智慧林業(yè)方案計劃

PAGE23智慧林業(yè)解決方案目錄TOC\o"1-5"\h\u20129一、方案概述 311348方案背景 34502方案意義 34142編制依據(jù) 419711二、技術方案 525011設計原則 59042整體目標 631665方案框架 71425前端采集端 7120041.采集原理 777472.核心部分框架 83467傳輸系統(tǒng) 10187411.無線網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng) 10298582.光纖網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng) 119804主監(jiān)控中心 12184081.機房環(huán)境設計 1220372.監(jiān)控指揮中心存儲控制和數(shù)據(jù)分析 1516156三、云計算平臺 18168781、平臺構(gòu)成 18220362、主要功能 1917279林火監(jiān)測預警與防控 1916027生態(tài)環(huán)境監(jiān)測評估與預防 20方案概述方案背景森林生態(tài)資源是支撐我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要基礎，林業(yè)既是一項重要的公益事業(yè)，也是一項重要的基礎產(chǎn)業(yè)。黨的十八大把建設生態(tài)文明納入中國特色的社會主義事業(yè)“五位一體”總體布局，并提出“走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代道路”，這為新時代加強現(xiàn)代林業(yè)建設，著力保障和改善民生提供了重大機遇，具有重大的現(xiàn)實意義和歷史意義。為此國家林業(yè)局專門頒布實施了《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》、《中國林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃》，為我國智慧林業(yè)發(fā)展指明了方向。方案意義林業(yè)信息化變成林業(yè)現(xiàn)代化的基本要求，數(shù)字林業(yè)向著智慧業(yè)轉(zhuǎn)型升級，即是新一代信息科技進步的必然趨勢，也是林業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。隨著智慧林業(yè)的住不推進、深入，它可以為林業(yè)相關工作帶來更多的便捷和實效，智慧林業(yè)系統(tǒng)不僅提供了一個良好的學習和交流平臺，而且能夠?qū)⒘謽I(yè)的整體狀況通過信息化將終端顯示在眼前，可以幫助我們更加準確的了解掌握更多的詳盡的信息。智慧林業(yè)是一種新型資源觀、生態(tài)觀和價值觀的具體呈現(xiàn)，是落實中央一系列重大方針政策的重要措施，對發(fā)展林業(yè)和民生林業(yè)、建設生態(tài)文明和美麗城市具有重要現(xiàn)實意義和深遠歷史意義。編制依據(jù)《關于進一步加快林業(yè)信息化發(fā)展的指導意見》（）《中國智慧林業(yè)發(fā)展指導意見》（）《中國林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動計劃（2013-2020）》（）《三北防護林的建設、指導原則意義和效益及問題》《三北防護林體系建設五期工程規(guī)劃技術手冊》技術方案設計原則根據(jù)需求結(jié)合智慧林業(yè)項目系統(tǒng)的實際需求，以智慧林業(yè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置的合理性、科學性和經(jīng)濟型為原則，同時嚴格掌握以下原則進行設計：先進性原則無論是軟件配置，還是硬件配置，力求做到技術先進，安全可靠防范嚴密。兼容性原則即系統(tǒng)設計合理，無論是硬件的匹配，還是系統(tǒng)與特定環(huán)境的適應性，都要求很好的兼容性。安全保密原則系統(tǒng)的設計和配置必須保證森林防火信息的安全，有較好的數(shù)據(jù)安全措施，有較強的數(shù)據(jù)備份和系統(tǒng)恢復供能?？蓴U充性原則系統(tǒng)充分考慮林火監(jiān)控的需求和未來技術發(fā)展帶來的系統(tǒng)擴充的需求，預留足夠的接口空間，可滿足以后的軟件升級及設備擴充。