森林防火(資源監(jiān)管)“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)方案

10森林防火〔資源監(jiān)管〕森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)方案前言森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測在林業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)從零散的點(diǎn)的應(yīng)用進(jìn)展到融合的全面的創(chuàng)應(yīng)用，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的逐步應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源的實(shí)時(shí)、動態(tài)智能化監(jiān)測和治理，更透徹地感知摸清生態(tài)環(huán)境狀況、遏制生態(tài)危機(jī)，更深入地監(jiān)測預(yù)警大事、支撐生態(tài)行動、預(yù)防生態(tài)災(zāi)難。森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)是指充分利用視頻監(jiān)控、林火智能分析、紅外感應(yīng)、移動手持、無人機(jī)、衛(wèi)星熱點(diǎn)、生態(tài)監(jiān)測、無線傳輸?shù)刃畔⒓夹g(shù)，通過物聯(lián)化、智能化的手段，形成林業(yè)立體感知、治理協(xié)同高效、生態(tài)價(jià)值凸顯、效勞內(nèi)外一體的林業(yè)進(jìn)展模式。森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測的核心是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立一種智能化立體進(jìn)展的長效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)林業(yè)高效高質(zhì)進(jìn)展。森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測是增加林業(yè)進(jìn)展質(zhì)量、促進(jìn)林業(yè)可持續(xù)進(jìn)展的重要支撐和保障。對林業(yè)森林資源防火、防盜、護(hù)林、生態(tài)等智能化動態(tài)監(jiān)測，則需要森林防火〔資源監(jiān)管〕監(jiān)測由過去的扁平化單一監(jiān)測向立體化動態(tài)監(jiān)測轉(zhuǎn)變，對森林資源實(shí)行基于太空衛(wèi)星熱點(diǎn)大面積間隔動態(tài)熱點(diǎn)監(jiān)測和高空無人機(jī)巡護(hù)按需動態(tài)偵查監(jiān)測構(gòu)成的空、天一體無遮擋高空監(jiān)測，對森林資源基于高山或視野開闊區(qū)域的大范圍定點(diǎn)連續(xù)動態(tài)管護(hù)監(jiān)測和對森林資源重點(diǎn)路口小范圍定點(diǎn)2種定點(diǎn)動態(tài)監(jiān)測，對森林資源管護(hù)人員配備手持終端進(jìn)展大范圍移動動態(tài)監(jiān)測的1種移動動態(tài)巡護(hù)監(jiān)測。從而構(gòu)建立森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)。林業(yè)主要任務(wù)是強(qiáng)化森林資源保護(hù)：加強(qiáng)資源保護(hù)、完善管護(hù)模式等，其管護(hù)的核心任務(wù)是：防火、防盜、護(hù)林等具體事項(xiàng)，承受森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)主要解決以下問題：n“空、天”監(jiān)測模式：1〕天空衛(wèi)星熱點(diǎn)監(jiān)測三道口林場總面積57699畝〔不含場帶村組〕，其中：生態(tài)公益林面積40351畝〔國家級19671畝，省級20680畝〕，商品林面積14647畝〔一般用材林92475400畝〕，2701畝?