森林防火監(jiān)控系統

1、森林防火監(jiān)控系統1.1引言森林火災是世界性的林業(yè)重要災害，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性的1.1 引言森林火災是世界性的林業(yè)重要災害，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性的特點，短時間內能造成巨大損失的特點。在我國，林業(yè)防火一直是林業(yè)管理工作的重點和難點，它關系著國家林業(yè)安全、環(huán)境保護、生態(tài)旅游以及人民生命財產安全等國計民生的方方面面。重慶市海普軟件產業(yè)有限公司為滿足新時期林業(yè)管理信息化建設所遇到的各種需求，適時推出森林衛(wèi)士365大型數字林業(yè)綜合管理全面解決方案，客戶可根據自身的實際情況擴充和裁剪業(yè)務模塊

2、，構建符合自身工作體系的林業(yè)管理信息系統。本系統利用地理信息(GIS)、遙感(GPS)等信息技術、大型集中監(jiān)控技術，結合林業(yè)管理的專業(yè)知識和林業(yè)防火的經驗，建立林業(yè)防火指揮系統。從而實現各級林業(yè)防火辦信息的快速流轉、森林防火安全的實時管理、森林氣候動態(tài)變化的實時監(jiān)測和數據更新、林業(yè)火災預防、火災撲救指揮的輔助決策、林業(yè)火災的災后評估等多方面功能，實現林業(yè)防火業(yè)務的數字化、網絡化、可視化和智能化，實現信息的規(guī)范管理和共享利用。特別是在森林煙火的智能監(jiān)測和預警方面，海普公司利用獨有的可編程三維精確定位攝像系統和森林煙火智能識別軟件，整合戶外遠程聯網監(jiān)控系統，可實現林區(qū)圖像的清晰采集、智能分析、智能

3、預警，有效降低煙火的誤報和漏報，實現目標的精確定位。本方案側重于站在用戶的角度來分析問題，從系統的需求分析、到系統的設計思想、技術方案綜述，再到系統的構建，都盡量通俗易懂。關于系統所涉及的硬件選型、設備參數及報價，本方案并未涉及，我們將采用附件的方式一一詳述。1.2 森林防火技術一覽1.2.1 國際森林防火技術德國：FIRE-WATCHft林火災自動預警系統德國投入使用的FIRE-WATCH1林火災自動預警系統,正常監(jiān)測半徑10公里，安裝該系統每套需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：護林飛機和紅外遙感火災預警飛機巡邏美國利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約7

4、05公里的軌道上繞地球運轉，探測地面上的高溫地區(qū)、濃煙地帶以及火災遺址。美國使用無人駕駛林火預警飛機進行24小時監(jiān)測，雖獲得了成功，但耗費了巨額資金。加拿大：加拿大采用衛(wèi)星巡回監(jiān)測系統加拿大采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當檢測出某一林區(qū)局部溫度上升到150c200C,紅外線波長達3.7微米時，便是火災前兆，立即測定具體溫度，采取措施及時防火.同時，加拿大林區(qū)采用多架配備先進的直升飛機輪流監(jiān)測森林火災，飛行費每小時需5000-6000加元。國外的技術有的雖然可靠，但需要借助高空衛(wèi)星，且施工太復雜；有的技術方案基礎實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國森林資源監(jiān)測的實

5、際需要。1.2.2 國內采用的監(jiān)測方法地面巡護地面巡護，主要任務是宣傳群眾，控制人為火源，深入了望臺觀測的死角進行巡邏。對來往人員及車輛，野外生產和生活用火進行檢查和監(jiān)督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時，常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠山區(qū)，無法進行地面巡護，需用各種交通工具費用及人員工資費用，只能用視頻監(jiān)測方法來彌補。了望臺監(jiān)測了望臺監(jiān)測，是通過了望臺來觀測林火的發(fā)生，確定火災發(fā)生的地點，報告火情，它的優(yōu)點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足：是無生活條件的偏遠林區(qū)不能設了望臺；它的觀察效果受地形地勢的限制，覆蓋面小，有死角和空白，觀察不到

6、，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驗來觀測的方法，準確率低，誤差大。另外了望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。航空巡護航空巡護，是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優(yōu)點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發(fā)展能做到全面觀察，可及時采取有效措施。但也存在著不足：夜氣、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛，同時巡視受航線、時間的限制，而且觀察范圍小，只能一天一次對某一林區(qū)進行觀察，如錯過觀察時機，當日的森林火災也觀察不到，容易釀成大災，固定飛行費用2000元/小時，成本高，租用飛機費用昂貴，飛行費用嚴重不足，這就

7、需要用定點視頻監(jiān)測來彌補其不足。衛(wèi)星遙感衛(wèi)星遙感，利用極軌氣象衛(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)現熱點，監(jiān)測火場蔓延的情況、及時提供火場信息，用遙感手段制作森林火險預報，用衛(wèi)星數字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數據快、能得到連續(xù)性資料，反映火的動態(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：NOAA-AVHRR確率低，需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實，尤其是交通不便的地方，火情核實十分重要。當熱點達到3個像素時，火已基本成災。1.3 系統選型分析目前，我國森林林區(qū)火險監(jiān)控預警的方式主要有衛(wèi)星林火監(jiān)測、人工監(jiān)測、遠程林火視頻監(jiān)測、森林火災智

