设备具有丰富的报警,监控，音视频接口，可以方便的接入前端其他辅助设备的信号。

其他辅助设备

   森林监控系统的前端大部分设置在空旷且无人看守的野外，为了设备的安全，建议在其前端的监控点设置报警探头和语音通话系统。为了实时了解森林地区的气象条件，在其前端监控点建议安装气象采集装置，采集当地森林的温度湿度,气压,风向,风速等气象信息.

传输部分

图像传输不外乎两种方式，光纤和微波。光纤作为传输载体，具有传输容量大，传输信号稳定，不容易被雷击等有点，但是由于是有线传输，在森林防火的施工中铺设光缆，施工难度大、施工周期长且容易遭到破坏，光纤一般用在传输距离较近的监控点，容易布线的环境的下。

微波传输具有施工方便，安装灵活，造价低等有点。尤其在森林监控中大多数监控点位于山上，在远距离的森林防火监控中被广泛的使用。微波无线传输系统在煤矿监控中也被越来越多的应用。

传统的模拟微波由于占用频谱宽，易于受到干扰，且传输的模拟图像不利于后续的监控中心操作与处理，在森林防火中的应用越来越少了。取而代之的是数字扩频微波传输。

数字扩频微波传输容量大，传输性能稳定，不容易受到干扰，数字化线路的传输适合现代安防技术网络化数字化的发展趋势，尤其是2.4G和5.8G开放频段的数字扩频设备，频率无需申请即可使用，所以被广泛应用在森林防火中，在视距的情况下主要用作远距离的监控点数据回传以及主干传输。

控制指挥中心部分

监控中心作为林业护林防火的控制和指挥调度中心，他的性能设计优良与否不仅关系到系统各个功能的实现，而且直接关系到整个系统的正常运行。它的建设不经要满足目前的系统需要，而且还要考虑以后的扩容以及和上级部门的联网联动。

监控中心建设是以数字化和网络化为基础，各个服务器和管理计算机以及解码器都是通过中心的核心交换机连接在一起的，基于IP方式的连接可以方便进行扩容和联网，并且适合大的数据流传输和高速处理。拓扑结构如下图：

前端信息码流通过传输线路连接到中心的网络交换机上，交换机将这些信息转发给视频控制服务器，视频控制软件平台可以对视频流媒体进行解压显示，并且可以通过软件本身的功能对前端云台进行控制。当前端有报警信息时，也有控制服务器来处理。

当有触发条件触发录像或者人工手动选择录像时，视频控制服务器就会把对应的录像视频流保存到录像服务器的硬盘中。以备可以方便的对存储图像信息进行回放、拷贝、存档等的处理。

视频控制服务器通过网络把视频码流和对应的角度信息发给林火报警服务器，林火报警软件就会高速的复分析视频码流信息，判断是否有着火点，一旦软件确定有火情，就会发出报警信息，提醒相关人员，同时通过视频控制服务器向发现火情的云台发出停止转动的命令，当值班人员确定火情后，报警信息服务器就会把相应的着火点信息发给GIS（地理信息系统）服务器。

GIS服务器收到林火报警服务器发给的角度信息后，就会在电子地图上以醒目的符号或标识标注着火点的位置，同时提供出从附近的护林点到起火点的最佳路线，为救火灭火赢得时间。

视频控制服务器可以将前端的视频码流转发到连接在网络中的视频解码器，解码器将这些码流还原成模拟的视频信号输入到视频矩阵或者直接显示到电视墙和监视器上。

前端的气象站采集的气象信息通过传输线路和中心的网络直接传输给气象信息服务器，气象信息服务器可以直接显示出当地的风速、风向、温度、湿度等气象信息，同时还根据相应的规则，计算出森林火灾气象等级，为森林火灾做出预警。

由于监控中心的网络化设计，可以通过增加前端监控点和相应的前端图像处理部分完成扩容，而监控中心部分几乎不需要做什么变动就可以增加整个系统的扩容了。同时，视频服务器的存在，可以在和上级相关部门联网时直接转发视频码流，避免了传统模拟图像联网时的二次压缩问题。上级的控制也可以通过对中心的视频服务器来完成。整个系统的设计大大方便了系统的今后扩容和与上级部门的联网。