；盍⒛拘?2.59萬m3。立竹180萬根。如何能夠從整體上把握全場全部森林資源管護(hù)監(jiān)測，則需要通過高空熱點(diǎn)衛(wèi)星才能夠?qū)崿F(xiàn)大面積監(jiān)測要求，而國家林業(yè)局熱點(diǎn)衛(wèi)星則具備全天到熱點(diǎn)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)存儲在國家林業(yè)局?jǐn)?shù)據(jù)中心，由于熱點(diǎn)衛(wèi)星監(jiān)測某一區(qū)域存在時(shí)間間隔，既上一次監(jiān)測到下一次監(jiān)測存在時(shí)間間隔，所以治理單位可通過數(shù)據(jù)中心提取上一次監(jiān)測數(shù)據(jù)通過智能分析從而了解全場全部森林資源管護(hù)狀況，由于屬于高空監(jiān)測所欲無遮擋監(jiān)測面積大，格外適宜某些不易覺察的區(qū)域發(fā)生林火監(jiān)測，是一種先進(jìn)高效林火監(jiān)測手段。2〕高空無人機(jī)偵查監(jiān)測三道口林場森林資源分布零散，地形簡潔，一旦遇到林火報(bào)警，需要安排相關(guān)人員前往火災(zāi)現(xiàn)場偵查，往往需要花費(fèi)較長的時(shí)間才能到達(dá)火場，從而貽誤時(shí)機(jī)，同時(shí)偵查人員到達(dá)火場由于受視野局限性，很難全面把握火場時(shí)機(jī)狀況。從而造成既耽誤時(shí)間又不能全面了解火場狀況，針對存在的問題可實(shí)行高空無人機(jī)偵查，通過無人機(jī)空中快速飛行到達(dá)火場上空，通過高空無遮擋拍攝可以全面了解火場狀況，并為進(jìn)一步應(yīng)急指揮調(diào)度提供牢靠的依據(jù)。同時(shí)可以在撲滅林火后安排無人機(jī)巡航對撲滅區(qū)域做紅外熱源探測，防止撲滅區(qū)域內(nèi)部的火源復(fù)燃，從而提高撲救效率。高空無人機(jī)還可以采集林區(qū)圖像信息，用于病蟲害防治。n人員移動巡護(hù)監(jiān)測模式：森林資源人工護(hù)林巡護(hù)是保護(hù)森林資源管護(hù)的重要途徑之一，在有效治理好三道口林場的護(hù)林員巡護(hù)職責(zé)，對保護(hù)森林資源管護(hù)具有重要作用，由于基層的護(hù)林員大多數(shù)都是當(dāng)?shù)仄刚埖姆菍Ｂ毴藛T，是否能夠依據(jù)林業(yè)要求按時(shí)按要求完成巡護(hù)，根本沒有治理手段可以考核，從而造成局部重要林區(qū)存在護(hù)林巡護(hù)的存在真空期，一旦發(fā)生林火、盜竊大事也很難追查的狀況存在?；诖嬖诘膯栴}，實(shí)行為護(hù)林員配置手持移動終端，通過GPS或北斗實(shí)時(shí)定位監(jiān)測，并將監(jiān)測定位數(shù)據(jù)通過營運(yùn)商移動通信網(wǎng)絡(luò)傳回到監(jiān)控中心地理信息系統(tǒng)顯示移動軌跡，通過設(shè)定每個護(hù)林員護(hù)林巡護(hù)軌跡比照實(shí)際巡護(hù)軌跡考核護(hù)林員每天工作狀況。為有效治理護(hù)林員供給有力的手段。由于手持終端具備拍照、語音、數(shù)據(jù)傳輸，所以手持終端還可以為護(hù)林員供給應(yīng)急通訊、大事照片上傳等有用功能。n地面監(jiān)測模式：1〕大范圍定點(diǎn)連續(xù)動態(tài)火源監(jiān)測基于現(xiàn)階段三道口林場的森林資源防火主要是以宣傳教育和人工巡護(hù)為主，由治理部門安排護(hù)林員或其它人員對重點(diǎn)時(shí)段、重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)展人工巡查和治理、日常工作防范以護(hù)林員進(jìn)入林區(qū)巡護(hù)為主、建立撲救隊(duì)等措施。