森林防火監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案.doc

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方案杭州?？低晹?shù)字技術(shù)有限公司第一章 概述1. 概述森林防火工作是林業(yè)部門的工作重點(diǎn)，我國的林業(yè)工作正從植樹向保樹方面發(fā)展，森林防火重在防患于未“燃”。國家投入大量的人力、物力進(jìn)行森林火災(zāi)的綜合預(yù)防、撲滅工作中。但是由于森林本身具有環(huán)境復(fù)雜、分布區(qū)域廣闊等特點(diǎn)，單純依靠人防的辦法，不止難以應(yīng)對頻發(fā)的險(xiǎn)情，而且為此付出的代價(jià)和損失也過重。綜合利用新興的科技手段，采用視頻監(jiān)控手段輔助處理森林防火，盡早發(fā)現(xiàn)火情，盡量在火發(fā)初期將其撲滅，這樣可以減少撲火費(fèi)用、降低人員傷亡以及提高滅火成功率。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火工作中發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用，視頻監(jiān)控相對于人力監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)越來越突出，根據(jù)我們長期的工作經(jīng)驗(yàn)和與林業(yè)專家們的探討，認(rèn)為林火視頻監(jiān)控有著幾大方面的優(yōu)點(diǎn)：1) 便于指揮中心統(tǒng)一監(jiān)視控制。2) 使抉擇者可以觀察火點(diǎn)實(shí)際情況，以便做出正確反映。3) 可以對火警進(jìn)行紀(jì)錄存檔，以便后期的察看研究。4) 節(jié)省大量人力物力。2. 需求分析根據(jù)森林分布區(qū)域廣，與主管單位距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，本案認(rèn)為森林防火監(jiān)控系統(tǒng)有以下需求：1) 采用低照度要求、長焦距、高清晰度的云臺攝像機(jī)，俯瞰林區(qū)中的大范圍樹木。2) 根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)分布分散、距離防火檢查站等辦公區(qū)域距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，視頻數(shù)據(jù)采用前端壓縮、無線傳輸?shù)姆绞?，匯聚到林區(qū)防火監(jiān)控室。3) 為了統(tǒng)一管理，提高指揮力度，需要將各林區(qū)監(jiān)控室匯聚的視頻上傳到森林防火監(jiān)控指揮中心。4) 指揮中心通過網(wǎng)絡(luò)，將視頻數(shù)據(jù)分發(fā)給其他職能部門，共享森林防火用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。3. 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)利用建設(shè)森林防火監(jiān)控系統(tǒng)，能有效協(xié)助林業(yè)局管理森林，保護(hù)森林資源不遭受重大損失；協(xié)助消防武警和森林警察進(jìn)行森林火災(zāi)隱患的發(fā)現(xiàn)和排除、森林火災(zāi)的撲滅的工作，降低火災(zāi)頻率，降低滅火成本，提高滅火成功率。第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本案充分考慮森林防火系統(tǒng)的特點(diǎn)，有針對性地提出基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，主要利用視頻編碼技術(shù)，對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換，并封裝成適合于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包，通過成熟、穩(wěn)定的IP網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)饺魏我粋€(gè)聯(lián)網(wǎng)終端，進(jìn)行遠(yuǎn)程的視頻訪問和控制。前端對模擬信號進(jìn)行處理的設(shè)備即視頻服務(wù)器（DVS），采用目前最先進(jìn)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264。整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，依照虛擬數(shù)字網(wǎng)絡(luò)矩陣的概念來打造。2. 方案總體設(shè)計(jì) 整個(gè)系統(tǒng)，規(guī)劃為三級系統(tǒng)，其中第一級為信號采集、處理和傳輸層；第二級為一線監(jiān)控、記錄層；第三級為系統(tǒng)管理層。整個(gè)系統(tǒng)備有向上級管理部門傳送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)接口。第一級為系統(tǒng)最前端，直接采集系統(tǒng)所需監(jiān)控信息。