整體目標視頻聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控、統(tǒng)一指揮調(diào)度本方案實現(xiàn)所有林業(yè)站點資源和視屏的統(tǒng)一監(jiān)控，同時可根據(jù)需要將所管轄視頻資源共享給地區(qū)或國家林業(yè)部，并根據(jù)林業(yè)實際需求，采取自上而下逐層匯接的方式形成分層指揮管理架構(gòu)。2）林火監(jiān)測預警與監(jiān)控森林火災監(jiān)測預警與防控，除利用微型遙感、航空遙感等天網(wǎng)系統(tǒng)大范圍監(jiān)控與防控外，重點在于建設與應用視屏監(jiān)控、紅外感應等地網(wǎng)系統(tǒng)，以及移動智能端（智能手機）、單兵設備等人網(wǎng)系統(tǒng)，當畫面中有煙時，煙感測溫智能攝像機會自動捕捉火災跡象畫面，并通過后臺軟件自動將該畫面自動在監(jiān)控大屏上彈出，同時引發(fā)聲光報警器工作，提醒值班人員做出判斷后進行處理。火點精確定位、林地查詢分析警情發(fā)生，通過衛(wèi)星遙感觀測的經(jīng)緯度進行搜索定位，借助模糊查詢及視頻來進行火電準確定位，可自動探測出遠距離火焰、車輛、人員等地熱源目標，及時分析、及時報警。4）長期生態(tài)監(jiān)測與評估林業(yè)生態(tài)環(huán)境的長效監(jiān)測與評估，主要指對陸地生態(tài)系統(tǒng)的有關指標進行連續(xù)觀測，進而評估生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況、生態(tài)服務功能和價值、并為森林等資源生態(tài)工程建設提供科學依據(jù)。檔案管理錄入、實現(xiàn)動態(tài)管理本方案將森林管理納入預警管理平臺，提供了一套完整的、科學的、統(tǒng)一的森林檔案管理軟件，便于有針對性預防和警情發(fā)生，自動形成歷史記錄，便于實施管理。方案框架本方案充分利用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，通過感知化、物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效、生態(tài)價值凸顯、服務內(nèi)外一體的林業(yè)發(fā)展新模式。本方案總體預算為1500萬元。遵循國家林業(yè)局《行動計劃》要求，本方案提出的智慧林業(yè)總體框架分為三個部分，即前端采集層、傳輸系統(tǒng)、主監(jiān)控中心。前端采集端前端采集層是智慧林業(yè)的基礎，主要進行林業(yè)信息采集、簡單處理及數(shù)據(jù)傳輸。由無線紅外探測器、智能手持終端等智能硬件設備構(gòu)成，形成區(qū)域性傳感網(wǎng)絡或大陸尺度分布物聯(lián)網(wǎng)，具有長期穩(wěn)定的位置感知、環(huán)境感知、火災感知等功能。本前端采集端預算資金為萬元。1.采集原理監(jiān)控點的選擇，首先攝像機應該選擇安裝在森林制高點，要求視野寬、無障礙、監(jiān)控面大，盡量少設監(jiān)控點，并盡可能使得每個監(jiān)控點位覆蓋的森林面積最大，如有無法回避的監(jiān)控死角，可增加監(jiān)控點；監(jiān)控點要求全天候工作，鏡頭應選用日夜兩用型鏡頭，并且在5km內(nèi)可以看清人物活動。為了減少遠距離圖像的抖動，攝像機的安裝也要確保牢固穩(wěn)定；考慮到自然界雷電的破壞力，其高達千瓦伏以上的電壓會對野外架設的電子設備造成極大的破壞，所以野外防雷部分是系統(tǒng)安全可靠的關鍵。為了保證設備的正常工作，在監(jiān)控點必須加入防雷避鐳設備以保證設備安全。2.核心部分框架紅外傳感網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)利用紅外感應、無線組網(wǎng)、野外供能等野外環(huán)境傳感網(wǎng)核心技術，部署“無線紅外火焰探測器”、“物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關”等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控產(chǎn)品。