8、能遠程監(jiān)測四種方式。在衛(wèi)星監(jiān)測方面，我國目前建有四個衛(wèi)星林火監(jiān)測地面站，分別是國家林業(yè)局衛(wèi)星監(jiān)測中心、西北衛(wèi)星監(jiān)測分中心、東北衛(wèi)星監(jiān)測分中心和西南衛(wèi)星監(jiān)測分中心，適用于對我國全境的林火監(jiān)測，對于較大的森林火災具有很好的監(jiān)測效果，但對于面積較小的火災以及大空有云霧遮擋等情況則無法監(jiān)測。人工監(jiān)測是最普遍的林火監(jiān)測方式，我區(qū)普遍采用的就是人工監(jiān)測形式，林區(qū)建有林火監(jiān)測了望塔，監(jiān)測人員在了望塔上對周邊森林進行觀察，發(fā)現火情后通過電話、電臺等通信方式報告火情。人工監(jiān)測的不足是監(jiān)測范圍小，防火人員勞動強度大，不能全天候進行林火監(jiān)測。遠程林火視頻監(jiān)測是近年來興起的一種林火監(jiān)測方式。它主要運用視頻監(jiān)控技術和網

9、絡傳輸技術，通過安裝在不同位置的攝像機將山林的影像信息實時傳輸到森林防火指揮中心。與衛(wèi)星林火監(jiān)測相比，遠程林火視頻監(jiān)控監(jiān)測具有火情發(fā)現速度快、大火小火都可以監(jiān)測、不受天氣因素影響等優(yōu)勢；與人工監(jiān)測相比，遠程林火視頻監(jiān)控監(jiān)測具有監(jiān)測范圍廣泛等優(yōu)勢。森林火災智能遠程監(jiān)測是在第三種方式的基礎上發(fā)展起來的森林火災智能監(jiān)測方式。它主要運用視頻監(jiān)控技術和網絡傳輸技術，GIS地理信息技術、3s技術、圖像智能識別技術等，通過安裝在不同位置的大型戶外攝像系統將林區(qū)的影像信息實時、清晰地傳輸到森林防火指揮中心、智能識別軟件自動分析處理，一旦發(fā)現煙、火等疑似警情，自動觸發(fā)報警并聯動相關單位。與第三種方式相比，森林火

10、災智能遠程監(jiān)測具有火情自動識別、響應速度快、晝夜都可以監(jiān)測等優(yōu)勢，并能有效降低監(jiān)控管理人員的勞動強度。目前XX省各大森林公園的人為活動很頻繁，森林防火任務相當繁重，因此開展林火遠程的智能監(jiān)測系統工作相當適用。第2章需求分析2.1 問題和形勢分析近幾年來隨著厄爾尼諾現象的出現，以氣溫持續(xù)偏高為主要特征的全球氣候異常狀況以及降水量的減少，我區(qū)森林火險的高危期和火災損失的嚴重期也呈逐年上升的趨勢，森林防火形勢十分嚴峻。究其原因：一是由于近幾年XX省林業(yè)工作開展順利，林區(qū)面積大量增加并且?guī)谉o大的森林火災的發(fā)生，現在林下植被和枯枝落葉越來越多，林下可燃物載量逐漸加大，發(fā)生森林火災的機會在不斷增加；二是目

11、前XX省林區(qū)森林主要以核林、松林為主，且多為幼中齡林，森林結構還豐富多樣，火災自控能力低，易燃性較強；三是隨著XX省經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，從事林業(yè)經營活動顯著增多，林區(qū)內人員流動頻繁，游玩用火、上墳祭祖等帶來了大量的火災隱患，使火源的管理難度加大；是是在市場大環(huán)境下，動員群眾撲火困難不斷增加；五是相對于其他省市和其他行業(yè)XX省目前的森林火災預警撲救綜合機制尚未健全，指揮決策信息化能力有待進一步提高，各區(qū)基礎設施建設水平不平衡等。2.2 項目建設現狀分析雖然經過多年的森林防火基礎建設，我區(qū)的森林防火發(fā)展中仍然存在一些不容忽視的突出問題。特別是針對森林防火的具體工作，面臨著如何提高火險等

12、級預測、火災損失評估、火災日常管理、火災遙感監(jiān)測等方面的科學化和信息化的決策分析水平；在加強防火期間林區(qū)的日常檢查和管理工作的同時，如何采用先進的現代信息技術，建立高效、可靠、實用的林火監(jiān)控監(jiān)測預警系統；火災一旦發(fā)生，如何能夠迅速查明火情，分析火勢，科學的制定滅火方案和調度現場滅火力等。以上問題的解決都將融合在林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統建設之中，該系統集網絡信息、衛(wèi)星遙感與通信、多媒體指揮中心、微波通信、視頻傳輸、信息安全、軟件開發(fā)等多種技術于一體，以更好地為建設綠色XX省這個總體目標服務。2.3 項目建設條件分析2.3.1 地理位置及自然條件分析項目建設地點位于XX省轄區(qū)內。東經?至？。？

13、，北緯？。？至？。？，地處？?？，森林總面積？?萬公頃，處于南亞熱帶季風氣候帶，地帶性植被為季風常綠闊葉林，具有物種豐富，結構復雜，森林景觀多樣等典型特征.XX省全境地勢東南高，西北低，大部分為低丘陵地，問以平緩的臺地。據2005年森林資源二類資源調查統計數據，林業(yè)用地面積7hm2,其中，有林地面積為hm2,疏林地hm2灌木林地hm2,未成林地hm2,無林地面積hm2,苗圃地面積為hm2.按林種分，生態(tài)公益林面積hm2,占林業(yè)用地面積的？?，其生態(tài)功能等級I類型hm2,占？?;11類型？hm2,占？?;田類型？?hm2,占？?;IV類型hm2,占？?.2.3.2 社會經濟及林業(yè)發(fā)展狀況分析XX

14、省成立？?多年來，XX省人民在黨中央、國務院、省委、省政府的正確領導下，以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，認真落實科學發(fā)展觀，國民經濟和社會發(fā)展取得了很大的成就，僅2006年全區(qū)GDW產總值即達到？?億元，人均GDP±到？?美元，各項社會事業(yè)取得新進步，人民生活環(huán)境質量進一步提升。林業(yè)方面在歷屆省委、省政府的正確領導下，在全區(qū)人民和林業(yè)系統干部職工的努力下，XX省林業(yè)建設取得了巨大成就，并且隨著以生態(tài)風景林、森林公園和自然保護區(qū)、濕地及沿海防護林、綠色通道為主的林業(yè)生態(tài)建設進程的推進，城市林業(yè)建設進入了快速發(fā)展階段。目前XX省林木覆蓋率達到？?%人均？?m2在森林火災方面，自