依據(jù)大多數(shù)地方的實(shí)際狀況分析，有限的護(hù)林員面對大范圍的林區(qū)資源進(jìn)展巡護(hù)時(shí)，很難做到較大范圍的巡查掩蓋，而且大多數(shù)林區(qū)的道路條件不好，到達(dá)每個遠(yuǎn)眺塔需要花費(fèi)較長的時(shí)間，無論是巡查掩蓋范圍還是時(shí)效性都不能滿足現(xiàn)階段日益增長的林區(qū)人員活動的監(jiān)護(hù)巡查需要。往往實(shí)際狀況是，每天都在巡護(hù)，而因人員活動引起的火災(zāi)卻時(shí)有發(fā)生，造成這種狀況的緣由是基于人工方式林區(qū)巡護(hù)監(jiān)看主要缺點(diǎn)有，一是人的眼睛可視的范圍較小，即使通過遠(yuǎn)眺塔能夠到達(dá)的可視距離和范圍是有限的無法對大面積的林區(qū)資源實(shí)現(xiàn)觀看，二是護(hù)林員巡查的路徑所掩蓋的林區(qū)是有限的，巡查路徑和時(shí)間相對固定，而進(jìn)取林區(qū)的人或者游客無論是路徑還是時(shí)間都存在很多不確定，可能造成每天都在巡護(hù)，而因人員活動引起的火災(zāi)及林木砍伐卻時(shí)有發(fā)生的狀況。基于三道口林場存在的問題進(jìn)展分析，針對森林防火的有效的手段是能夠?qū)α謪^(qū)的資源進(jìn)展大范圍、大視野24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測，能夠?qū)ψ詣佑X察林區(qū)內(nèi)的有火或者有煙的時(shí)候自動報(bào)警，并且能夠?qū)⒒瘘c(diǎn)的位置能夠定位，通過這種方式可以解決因人工護(hù)林造成的森林防火缺乏的狀況。一種有效的解決手段是利用視頻監(jiān)控技術(shù)結(jié)合智能化的煙火識別技術(shù)，對數(shù)公里范圍內(nèi)的森林資源進(jìn)展監(jiān)測的一種方式，通過智能化的森林防火預(yù)警手段，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)看和記錄森林資源的狀況，同時(shí)由于承受了智能化的監(jiān)測機(jī)制，可以通過智能化設(shè)備自動完成對森林資源的火災(zāi)監(jiān)測和報(bào)警，關(guān)心森林防火監(jiān)測人員完成對森林資源的自動監(jiān)測，由傳統(tǒng)的人工監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓹C(jī)器自動監(jiān)測的智能化科技手段，一旦遇到火災(zāi)自動報(bào)警，準(zhǔn)時(shí)通知相關(guān)的工作人員的一種先進(jìn)合理的預(yù)警機(jī)制，承受這種預(yù)警機(jī)制可以為現(xiàn)階段森林防火預(yù)警供給一種格外有效的解決方法。通過大范圍、大24小時(shí)實(shí)時(shí)智能監(jiān)測系，可實(shí)時(shí)了解林區(qū)信息，通過視頻圖像第一時(shí)間覺察林區(qū)蟲害。2〕小范圍定點(diǎn)林區(qū)進(jìn)出口連續(xù)動態(tài)監(jiān)測三道口林場防火、防盜目前主要是以在主要路段設(shè)置檢查站對過往車輛進(jìn)展攔截檢查以及護(hù)林員巡山的方式進(jìn)展防盜，而重點(diǎn)林區(qū)的森林中有較多貴重樹木且價(jià)格昂貴，盜竊者往往因利益鋌而走險(xiǎn)在非巡護(hù)時(shí)間進(jìn)展瘋狂盜竊貴重樹木并通過人工搬運(yùn)的方式將樹木偷運(yùn)出去，從而為國家造成重大損失。所以基于傳統(tǒng)的防盜方式已不能滿足三道口林場防盜要求。針對森林資源防盜的有效手段是在林區(qū)關(guān)鍵大路部署具備車輛牌照自動抓拍的卡口監(jiān)控，通過系統(tǒng)自動抓拍進(jìn)出林區(qū)的車輛，為日后執(zhí)法供給依據(jù)，在林區(qū)內(nèi)主要人行道路設(shè)置宣傳警示抓拍設(shè)備，通過警示抓拍設(shè)自動感應(yīng)進(jìn)入林區(qū)的人，一旦覺察有人進(jìn)出林區(qū)，則設(shè)備自動播報(bào)防火防盜宣傳語，同時(shí)系統(tǒng)自動抓拍一張進(jìn)入林SD卡中或自動上傳至監(jiān)控中心，前者記錄為日后執(zhí)法供給依據(jù)，后者可實(shí)時(shí)在線防火、防盜監(jiān)測。