通過短距離無線通信自組網(wǎng)，形成無線傳感網(wǎng)火災地網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，替代人工巡護，實現(xiàn)對早期火災現(xiàn)象的二十四小時全天候、全自動監(jiān)控。無線環(huán)境探測器無線環(huán)境探測器利用內(nèi)部集成的多種要素環(huán)境傳感器（大氣溫度、大氣濕度、大氣壓、光照度等），對林業(yè)環(huán)境參數(shù)進行采集，通過將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺。移動智能端手持終端利用移動互聯(lián)網(wǎng)、GPS、GIS等技術，為林業(yè)管護人員配置移動智能終端單兵設備，安裝“安全監(jiān)管網(wǎng)格化管理系統(tǒng)”APP軟件，形成火災應急防控人網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對森林火災管控的巡護、監(jiān)管、應急、協(xié)同指揮。遠距離熱成像攝像機可以根據(jù)溫度的微小差異找出溫度的異常點，將溫度轉(zhuǎn)換成實時視頻圖像顯示出來?？梢栽跇O端天氣下使用、可看穿霧雨煙等障礙，實現(xiàn)2km-5km以上晝夜全天視屏監(jiān)控。防雷設備在每個攝像機前端，分別安裝一套多功能三合一防雷器（視頻線、控制線、電源線），并做好接地。傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡布線、有線傳輸系統(tǒng)和無線傳輸系統(tǒng)。本傳輸系統(tǒng)的預算為萬元。傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它直接關系到整個系統(tǒng)的正常運行，傳輸?shù)男盘柊ǎ赫騻鬏敳噬曨l信號、氣象信息數(shù)據(jù)、攝像頭控制信號。傳輸系統(tǒng)大致分為兩類：光纖網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)無線網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)由于監(jiān)控系統(tǒng)自身的特點，考慮到本項目跨度范圍較大，所以考慮前端攝像監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)傳輸模式需要有線與無線傳輸模式相結(jié)合，并首先考慮無線傳輸模式，無線傳輸模式施工方便，圖像實時傳輸、清晰，并可考慮傳輸距離的遠近、現(xiàn)場自然條件的不同（部分需要跨過鐵路或公路），根據(jù)實際情況選擇無線或有線傳輸方式。無線網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)技術方案需要在傳輸方式選擇上進行分析和對比。無線網(wǎng)絡傳輸有無線微波傳輸和網(wǎng)絡傳輸。網(wǎng)絡傳輸受網(wǎng)絡寬帶和速度的限制，每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像，動畫效果十分明顯并有延時，無法做到實時監(jiān)控。微波傳輸系統(tǒng)可以解決幾公里甚至幾十公里不易布線場所監(jiān)控傳輸?shù)慕鉀Q方式，采用調(diào)頻調(diào)制的辦法，將圖像搭載到高頻載波上，轉(zhuǎn)換為高頻電磁波在空中傳播。其綜合成本低，性能更加穩(wěn)定，可以動態(tài)實時傳輸廣播級圖像，圖像清晰度不錯，而且完全實時，組網(wǎng)靈活，可擴展性好，即插即用，維護費用低。所以綜合考慮可以選擇微波傳輸系統(tǒng)。光纖網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)光纖網(wǎng)絡傳輸是把視頻及控制信號轉(zhuǎn)換為激光信號在光纖中傳輸。光纖傳輸具有高帶寬、傳輸距離遠，一根光纖的潛在帶寬可達20THz。采用光纖傳輸數(shù)據(jù)，是非常理想的，且光纖在無中繼情況下傳輸距離可達幾十、甚至上百公里。信號串擾小，保密性能高?？闺姶鸥蓴_、傳輸質(zhì)量佳。尺寸小，重量輕，便于運輸。綜合以上對比條件，監(jiān)控點位的傳輸技術方案選擇，可以選擇有線傳輸與無線傳輸相結(jié)合，總體要實現(xiàn)以下內(nèi)容：適應室外應用，IP防護等級高。支持遠距離和點對點大規(guī)模組網(wǎng)傳輸，提供足夠高的鏈路帶寬，同時支持帶寬分配。