15、？?年至？?年年全區(qū)沒有發(fā)生大的森林火災和人員傷亡事故，森林火災受害率為？?%,控制在省控指標？?為以下。2.3.3 業(yè)務功能、流程和業(yè)務量需求分析A)?業(yè)務功能分析XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統作為XX省森林防火工作的基礎支撐，應滿足日常值守和處置森林火災突發(fā)事件的需要，林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信的業(yè)務分為常態(tài)日常工作業(yè)務和非常態(tài)應急業(yè)務。常態(tài)業(yè)務指沒有發(fā)生森林火災時的日常工作管理業(yè)務，主要是預防和應急準備工作，包括防火值班、林火監(jiān)測與預警、平臺建設、防火預案管理、火險預報、防火報表等；而非常態(tài)應急業(yè)務則反映了突發(fā)森林火災時的業(yè)務，涉及火情的監(jiān)測、火災撲救指揮、火災的評估與重建等過程，包括

16、突發(fā)森林火災時的應急值班、火情蔓延監(jiān)測、分析研判、職能輔助決策、指揮調度、資源保障、火災評估等業(yè)務。?XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統業(yè)務構成2.4 系統功能需求1、？關于林火、煙霧、定位系統監(jiān)控的林區(qū)圖像清晰可辯，能夠在第一時間智能識別林火。系統能夠精確定位火點位置，并能自動報警。2、？關于火情推演能夠根據當前火點的位置、風向、溫度、濕度、地表溫度、植被等信息動態(tài)推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，為撲火指揮提供科學的決策依據。3、？關于撲火預案報警后一旦火情確認，指揮撲救人員可通過大屏幕實時查看現場實時視頻，同時能通過系統輔助，結合現場實際情況，產生一套切實可行的撲火方案，可以聯動相關

17、的單位、人員以及撲火物資，得出撲救具體措施和最佳路線方案的切實可行的預案。4、？關于災后評估林火發(fā)生后，系統能對受災面積、災害損失做出相對準確的評估。甚至能對災后重建提供輔助決策的數據。5、？關于GIS地圖二維地圖與三維電子地圖聯動，管理人員可任意切換。地圖顯示可任意放大縮小，支持鷹眼。6、？關于專題繪圖林業(yè)管理工作人員可通過本系統的GIS地圖進行專題繪圖，專題遵循國家標準，涉及森林資源、地形地貌、防火力量、社會資源等幾個大類，具體類別以最后提交的需求為準。7、?關于數據存儲前端設備7X24不間斷攝像，在前端的上一級保證最低XX大錄像回放。報警圖像上傳至區(qū)縣和省市中心備份存儲，區(qū)縣中心保證最低

18、XX大錄像回放，省市中心保證最低XX大錄像回放。管理數據的存儲要求安全保密，數據庫的配置能滿足系統運行。8、？關于日常辦公林業(yè)防火管理工作人員可通過本系統進行日常防火工作的自動化辦公，并能根據相應權限對系統信息進行管理和維護。2.5 環(huán)境分析9、？關于前端設備與自然環(huán)境本工程所處自然環(huán)境隨季節(jié)、晝夜、氣候的變化而復雜多變，不同季節(jié)、晝夜之間溫差變化大，且常伴雨雪，時有雷雨大風。要求前端設備具有恒溫功能，并能有效防雨防雷。10、？關于供電本工程所轄范圍區(qū)域廣，野外架線成本高、施工難維護難。希望能提供一種供電方式,能保證前端設備全年無間斷可靠運行。11、？關于網絡林區(qū)所轄區(qū)域廣，野外架線成本高、施

19、工難維護難。需要提供一套可行的網絡方案，能保證基站與監(jiān)控中心之間，監(jiān)控中心與區(qū)縣監(jiān)控中心、省市監(jiān)控中心之間的帶寬能保證數據流傳輸流暢。12、？關于林區(qū)設備防盜前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，林區(qū)的前端設備需要利用現有監(jiān)控系統設置防盜功能。2.6 建設目標森林防火聯網智能監(jiān)控系統的建設，是XX市林業(yè)局森林防火工作革命升級的重要工作，工程建設應滿足以下幾個要求：1、？投資省：工程建設應充分考慮設備選型的性價比，同時不能犧牲設備和系統的先進性,保證系統在一段時間內不落伍。2、？建設快：一旦合同簽訂，從方案設計、到工程施工都能按期（?）完成。3、？功能全：系統建設能滿足甲方的功能需求。4、？安

20、全性：系統的設計建設能充分考慮復雜多變的地理和氣候因素，防雷技術可靠，防盜方法可行。5、？穩(wěn)定性：系統能滿足7X24無間斷工作，無論是前端設備，還是整個系統，都能穩(wěn)定運行。6、？擴展性：系統具有可擴展性，系統具有升級功能，適合森林防火防護監(jiān)控系統的發(fā)展要求。7、？易用性：要求系統的操作簡單，界面清晰，流程合乎行業(yè)習慣，易學易用，并能提供在線幫助和技術支持。最好具備一鍵開機功能。2.7 需求綜述XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統建設是XX省實施“加快？林業(yè)發(fā)展”戰(zhàn)略的重要組成部分；是全面提升XX省森林防火的現代化管理水平、促進城市林業(yè)建設和森林防火信息化建設實現可持續(xù)發(fā)展和跨越式發(fā)展的積極手段；