由于監(jiān)控點(diǎn)分散、距離中心距離遠(yuǎn)的原因，第一級系統(tǒng)利用無線網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心相聯(lián)。第二級為一線監(jiān)控單位，進(jìn)行日常的林區(qū)電子巡檢和監(jiān)視工作，并對接收的視頻數(shù)據(jù)做記錄。 第三級為監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心，對接入的設(shè)備和訪問用戶做統(tǒng)一管理，并對前端監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行巡檢，對重要視頻資料進(jìn)行長久錄像。第三章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)1. 系統(tǒng)拓?fù)鋱D整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)分成三級：1) 信號采集接入層2) 視頻監(jiān)控、控制層3) 系統(tǒng)管理層2. 系統(tǒng)功能說明2.1 信號采集接入在林區(qū)架設(shè)多個(gè)消防用瞭望臺，安裝長焦距攝像機(jī)采集“視線”范圍內(nèi)的視頻信號。利用云臺進(jìn)行攝像點(diǎn)的變換和攝像機(jī)焦距的調(diào)整，進(jìn)行無死角監(jiān)控和細(xì)節(jié)監(jiān)控。對于高檔的云臺，還可以獲取攝像點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，可通過攝像機(jī)的串口傳給DVS，再由DVS的透明通道通過網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，在電視墻上進(jìn)行顯示。采集到的視頻信息送入DVS進(jìn)行處理。因?yàn)槟M信號如何直接進(jìn)行同軸電纜傳輸，雖然清晰度等方面較高，但是傳輸距離有限，如果利用光端機(jī)加裸光纖的方式進(jìn)行傳輸，由于森林地形復(fù)雜，又存在布線困難、改造難度大的問題。綜合以上特點(diǎn)，先對數(shù)據(jù)量龐大的模擬視頻進(jìn)行壓縮，再利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，是一種可行的方法。DVS不僅能接入視頻信號，還可以接入其他串口數(shù)據(jù)。無線傳輸系統(tǒng)利用802.11g的技術(shù)，并進(jìn)行擴(kuò)展配置，安裝信號放大器和天線組，在傳輸途中，利用無線AP和無線基站進(jìn)行接力傳輸，以達(dá)到系統(tǒng)需要的傳輸距離。802.11g可以達(dá)到54Mbps的傳輸帶寬，能夠滿足清晰壓縮視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?.2 信號處理、監(jiān)控在林區(qū)設(shè)立一個(gè)防火監(jiān)控室，安裝一個(gè)大的無線基站，接收各個(gè)監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)傳送過來的視頻信號。監(jiān)控室配備一臺聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，安裝分控軟件。對前端的各個(gè)監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)訪問和控制。聯(lián)網(wǎng)用戶的權(quán)限有管理中心統(tǒng)一分配。分控中心，對轄區(qū)內(nèi)的所有監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，及時(shí)進(jìn)行撲救。2.3 防火監(jiān)控管理中心本級是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心。對整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的接入設(shè)備和訪問用戶進(jìn)行管理。在管理中心主要配備以下服務(wù)器，以提供管理和監(jiān)控功能：管理服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、電視墻服務(wù)器、存儲服務(wù)器和控制主機(jī)。管理中心具備的功能控制中心管理：對所有控制中心的添加、刪除和配置等管理用戶管理：對每個(gè)控制中心的操作用戶做添加、刪除和配置的管理，目前的用戶管理分管理員、超級用戶、普通用戶等幾個(gè)級別。服務(wù)器管理：對所有類型的服務(wù)器的添加、刪除和配置等管理設(shè)備管理：對所有前端設(shè)備的添加、刪除和配置等管理日志管理：記錄用戶對管理中心的操作日志等等。網(wǎng)絡(luò)傳輸：接收控制中心發(fā)送過來的驗(yàn)證請求、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文以及通過這個(gè)模塊于各個(gè)控制中心保持心跳。數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫模塊主要是讀寫用戶以及控制中心等表的數(shù)據(jù)。