需求分析森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)具體需求如下：一火情監(jiān)測與覺察森林防火林火識別視頻監(jiān)控或國家林火衛(wèi)星熱點(diǎn)監(jiān)測，一旦覺察火情后會自動識別火情，并把火情警報(bào)發(fā)送到森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測，系統(tǒng)會自動彈出報(bào)警，同時(shí)以發(fā)出報(bào)警信息提示值班人員。當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，來自各級防火部門對接警工單的生成、合并、核實(shí)以及統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動彈出接警工單、號碼自動帶入顯示或智能煙火識別報(bào)警系統(tǒng)自動報(bào)警，系統(tǒng)需要準(zhǔn)時(shí)把火情發(fā)生的位置信息發(fā)送到監(jiān)控人員手機(jī)上，以便于用戶準(zhǔn)時(shí)作出處理。二林火準(zhǔn)確定位在收到前端林火自動識別子系統(tǒng)傳送過來的預(yù)警信號或國家林火衛(wèi)星熱點(diǎn)監(jiān)測熱點(diǎn)坐標(biāo)后，森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)依據(jù)火情報(bào)警進(jìn)展自動運(yùn)算，得到火點(diǎn)報(bào)警的準(zhǔn)確地理位置，在地圖中準(zhǔn)時(shí)標(biāo)注出報(bào)警火點(diǎn)并定位。依據(jù)實(shí)際狀況，可指揮調(diào)度無人機(jī)或滅火隊(duì)員前往火場進(jìn)展火情偵查并進(jìn)展準(zhǔn)確定位。三進(jìn)出林區(qū)人員及車輛抓拍對進(jìn)去林區(qū)的車輛及人員進(jìn)展抓拍，實(shí)時(shí)了解進(jìn)入林區(qū)的人員及車輛。在林區(qū)發(fā)生火災(zāi)或者盜竊時(shí)，為日后執(zhí)法供給依據(jù)。四病蟲害預(yù)防治理通過衛(wèi)星圖像、無人機(jī)采集的視頻圖像、高空防火預(yù)警系統(tǒng)采集的圖像、護(hù)林員采集的圖像及林區(qū)氣象信息對將來可能發(fā)生的病蟲害進(jìn)展推想。在林區(qū)災(zāi)難發(fā)生后或者對林區(qū)可能發(fā)生的災(zāi)難進(jìn)展有效推想后，依據(jù)災(zāi)難狀況，為用戶供給防治的方法和措施。五護(hù)林員巡護(hù)及治理應(yīng)用現(xiàn)代化的科技手段治理和效勞好護(hù)林人員隊(duì)伍、監(jiān)控治理好護(hù)林設(shè)施設(shè)備、實(shí)時(shí)監(jiān)控主要林區(qū)，做到上下貫穿，監(jiān)控有力、效勞到位，實(shí)現(xiàn)護(hù)林目標(biāo)。依據(jù)三道口林場業(yè)務(wù)需求主要包括以下幾個方面：治理：自然林保護(hù)和退耕還林，植樹造林、國土綠化和封山育林監(jiān)測：森林資源調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測和統(tǒng)計(jì)三防：森林防火、防盜、森林病蟲害、鼠害的防治、檢疫、監(jiān)測、預(yù)報(bào)基于以上業(yè)務(wù)需求分析，三道口林場林業(yè)主要以防火、防盜、護(hù)林、生態(tài)監(jiān)測、業(yè)務(wù)治理等為主要目的森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。