21、是加速XX省森林防火宏觀決策科學化、監(jiān)測預警智能化、指揮通信現代化推進XX省經濟發(fā)展，全面構建和諧XX省、效益XX省的有效保障。XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統采用當前先進、成熟的技術，在充分參考我國其他省市森林火災監(jiān)控監(jiān)測預警以及應急指揮的各種手段下，同時結合XX省的自然情況和市森林防火工作實際情況，以較少的投資，實現了市森林火災的自動監(jiān)控、火險預警、信息通信和應急指揮等，極大地消除森林火災的監(jiān)控盲區(qū)，大大縮短發(fā)現火災的時間，并能在必要時為森林火災的撲救指揮提供強大的通信支持和輔助決策服務，為有效遏制森林火災的發(fā)生、提高綜合防控能力、改善防火基礎設施、完善防火信息標準化體系、加大森林防火工

22、作的科技含量打下良好的基礎。通過認真研究和論證，本項目建設基礎條件較好，組織保障有力，建設方案和技術路線可行，建設規(guī)模適宜，資金投入適當，后期運行費用少，生態(tài)效益和社會效益巨大。對及時發(fā)現火情、傳遞信息、迅速展開撲救，將森林火災降到最低限度，有效控制森林火災的蔓延和損害，使國家和人民生命財產免受損失具有十分重要的意義和作用，是促進XX省森林防火事業(yè)向現代化、信息化、標準化邁進的有力保證。同時，該系統的建設關系到森林資源可持續(xù)發(fā)展，有利于構建和諧XX省、效益XX省以及推動當地經濟的穩(wěn)定和發(fā)展。XX省森林防火智能監(jiān)測系統，是一套將智能監(jiān)控、資源管理、應急預案、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，

23、整合了地理信息（GIS）、大型集中監(jiān)控技術、智能圖像識別技術、無線通訊傳輸技術的綜合性森林防火聯網智能監(jiān)控系統，它將單一的森林防火系統提升到數字林業(yè)的綜合管理高度。第3章系統設計3.2設計原則我們在設計方案時以XXXX勺實際情況出發(fā)，以森林防火監(jiān)控指揮系統結構配置的合理性、科學性和經濟性為原則，同時嚴格掌握以下原則進行設計：1 .規(guī)范性原則本系統是一個嚴謹的綜合性系統，在系統的設計與施工過程中應嚴格執(zhí)行各方面的標準與規(guī)范，并遵從各項技術規(guī)定，做好系統的標準化設計與施工。各配套設備的性能和技術要求穩(wěn)定可靠，所有的器材應符合國家標準和行業(yè)規(guī)范。2 .先進性原則無論是軟件配置，還是硬件選型，力求做到

24、技術先進，安全可靠防范嚴密。3 .兼容性原則即系統設計合理，無論是硬件的匹配，還是系統與特定環(huán)境的適應性，都要求有很好的兼容性。硬件方面，要求將來系統升級時對既有硬件設備能上下兼容，節(jié)省投資。4 .前瞻性原則即系統的設計能充分考慮森林防火監(jiān)控指揮系統的發(fā)展需要，能充分適應科技的快速進步，對系統的擴展性預留可持續(xù)發(fā)展的接口和技術空間。5 .易用性原則系統在設計時能充分考慮林業(yè)系統的行業(yè)特點和管理人員的操作習慣，運行過程簡單易行，人工操作易學易用，監(jiān)控管理快捷高效，應急指揮科學可行，災后評估快速準確。能做到開機即可工作，通電即可運行的程度。第4章工程概況4.1 項目建設背景森林是陸地生態(tài)系統的主體

25、，是人類賴以生存的物質基礎，是人類的寶貴財富，保護好森林就是保護好人類自己。4.2 項目建設的必要性開展XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通彳S系統建設工作，是保護XX省森林資源的需要，目前XX省轄屬的各大森林公園、自然保護區(qū)及林區(qū)的植被物種豐富，特有物種很多，群落結構穩(wěn)定，自然景觀優(yōu)美，其生態(tài)及旅游效應十分明顯，必須嚴防森林火災的發(fā)生。一旦發(fā)生，應及時組織撲滅，嚴禁造成重大損失。為此，建立XX省林火監(jiān)控監(jiān)測預警指揮通信系統勢在必行。4.3 多層級多元式聯網監(jiān)控管理平臺本系統的結構設計強化“智能監(jiān)控”和“遠程集中控制”，對煙火及信息流的管理，做到對異常事件處理過程的實時查看，并能做到如同親臨現場的指揮

26、效果，有利于提高處理林火等森林異常事件的效率。?從上圖可以看出，本系統是一個多層級二元式的聯網監(jiān)控管理平臺，在這個平臺的統一管理之下，所有林業(yè)局下屬的組織結構、設備（監(jiān)控設備、報警設備、傳輸存儲設備、外部設備）、主機、系統等所有的被管理對象被整合為一個有機體，協同一致地高效運行。處于第1層的XX省林業(yè)局監(jiān)控指揮中心是本次工程的核心，處在第2層的是各地/市/州林業(yè)局監(jiān)控管理中心，處在第3層的是各區(qū)縣林業(yè)局監(jiān)控管理中心，處在第4層的是各大型林區(qū)或國營林場，而前端基站和相關設備則可根據不同林區(qū)的實際情況進行設置。注：處于第0層的國家林業(yè)避監(jiān)控指揮中心不屬于本次工程的范疇，考慮到未來發(fā)展的需要，在第1

27、層預留了向上擴展的接口。4.4 系統功能通過系統建設，本系統具有以下主要功能：1 .監(jiān)控指揮屏幕墻可以實時顯示前端采集點的圖像。圖像中同時包括相關數字信息如坐標時間等；2 .數字圖像可以通過微波通訊和計算機網絡實現遠程傳輸；3 .所有視頻圖像進行全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；4 .采用林火精確定位技術，具有預置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能；電動三可變長焦距鏡頭配備遠程可控濾色片低照度高清晰攝像機；5 .通過現有設置的監(jiān)測點，實現整個林區(qū)監(jiān)視范圍的全覆蓋；6 .系統安全性高，采用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統安全可靠；7 .查詢：采用時間流設計