支持視頻組播包的轉(zhuǎn)發(fā)控制。傳輸?shù)母叻€(wěn)定性和可靠性。安裝線路簡便、具有強大的管理功能、維護成本低。主監(jiān)控中心指揮中心是整個監(jiān)控系統(tǒng)的中心，既是整個系統(tǒng)信號的傳輸、切換、分配中心，也是整個系統(tǒng)的控制中心。所以該系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣，供能的配置是否完備和先進，將直接影響到整個系統(tǒng)的供能和影響質(zhì)量。指揮中心主要包含：監(jiān)視器、數(shù)字硬盤錄像機、網(wǎng)絡控制鍵盤、管理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、雙聯(lián)操作臺、交換機、機柜等設備。本主監(jiān)控中心的預算為萬元。機房環(huán)境設計機房是各類網(wǎng)絡精密設備運轉(zhuǎn)場所，這些精密設備及設備的零配件對環(huán)境要求也相當高，為了保證各類設備能夠持續(xù)正常的運轉(zhuǎn)，不至于因環(huán)境影響而導致某個設備零配件的損壞，可能引起網(wǎng)絡堵塞、系統(tǒng)癱瘓等重大事故。機房環(huán)境主要包括：機房溫濕度、機房潔凈度、機房內(nèi)空氣壓強、機房內(nèi)噪聲等等。本設計對機房環(huán)境作如下設計：機房依據(jù)國家標準GB50174-93中的A級標準設計。開機時：濕度A級20±2℃（冬季）22±2℃（夏季）相對溫度A級45~65%溫度變化率A級＜5℃/h，并不得結(jié)露停機時：溫度A級5~35℃相對濕度A級40~70%溫度變化率A級＜5℃/h，并不得結(jié)露采取措施：在機房內(nèi)配置1臺精密空調(diào)潔凈度要求：機房內(nèi)空氣含塵濃度，在靜態(tài)時每升空氣中大于或等于μm的陳顆粒數(shù)應小于18000粒。采取措施：機房地面、頂棚基層均刷防塵油漆氣壓要求：機房內(nèi)氣壓相對外界壓強為正壓采取措施：配置新風凈化機噪聲要求：機房內(nèi)噪聲在設備停止條件下工作位置處測量應小于68dB（A）。采取措施：機房內(nèi)所有窗戶采用TK板封閉處理。機房裝飾設計：作為一個信息化窗口，機房裝飾除了體現(xiàn)美觀舒服性外，最重要的是要考慮到機房的安全處和耐久性機房電氣設計：機房的供配電及UPS配置，直接關系到機房設備運轉(zhuǎn)的可持續(xù)性，為了保證機房內(nèi)所有設備的正常運轉(zhuǎn)，不因為供配電設計不當而產(chǎn)生的故障引起設備的損壞和系統(tǒng)故障，因此需要對供配電進行科學合理的設計和施工。供電設計：對電源的要求：電壓：380/220V±10%；頻率：50Hz±；諧波失真≤5%；相數(shù)：三相五線制/單向二線制電源配置：市電分配柜中UPS電源主路和旁路分別采用獨立開關控制，考慮UPS電池充電，采用100A開關，同時增加一個UPS的外部旁路開關，當UPS正常時，開關處于鎖定狀態(tài)。UPS處于故障時，采用外部旁路供電，完全隔離UPS，空調(diào)和其他市電負載采用100A作為主開關時，當有故障發(fā)生時，不影響UPS正常供電。UPS輸出柜采用100A的開關作UPS開關作為UPS輸出開關，UPS在分配柜內(nèi)部，以利于UPS輸出接線盒UPS維護，由于本柜常帶電，與其他柜完全隔離，應急照明采用市電和UPS一起供電，當市電斷電時，轉(zhuǎn)UPS供電。市電分配和UPS輸出啊分配預留遠期擴展功能，可隨時增加配電柜的容量和開關的數(shù)量。UPS的配置：在選用線式16KVA,關鍵設備后備時間為4小時。機房接地系統(tǒng)1．強弱電采用聯(lián)合接地極時，接地電阻必須小于1Ω。2．采用聯(lián)合接地極時，弱電接地引出線和強電接地引出線不能從同一點引出，兩者要相距3m以上。3．對于抗干擾要求高的設備，例如電腦、消防控制室的接地干線應用截面積不小于25mm2絕緣銅導線兩根或固定在絕緣子上的接地排，避免和強電接地線相通?？照{(diào)系統(tǒng)機房中的計算機及網(wǎng)絡設備在運行中散熱量大而且集中，散熱量極小，散熱量的95%是顯熱，熱濕比較大。在這種情況下，需要空調(diào)來實現(xiàn)機房內(nèi)部溫濕度的平衡。但是機房的潔凈度要達到以下要求：機房要密封、墻體圍護結(jié)構(gòu)要清潔；機房要保持正壓，防止臟空氣侵蝕，新風做到兩級凈化，即初效、亞高效過濾器，而從使輸入機房的空氣潔凈度大大提高；空調(diào)機設中效過濾器，并定期更換，從而保證機房內(nèi)空氣在不斷循環(huán)中得以凈化。