通過構(gòu)建三道口林場森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)將防火、防盜、護(hù)林、病蟲害預(yù)防治理等部署到管轄區(qū)域內(nèi)，然后借助傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)全場林業(yè)森林動態(tài)監(jiān)測，通過智能化分析業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)展會聚、分析、提煉形成決策。通過三道口林場森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)目的，首先需要對三道口林場林業(yè)防火、防盜、護(hù)林巡護(hù)、病蟲害預(yù)防治理的需求進(jìn)展深入分析，具體分析如下：隨著林區(qū)面積的不斷擴(kuò)大，給三道口林場的治理帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，傳統(tǒng)的以人工看護(hù)方式已經(jīng)不能滿足森林管護(hù)要求，需要借助先進(jìn)的信息技術(shù)在轄區(qū)內(nèi)建設(shè)“天、空、地、人”四維一體預(yù)防監(jiān)管綜合治理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防火、防盜、護(hù)林巡護(hù)、病蟲害預(yù)防治理等功能。三道口林場地處湖北省赤壁市境內(nèi)的低山丘陵區(qū)，分107國道南北兩側(cè)及長江支流陸水河?xùn)|岸。與崇陽縣桂花林管局及我市三道口鎮(zhèn)、中伙鋪鎮(zhèn)、神山鎮(zhèn)、陸水湖辦事處、茶庵嶺鎮(zhèn)、趙李橋鎮(zhèn)等六個鎮(zhèn)十八個村八十二個村民小組接壤。境內(nèi)溫順潮濕，光照充分，年降雨量1600MM，年平均氣溫16.9度,254天。全場總面積57699畝〔不含場帶村組〕，其中：生態(tài)公益林面積40351畝〔國家級19671畝，省級20680畝〕，商品林面積14647畝〔一般用材林9247畝，竹林5400畝〕，其他2701畝?；盍⒛拘?2.59m3180萬根。依據(jù)工程實(shí)際狀況，在林區(qū)內(nèi)部署智能化防火預(yù)警監(jiān)測基11站，在林區(qū)重要進(jìn)口部署車輛抓拍和人員抓拍系統(tǒng)，并為配置護(hù)林員治理系統(tǒng)和無人機(jī)等，承受適宜的傳輸方式將視頻監(jiān)控圖像及信號傳回監(jiān)控中心，依據(jù)工程實(shí)際狀況及規(guī)劃，在龍三道口林場設(shè)置監(jiān)控中心。三道口林場森林防火〔資源監(jiān)管〕“空天地人”四位一體監(jiān)測是由前端監(jiān)測與采集系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、指揮中心構(gòu)成，前端監(jiān)測與采集系統(tǒng)包含前端防火預(yù)警監(jiān)測基站、卡口監(jiān)測系統(tǒng)、護(hù)林員巡查與治理系統(tǒng)、無人機(jī)系統(tǒng)等。依據(jù)三道口林場林業(yè)特點(diǎn)結(jié)合業(yè)務(wù)需求進(jìn)展部署具體分析如下：2.1.森林資源防火監(jiān)測需求分析前端基站對于森林防火監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)是格外重要的，是實(shí)現(xiàn)林區(qū)視頻采集、林火智能識別、林火定位等森林防火預(yù)警格外重要功能的設(shè)備站點(diǎn)。由于前端基站位于野外林區(qū)內(nèi)，而且四周一般都有高大灌木林以及林區(qū)的地形地勢條件等，森林防火監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)需要考慮監(jiān)控半徑范圍、野外供電、林火火智能識別，依據(jù)地勢地形結(jié)合監(jiān)控預(yù)警的特點(diǎn)需要進(jìn)展基站選址，依據(jù)四周灌木林的高度以及所需監(jiān)控的范圍選擇修建鐵塔的高度，依據(jù)氣候條件考慮設(shè)