28、，可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索；8 .微波傳輸模式，方便與其他防火中心及其他森林防火管理相關部門連接；9 .防盜告警，在監(jiān)控點裝置紅外探頭，有盜竊入侵時監(jiān)控中心告警，保護用戶投資，或將損失降低；10 .火情識別報警：當監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統具有的火情識別功能，可及時告警并聯動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現火情及火點位置；11 .GIS管理系統：以電子地圖為基礎，實現地圖基本操作功能，實現對森林火災的分析預報，森林防火工作的動態(tài)管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。12 .火災定位：利用前端采集系統中的數字云臺，在地理信息系統里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一

29、個監(jiān)控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統一旦接收到特定編碼的數字云臺回傳的位置數據，通過建立特定的位置轉換數學模型，實現定位功能。同時，系統具備實現人工定位功能。13 .輔助決策功能：GIS信息系統提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力，提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。14 .電源系統：電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統不間斷供電；15 .防雷接地系統：系統要有安全的防雷接地保障措施，確保系統能夠安全運行；16 .系統配置設備網絡管理系統，實現對各類設備的綜合網絡管理。第5章技術方案綜述5.1 主要業(yè)務功能根據甲方提供的需求，經過分析，我們

30、按照林業(yè)管理的工作流程對功能需求作了如下流水形的功能展示，以方便你更加直觀地了解本方案。?1、非防火期信息日常管理：包括信息錄入與查詢、報表制作、統計分析、專題制圖等。防火設施規(guī)劃：對監(jiān)控臺站的位置進行優(yōu)化，保證其監(jiān)測網的監(jiān)視覆蓋范圍完整。也可對林區(qū)防火設施和撲火隊伍進行規(guī)劃，合理配置森林防火資源。林火撲救決策訓練：通過向指揮者提供各種圖文資料，使其能針對各種模擬火場制定撲救方案。2、防火期防火準備：接收氣象部門的火險天氣預報與火險等級預測結果，及時做好防火準備。防火準備輔助決策：根據各地區(qū)的火險天氣預報和火險等級預報，為各地分別提供各自不同的火災預防措施、火源管理措施、撲火隊伍戰(zhàn)備措施等輔助

31、決策意見。3、林火發(fā)生時林火行為預測：林火一旦發(fā)生，系統可迅速向決策者提供林火區(qū)位、蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火行為數據撲火輔助決策:根據林火發(fā)生地的動態(tài)信息，利用本系統的虛擬演示實現對撲火工作的復雜指揮。4、林火發(fā)生后災后評估：林火發(fā)生后，可利用本系統對受災面積、災害損失做出相對準確的評估。災后重建輔助決策：利用資源管理系統對災后重建提供輔助決策的依據。5.2 系統特色1、核心技術、國內領先海普人憑借自身雄厚的科研實力，以及對高新技術的探索與追求，本系統實現計算機網絡技術、海量數據處理技術、時態(tài)空間數據庫技術、面向對象的GIS技術、3s結合技術(GIS、GPSRS、多媒體技術等

32、有機結合，使林業(yè)管理與防火工作數字化、網絡化、可視化和智能化。2、功能強大、行業(yè)特性鮮明本系統使智能監(jiān)控、資源管理、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，功能強大。各種林業(yè)專題信息采用林業(yè)局發(fā)布的標準，使林業(yè)系統的相關應用與高新科技完美結合。為林業(yè)信息共享提供堅實的基礎。3、擴展靈活，上下兼容以管理對象和業(yè)務處理為核心，采用多層構架和插件技術，系統具有很高的可維護性和可擴展性。無論是功能模塊的擴充和裁剪，還是應用范圍的擴展，本系統優(yōu)越的開放性、靈活性，可以方便地移植到其它環(huán)境中，在全國林業(yè)管理中做到上下兼容。我們還根據行業(yè)發(fā)展需要，為生態(tài)環(huán)境控制、森林病蟲害監(jiān)測、野生動物保護等模塊提供擴展空間

33、。4、穩(wěn)定運行、安全可靠超強的抗病毒侵擾能力，系統具有完善的安全保密措施，防止機密資料的丟失和各種越權訪問。高效和快速的數據傳輸與處理，在海量的矢量數據和影像數據訪問上，能達到TB級的處理標準。較高的可靠性與穩(wěn)定性，有故障自診斷、自恢復能力。5、以人為本，易學易用軟件界面友好，簡潔美觀，操作流程清晰，配備在線幫助、圖形和聲音支持，系統操作易學、易用。本軟件結構清晰，登錄時隨用戶權限自動分配操作模塊，去除多余菜單，軟件操作即學即會。在林火發(fā)生時，本軟件可演示著火區(qū)域，并根據動態(tài)信息推演火災蔓延趨勢，實時播放火點視頻，動態(tài)生成輔助決策預案，整個過程圖形化演示，為科學決策提供直觀依據。5.3 用戶界

34、面為了方便用戶使用，森林衛(wèi)士365的所有軟件界面均使用圖形化界面，操作流程清晰，軟件界面美觀簡潔。5.4 技術簡介從下圖我們可以看出，構成本系統的三個核心應用為“智能煙火圖像識別”、“煙火定位”“火情蔓延趨勢推演”，本系統無縫整合計算機網絡技術、海量數據處理技術、智能圖像識別技術、時態(tài)空間數據庫技術、面向對象的GIS技術、3s結合技術、多媒體技術等相關技術，使林業(yè)管理與防火工作數字化、網絡化、可視化和智能化。?5.4.1 管理高度提升、森林防火完全解決方案本系統將智能監(jiān)控、資源管理、應急預案、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，把單一的森林防火系統提升到數字林業(yè)的綜合系統。并根據行業(yè)發(fā)展需要