機房設備的容量及選型機房的熱負荷主要來自兩個方面。機房內(nèi)的計算機設備、照明設備、輔助設施及工作人員所產(chǎn)生的熱；由機房外部進入的熱，如：從墻壁、屋頂、隔斷和地面?zhèn)魅霗C房的熱；透過玻璃射入的太陽輻射熱。為達到機房的環(huán)境要求，確保計算機房內(nèi)系統(tǒng)設備在恒溫、恒濕工作條件下的送風量以及使人感到舒服的送風量，必須計算出機房內(nèi)的熱負荷。所以綜合考慮，選擇機房最好在一樓位置，這樣可以盡可能的減少太陽直射的熱輻射，而且方便人員操作管理。監(jiān)控指揮中心存儲控制和數(shù)據(jù)分析監(jiān)控中心存儲控制部分該部分是整個監(jiān)控系統(tǒng)的中心，既是整個系統(tǒng)信號的傳輸、切換、分配中心，也是整個系統(tǒng)的控制中心，所以該系統(tǒng)質(zhì)量的優(yōu)劣，功能的配置是否完備和先進。直接影響到整個控制系統(tǒng)的供能和運行質(zhì)量。系統(tǒng)的控制中心建在林業(yè)局的主辦公樓內(nèi)。主要由接入層交換機、應用服務器、管理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、客戶端操作平臺、地市聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)、智能報警系統(tǒng)、數(shù)字存儲系統(tǒng)等設備構(gòu)成。根據(jù)上述設備，通過合理的技術方案，將其集成為一個完整的系統(tǒng)控制中心。同時，其中的相關設備，還應支持本項目的各種軟件系統(tǒng)的正常運行。主要功能和特點：圖像顯示切換功能實時圖像監(jiān)控，能夠在電視墻、普通監(jiān)視器以及網(wǎng)絡計算機終端上觀看實時圖像，并實現(xiàn)視頻切換、前端控制、視頻輪播等監(jiān)控功能，通過矩陣宏命令，可以快速調(diào)用預案，當發(fā)生突發(fā)事件時，能夠事先調(diào)用事先設置好的視頻圖像及預置位，為高效撲救提供有力保障。數(shù)模混合數(shù)?；旌系囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)，同時支持多種模擬矩陣系統(tǒng)和視頻編碼設備，實現(xiàn)模擬視頻和數(shù)字視頻的無縫融合。用戶權(quán)限管理配置整個用戶的用戶權(quán)限，主要是針對林業(yè)局內(nèi)部專網(wǎng)的用戶制定權(quán)限，針對不同飛用戶分配不同的視頻點的視頻觀看、控制、錄像回看權(quán)限。針對不同的用戶定義不同的權(quán)限級別。圖像存儲和備份功能圖像可以按照規(guī)定格式實時記錄、存儲和備份。存儲和備份的信息。可在網(wǎng)絡系統(tǒng)中依據(jù)授權(quán)查看和回放。網(wǎng)絡傳輸功能圖像信息在保證質(zhì)量的標準下，能夠按照規(guī)定和流程在網(wǎng)絡中向各級領導分控端傳輸。對講功能在護林及撲救過程中，工作人員通過視頻監(jiān)控可實現(xiàn)對重點部位情況的實時掌控，當突發(fā)事件或需要工作人員進行指揮調(diào)度時，可以通過無線對講系統(tǒng)向護林員提出語音提示或者調(diào)度，從而及時實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制、指揮和調(diào)度。存儲功能數(shù)字硬盤錄像機可以實現(xiàn)24小時全天錄像，15天無覆蓋的數(shù)據(jù)保存，以實現(xiàn)遠程錄像查詢與回放。整個系統(tǒng)在服務器安裝后，會有以下功能和特點：傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控方式和林火自動識別、定位和報警軟件相結(jié)合；監(jiān)控視頻圖像與地理信息、林業(yè)屬性和業(yè)務管理等數(shù)據(jù)統(tǒng)一于結(jié)合；集中處理與網(wǎng)絡化應用相結(jié)合；滿足當前的基本需求與可實現(xiàn)今后可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合；突出智慧林業(yè)防火業(yè)務綜合業(yè)務管理