解碼軟件支持D1分辨率工作模式，在D1數(shù)據(jù)模式下一臺解碼服務(wù)器解24路碼流，每個(gè)解碼輸出占用一個(gè)VIDEO OUT和一個(gè)AUDIO OUT。主要功能1、 控制端（控制中心）通過網(wǎng)絡(luò)向其發(fā)送命令，控制某個(gè)解碼通道取流并顯示指定的監(jiān)控點(diǎn)圖像；支持在視頻圖像上顯示關(guān)聯(lián)解碼通道的序號，方便使用者靈活控制；2、 電視墻服務(wù)器將所有解碼上墻的圖象通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給指定的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)備份。集中存儲服務(wù)器主要功能：1、用磁盤預(yù)分配技術(shù)，寫入數(shù)據(jù)時(shí)，磁盤模擬串行記錄設(shè)備順序記錄錄像數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)，磁盤按照普通磁盤方式工作；軟件完全托管相關(guān)磁盤的讀寫操作，在保證寫任務(wù)的前提下提供高效的數(shù)據(jù)讀出性能，計(jì)劃實(shí)現(xiàn)單臺服務(wù)器最多支持3個(gè)磁盤分組，每個(gè)磁盤分組最多同時(shí)進(jìn)行40路2M碼流數(shù)據(jù)錄像，16路8倍速文件回放；2、盤預(yù)分配技術(shù)的特點(diǎn)，在服務(wù)端實(shí)現(xiàn)對錄像數(shù)據(jù)的檢索和碼流分析，將數(shù)據(jù)按照要求的回放速率一幀一幀的送出，并提供同步回放的解決方案；3、按照自己的錄像計(jì)劃定時(shí)錄像外，控制端（管理中心）也可通過網(wǎng)絡(luò)向其發(fā)送命令，觸發(fā)起啟動相應(yīng)的錄像；4、集中存儲服務(wù)器也支持控制中心在遠(yuǎn)程對存儲服務(wù)器上所有的備份文件進(jìn)行點(diǎn)播。流媒體服務(wù)器控制中心主要功能：中間件客戶端抽象層：是中間件抽象出來的于設(shè)備交互的接口，應(yīng)用通過這一層控制設(shè)備獲取碼流：主要有兩種模式，一種直連一種是通過流媒體。錄像：應(yīng)用實(shí)現(xiàn)管理的所有通道的錄像計(jì)劃，調(diào)用集中存儲中間件提供的接口給存儲服務(wù)器發(fā)命令控制集中存儲服務(wù)器以及DVR的錄像。解碼：包括預(yù)覽模塊的軟解碼和硬解碼兩種模式，其中硬解碼上電視墻調(diào)用電視墻抽象層封裝的接口控制前端的電視墻服務(wù)器。參數(shù)控制：設(shè)置預(yù)覽的視頻參數(shù)（亮度、對比度等）以及控制預(yù)覽畫面前端的云臺（包括聚焦等）。遠(yuǎn)程配置：調(diào)用客戶端抽象層接口配置設(shè)備的所有參數(shù)（包括網(wǎng)絡(luò)、通道、串口、報(bào)警、用戶等）。報(bào)警：在control center 啟動監(jiān)聽被動接收前端服務(wù)器上傳的所有報(bào)警信息，并且在這個(gè)模塊中將所有的報(bào)警信息做脈沖過濾處理。消息聯(lián)動：對過濾過的報(bào)警信息建立聯(lián)動關(guān)系并且觸發(fā)所有相關(guān)的聯(lián)動動作啟動。設(shè)備管理：設(shè)備通道的添加、刪除及配置的管理，包括各種組合的配置（組的畫面分割、組中通道的添加等等）。日志管理：記錄、查詢control center所有的操作和報(bào)警日志。網(wǎng)絡(luò)傳輸：向上級Control Center 或 Server 發(fā)送報(bào)警、操作信息，并且上傳該control center的運(yùn)行情況。3. 系統(tǒng)特性由上述章節(jié)可知，整個(gè)森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具有如下特點(diǎn)：1) 先進(jìn)性監(jiān)控系統(tǒng)核心設(shè)備硬盤錄像機(jī)采用最先進(jìn)的H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)采用先進(jìn)的光纖傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，采用的產(chǎn)品和使用的連接方案都具有先進(jìn)性。2) 穩(wěn)定性系統(tǒng)采用工業(yè)級的嵌入式設(shè)備，產(chǎn)品本身具有穩(wěn)定性，并且系統(tǒng)的架構(gòu)具有豐富的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。與病毒絕緣的硬盤錄像機(jī)軟件系統(tǒng)，保證整個(gè)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。3) 安全性在高速公路監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)中傳輸監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并且任何訪問用戶都是經(jīng)過授權(quán)、驗(yàn)證的。多級的用戶權(quán)限設(shè)置，管理權(quán)限集中在少數(shù)監(jiān)