35、，為森林資源、生態(tài)環(huán)境、森林病蟲害監(jiān)測、野生動物保護等模塊提供擴展空間。系統可以建立防火業(yè)務管理模塊，實現防火部門網上辦公，達到日常工作管理的信息化。系統包括包括最新信息、文獻管理、報表管理、調度值班、規(guī)劃投資、裝備管理、收文管理、信息專遞、個人辦公等。充分發(fā)揮信息系統的資源優(yōu)勢，建立高質量、高效率的管理信息網絡，為領導決策和機關辦公提供服務，實現信息資源化、傳輸網絡化、決策科學化。5.4.2 GIS地圖GIS（GeographicInformationSystems,地理信息系統）是多種學科交*的產物，它以地理空間為基礎，采用地理模型分析方法，實施提供多種空間和動態(tài)的地理信息，是一種為地理研

36、究和地理決策服務的計算機技術系統。其基本功能是將表格型數據（無論它來自數據庫，電子表格文件或直接在程序中輸入）轉換為地理圖形顯示，然后對顯示結果瀏覽，操作和分析。其顯示范圍可以從洲際地圖到非常詳細的林區(qū)地圖，現實對象包括人口，建筑分布，林區(qū)線路以及其他與森林防火相關的內容。本系統提供三種地圖檢索方式（按經緯度檢索、按地名檢索和按圖幅號檢索），方便地圖的管理及查詢。用戶可以指定所要檢索的圖種/圖層，查詢結果自動調整為適合的比例尺顯示。本系統支持兩種地圖顯示方式，即三維地圖和二維地圖。?無論是二維地圖，還是三維地圖，都具有基礎矢量地圖的特性?；A矢量地圖的制圖符號、熱點圖的制圖符號、標繪成果圖&a

37、mp;S勢圖的制圖符號顯示及配色方案控制，均參照中華人民共和國地圖符號標準中對各比例尺地圖的相應規(guī)定執(zhí)行。本系統利用1:50000地形圖進行數字化處理生成電子地圖，并依據實際使用情況分層制作。在圖層的控制方面，系統支持圖層順序調度，圖層疊放順序控制，圖層的可見性控制（具有放大、縮小、平移、全屏功能）。在地圖右下角配置鷹眼圖，可以直觀地了解當前屏幕地圖的具體位置。在地理信息系統上，可以對撲救林火進行宏觀調控，指揮整個撲火的行動，同時在地圖上進行撲火行動標繪，對火情態(tài)勢進行跟蹤，為火場撲救提供輔助決策。根據不同需要，GIS對數據庫資料進行統計分析，生成各類專題圖，實現資源管理信息化。通過地理信息系

38、統，可以在電子地圖上數字化顯示監(jiān)測地區(qū)林場的歸屬，林區(qū)面積，種植林種、樹徑、樹高、樹齡，方便林區(qū)部門領導直觀的了解林區(qū)概況。此外，利用地理信息系統，還可以進行火災發(fā)生地形地勢分析、緩沖區(qū)分析、可視域分析、最短路徑分析等。5.4.3 林火智能識別由于森林防火監(jiān)控系統安裝在林區(qū)的山上，山區(qū)經常濃霧彌漫，普通的鏡頭無法達到正常的監(jiān)控效果。本系統使用的鏡頭內置轉盤使濾色片中心始終與主光軸保持一致，并且支持遠程切換濾色片從而達到透霧成像功能。本系統采用德國的多柵格透霧成像技術，使用特制多柵格濾光鏡頭，解決了山區(qū)霧大，成像難的問題。通過動態(tài)采集將實時視頻信息轉換成指定圖像后，根據火焰煙霧的行為特征，如顏色

39、、顏色分布、形狀、輪廓、紋理等，利用森林背景圖像與火災、煙霧圖像在光譜特征、空間幾何特征上的差異，運用圖像處理方法和復雜的識別算法，進行精確的智能圖像分析。一且判斷林區(qū)圖像上具有疑似火點，自動觸發(fā)報警。5.4.4 林火精確定位林火精確定位通過三維目標定位方式，可以精確定位目標的地理位置監(jiān)測到林區(qū)出現疑似火情后，根據前端攝像系統的絕對三維（緯度，經度，相對高程），前端攝像系統拍攝該疑似火情時的相對三維（云臺的水平轉角，云臺的垂直夾角，鏡頭的焦距），結合GIS地理信息系統，精確測算出目標的具體位置。同時，系統具備實現人工定位功能。云臺預置位林區(qū)前端監(jiān)控設備所處環(huán)境各不相同，監(jiān)控監(jiān)測的范圍千差萬別。

40、即便是同一基站監(jiān)控的區(qū)域，地理自然環(huán)境、距離、光線等因素區(qū)別較大，視頻圖像的差別也相當大。為了使監(jiān)控范圍能覆蓋林區(qū)，使各區(qū)域的視頻圖像都能達到清晰可辯的水平，我們需要對云臺參數進行預設置。比如，當攝像機水平旋轉至某一角度時，需要云臺下俯15°,鏡頭變焦為12X;當攝像機水平旋轉至另一角度時，需要云臺下俯20°,鏡頭變焦為8X。那我們可以通過后臺管理系統對云臺運行的相關參數進行預設置，設置好的預置位可以保存在云臺解碼器上，當前端設備不間斷工作時，就可以按照設置好的參數運行。注：前端的云臺的水平旋轉范圍可達355°,垂直旋轉可達±45°。5.4.5

41、 火情蔓延趨勢推演根據火險等級預報和火行為分析模型，結合當前火點的位置、風向、溫度、濕度、地表溫度、植被等信息動態(tài)推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，操作人員可以將多次標繪的火場態(tài)勢圖按時間順序排列，有連續(xù)播放功能，在給定動態(tài)獲取的相關參數后，進行火行為模擬分析，能夠模擬未來時間段火場蔓延結果，預測火情發(fā)展態(tài)勢，為撲火指揮提供科學的決策依據。5.4.6防雷防雷包括兩大方面:1、前端監(jiān)控點防雷；2、監(jiān)控中心防雷。詳見6.8.1防雷接地5.4.7 無線傳輸無線傳輸系統的功能是連接前端監(jiān)控點和監(jiān)控中心，將前端監(jiān)控點的音視頻信號傳到監(jiān)控中心，將監(jiān)控中心的控制信號傳輸給前端監(jiān)控點，以實現遠程管理。無線

42、傳輸系統有很多的優(yōu)點：帶寬較高、建設周期短；一次性投資、建設簡便、組網靈活、易于維護、管理，設備可重復利用。詳見6.6.2無線傳輸5.4.8 太陽能和風能組合供電解決了以往因林區(qū)野外架線難、維護更難的難題，防止因野外架線，出現斷線、打火而誘發(fā)新的火情隱患，本系統將太陽能、風能轉換成電能，對UPSS電池充電，蓄電池向設備供電，保證前端設備的穩(wěn)定運行。采用太陽能、風能組合供電，可以保證前端設備在不同的地理環(huán)境和不同氣候條件下，也能全天候不間斷工作。5.4.9 火情短信發(fā)布平臺為了讓林區(qū)防火相關部門能在第一時間內得到火情信息，我們通過手機發(fā)布平臺將火點的相關信息，如經緯度，地理方位，起火時間等信息以

43、短信的形式放送給林區(qū)防火領導，及時組織撲救林火，最大程度減少經濟損失。6.2 XX省林業(yè)局監(jiān)控指揮中心5.4.10 前端設備能適應惡劣的自然環(huán)境前端設備置身野外，自然環(huán)境隨季節(jié)、晝夜、氣候的變化而復雜多變，海普自行研發(fā)的基站控制箱，整合了前端基站重要的設備，良好的散熱功能和加溫系統能保證箱體內處于穩(wěn)定的恒溫區(qū)，保證前端設備高效穩(wěn)定運行。5.4.11 林區(qū)設備智能看護考慮到前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，利用現有的智能識別系統，在基站設計了“周界保護”功能。一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統啟動，小型防盜攝像機錄像回傳至監(jiān)控中心并實時錄像，同時，喇叭現場播放語音警示。監(jiān)控中心接收到報警信號

44、后，立即通過語音對講系統對現場喊話。第6章系統構建6.1系統結構設計本系統從物理環(huán)境的組成來說，由XX省林業(yè)局監(jiān)控指揮中心、地/市/州林業(yè)局監(jiān)控指揮中心、區(qū)縣林業(yè)局監(jiān)控指揮中心、大型林區(qū)監(jiān)控中心和林區(qū)前端設備等組成，并經由網絡聯結，組成一個有機的整體。?注：具體的配置以實際需求為準省市林業(yè)局監(jiān)控指揮中心作為本工程的核心，它的構建如下圖所示:設備名稱主要功能簡介備注計算機網絡監(jiān)控系統管理服務器用于管理整個系統和所有設備管理信息服務器用于林業(yè)系統的日常辦公、信息發(fā)布GIS服務器用于矢量地圖的存儲、管理數據庫服務器用于用戶存儲、調用管理信息和數據媒體服務器用于用戶存儲、調用音視頻數據集忡！制系統AV

45、矩陣用于指揮中心音視頻切換RGB巨陣用于指揮中心的計算機信號的切換中央控制器主機及觸屏用于指揮中心控制外圍設備的切換信息輸出展示系統數字矩陣將視頻信號轉換，輸出到電視墻電視墻實時動態(tài)顯示林區(qū)監(jiān)控圖像、并可根據顯小力泵切換顯小圓向。LED實時動態(tài)顯示火險等級、林區(qū)氣象等信息數字會議擴聲系統數字會議主機用于指揮中心手拉手話筒控制話筒用于揚聲指揮調度系統調度服務器各種調度指揮命令的交換和發(fā)布調度機電話排隊、調度指揮座席用于指揮長發(fā)布各種指揮信令6.2.1主要硬件組成6.2.2主要功能1、遠程監(jiān)視可遠程監(jiān)視屬下所有林區(qū)前端基站上傳至本中心的視頻圖像，電視墻可根據需要設置顯示方案，實現圖像顯示組合和任意

46、切換。2、視頻存儲對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。3、報警處理實行遠程7X24無間斷布防，系統可對各林區(qū)的硬盤錄像機進行報警設置，同時接收各林區(qū)發(fā)出的報警信號，GIS地圖上動態(tài)顯示相應的地理位置。一旦火情確認，第一時間聯動相關單位和人員。4、撲救指揮指揮中心可根據電視墻動態(tài)顯示的現場火情視頻、通過GIS地圖進行的智能火情推演，利用即有的網絡體系，聯動相關單位和人員，對全域范圍內的撲火工作進行復雜指揮。5、雙向語音對講本中心可與下屬區(qū)縣監(jiān)控中心，各林區(qū)監(jiān)控中心實現對講；可對前端基站實現單向對講，反向監(jiān)聽。6、報警系統自檢報警系統能顯

47、示故障地址和狀態(tài)（如線路中斷、硬盤錄像機死機、短信報警、傳感報警等）。7、智能檢索和回放本系統支持圖像智能檢索，管理者可根據時間、網點、報警類型等條件搜索視頻圖像并回放。止匕外，系統也可對各網點按時間、操作員、操作類型進行日志查詢。8、用戶權限管理本系統具有多用戶權限管理功能，可以設置不同等級權限，不同權限的工作人員在不同的權限范圍內進行林業(yè)管理工作。9、視頻圖像傳輸策略本系統具備前端報警視頻圖像的實時上傳功能，遠程監(jiān)控軟件具有網絡斷線后自動聯接功能，網絡帶寬擁堵時優(yōu)先保證業(yè)務數據上傳的功能。6.3 地市州林業(yè)局監(jiān)控指揮中心6.3.1 主要功能具有上級監(jiān)控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與

48、上級監(jiān)控中心有所區(qū)別，對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，同時，對于林區(qū)（本林區(qū)沒有監(jiān)控中心）各基站上傳至本中心的各路視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。此外，本中心還具有以“參數設置”和“專題繪制、維護”兩個功能:1、參數設置系統可對各下屬所有機構和前端設備進行錄像機參數、攝像機參數、云臺參數、報警參數等進行遠程設置。2、專題繪制、維護可通過GIS地圖對下屬林區(qū)的林業(yè)資源、防火資源、自然資源、社會資源等進行專題繪制，并可對這些繪制進行更正。6.4 區(qū)縣林業(yè)局監(jiān)控指揮中心6.4.1 主要功能具有上級監(jiān)控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與上級監(jiān)控

49、中心有所區(qū)別，對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，同時，對于林區(qū)（本林區(qū)沒有監(jiān)控中心）各基站上傳至本中心的各路視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。此外，本中心還具有以“參數設置”和“專題繪制、維護”兩個功能：1、參數設置系統可對各下屬所有機構和前端設備進行錄像機參數、攝像機參數、云臺參數、報警參數等進行遠程設置。2、專題繪制、維護可通過GIS地圖對下屬林區(qū)的林業(yè)資源、防火資源、自然資源、社會資源等進行專題繪制，并可對這些繪制進行更正。6.5 大型林區(qū)監(jiān)控中心6.5.1 主要功能具有上級監(jiān)控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與上級監(jiān)控中心有所區(qū)別，

50、對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。6.6 林區(qū)前端設備6.6.1 主要硬件組成設備名稱主要功能簡介備注、乙刖端基站基塔用于安裝前端監(jiān)控設備供電設備米用太陽能、風能組合供電，UPS電源蓄電，保證72小時供電。智能控制箱整合了前端主要控制設備，集成于定制恒溫機箱內。視頻編碼器視頻編碼設備將模擬視頻按照H264或Done標準編碼，編碼轉換后適合在網上傳輸。數字云臺用于控制攝像機工作狀態(tài)，可設置云臺預置位、也可實現云臺精確定位。采用安全電壓供電方式(24VDC攝像機捕狀監(jiān)控區(qū)域的圖像，相機具有長焦、變焦、夜視等功能。配透霧鏡頭煙火識別智能煙

51、火智能識別軟件嵌入式設計，前置到基站處理器前端，置于基站控制箱內。智能圖像處理器根據安保攝像機動態(tài)攝像的圖像，設置周界保護、物品丟失等報警類型，確保前端基站的設備安全野外防護罩具有自動恒溫裝置，具有防曬、防雨、防凍、防霧、防腐蝕的特點，可在惡劣的環(huán)境下工作。微波發(fā)射器發(fā)送前端設備采集的視頻、參數等相關信息返回監(jiān)控中心。微波中繼器用于傳輸距離較遠時的信號中繼。6.6.2 主要功能1、林區(qū)視頻、參數采集通過前端基站的數字云臺控制長焦攝像機，攝像機可水平360°、垂直75°掃描監(jiān)控區(qū)域，并通過視頻采集卡編輯后，交由微波發(fā)射器傳輸回監(jiān)控中心。2、煙火智能識別煙火智能識別軟件嵌入式設

52、計，前置到基站前端，置于基站控制箱內。3、物品看護考慮到前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，在安保攝像機后端安裝一個智能識別處理器，根據安保攝像機動態(tài)攝像的圖像，設置周界保護、物品丟失等報警類型，確保前端基站的設備安全。一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統啟動，安保攝像機錄像回傳至監(jiān)控中心并實時錄像,同時，喇叭現場播放語音警示。監(jiān)控中心接收到報警信號后，立即通過語音對講系統對現場喊話。4、單向語音對講、反向監(jiān)聽上級監(jiān)控指揮中心可通過對講系統對本地實現單向對講，本地聲音可被上級單向監(jiān)聽。5、氣象數據采集采用漢字和圖文方式顯示，即漢字方式顯示：實時測量值、測量平均值、測量極值、時鐘等等數據，它具有

53、很高的顯示直觀性。圖文方式顯示實時測量值、測量平均值等連續(xù)曲線，它直觀地顯示出測量值的變化趨勢。6.7 網絡本系統由市林業(yè)局監(jiān)控指揮中心、區(qū)縣林業(yè)局監(jiān)控指揮中心、大型林區(qū)監(jiān)控中心和林區(qū)前端設備等組成，經由網絡聯結為一個有機的整體。本系統具有特殊的地理環(huán)境，網絡由專網和無線網絡（微波）組成。6.7.1 專網為了保證網絡的高速穩(wěn)定運行，同時考慮到音視頻傳輸的特殊需要，各級監(jiān)控中心之間采用Internet專網連接。專網的帶寬根據實際需要而定，從2M-10M不等。6.7.2 無線傳輸無線傳輸系統的功能是連接前端監(jiān)控點和監(jiān)控中心，將前端監(jiān)控點的視音頻信號傳到監(jiān)控中心，將監(jiān)控中心的控制信號傳輸給前端監(jiān)控點，以實現遠程管理。無線傳輸系統有很多的優(yōu)點：帶寬較高、建設周期短；一次性投資、建設簡便、組網靈活、易于維護、管理，設備可重復利用。無線傳輸系統可以采用點對點或者點對多點的傳輸方式。如果前端監(jiān)控點數量較少，而且分布非