森林防火视频监控系统方案

xx县森林防火视频监控系统初步设计报告项目建设单位 编制日期 二一六 年 四 月项目建设单位联系人 电话 传真 电子邮件 金川县森林防火视频监控系统目录目 录第一章 项目概述11.1 项目名称11.2 建设单位11.3 项目建设目标11.4 项目建设内容1第二章 项目建设地概况32.1 项目建设地情况32.2 森林防火现状42.3 森林防火系统必要性52.4 项目建设的理念和基本原则62.5 设计依据8第三章 系统功能9第四章 系统总体设计114.1 项目设计原则114.2 项目总体拓扑图134.3 业务功能关联关系134.4 总体方案设计144.5 项目主要功能介绍164.6 系统构成184.7 系统功能27第五章 前端智能防火探测点315.1 前端系统概述315.2 探测点选址原则315.3 前端监控点概述31第六章 网络（无线）通讯以及供电子系统346.1 通讯及供电的选择346.2 通讯选择建议346.3 供电选择建议366.4 供电系统保障366.5 传输系统设计37第七章 监控指挥中心建设387.1 监控中心组成387.2 森林防火预警监控平台387.3 监控中心显示487.4 系统支撑48第八章 设备选型508.1 概述508.2 整体系统选型要求508.3 软件部分选型518.4 硬件设备选型52第九章 项目建设预算54- ii -壤塘县森林防火视频监控系统第一章 项目概述1.1 项目名称xx县森林防火视频监控系统1.2 建设单位xx县林业局1.3 项目建设目标通过实施xx县森林防火视频监控系统建设项目，进一步完善森林防火监控体系，强化林木林地资源保护，减少森林火灾损失及林业有害生物侵害，及时准确发布林区生态保护成果，有效提高科学防控和应急救灾水平，确保实现对森林火灾的“早发现、早扑救、早消灭”目标，为创建“林业生态县”、“森林生态城”保驾护航。该系统平台建设后，除应用于森林防火工作外，还涵盖林业有害生物防治、野生动植物保护、林业资源核查、退耕还林、盗砍滥伐林木、私采乱挖林地、林业案件取证等功能，同时为市社会治安、国土生态、旅游资源、矿产资源管理、环保监测等提供相关监控信息。1.4 项目建设内容项目建设内容包括前端防火探测监控系统、前端防盗报警系统、前端基础设施建设、网络信号传输系统、前端供电系统、监控指挥中心建设等部分。1.4.1 前端防火探测监控系统主要为建设前端信息采集监控站1座；主要由低照度透雾摄像机、长焦变倍镜头、红外热成像仪、前置烟火识别模块、室外高精度重载云台、室外大型护罩、野外设备控制箱等组成。1.4.2 前端防盗报警系统森林防火智能监测系统前端基站设备大多数安装在无人值守的密林深处，需要考虑设备防盗的问题，对于野外森林防火监测基站的防盗，采用具备智能分析功能的防盗摄像机来进行自动防盗报警，并采用双向语音对讲方式起到警告和威慑作用。系统主要由前端红外防盗摄像机和室外高音喇叭组成。1.4.3 前端基础设施建设为使森林防火探测系统获得一个较好的观测视角，建设牢固稳定的永久性铁塔，铁塔高度根据项目地植被情况、探测角度及信号传输需要，一般设计高度与高于周围植被58米，并根据观测角度进行适当调整。本项目中铁塔采用新建10米四角监控铁塔。1.4.4 网络信号传输系统充分考虑现场条件，能够租赁运营商线路的尽量租用，能通过光缆传输的尽量选择，最终考虑进行无线数字微波进行传输。本项目中，项目建设点位附近有运营商线路，所以考虑采用租赁运营商线路传输。1.4.5 前端供电系统远程智能视频监控系统的实施，系统供电是关键一环。供电系统的成败直接关系到整个系统的成败。本项目的供电设计采用风光互补供电方式，电池配置延时3天。1.4.6 监控指挥中心建设包括控制主机、相应平台软件、录像存储设备。第二章 项目建设地概况2.1 项目建设地情况2.1.1 地理状况xx县隶属阿坝藏族羌族自治州，地处青藏高原东南边缘，大渡河上游，位于四川西北部，东经1003110129、北纬31293241，东及东北与马尔康县、阿坝县接壤，南与金川县毗连，西部和南与甘孜州色达县，炉霍县，道孚县相望，北邻青海省班玛县，县境东西横跨89.6公里，南北纵长134.4公里。xx县地形以丘状高原为主，相间河谷平地和高山，有较大的山74座，海拔4500米以上的山峰60余座。xx县最高海拔杜拉甲格则山5178米，最低海拔2650米，县城所在地壤柯镇海拔3285米，县境中南部杜柯河流域山脉成西北东南走向，河谷深切山谷相对高度为10001500米，北面的则曲河流域地势由东向北倾斜，河谷开阔水势平缓，为丘状高原，丘谷相对高度200400米。2.1.2 气象水文情况xx县主要河流有杜柯河和则曲河两大主流，杜柯河有支流宗科、色曲、日科等40余条，另有则曲河等6条河流。杜柯河在县境内流长180公里。其它有溪沟100余条，其中，流域面积在50平方公里以上的溪沟有28条。有湖泊10个、沟432条。xx县属高原季风气候，昼夜温差大，年平均气温2.27.5，从河谷到高山，有明显的气候垂薇变化，多为小区域气候。则曲河一带和上杜柯为高山草原气候区，社柯河流域为山地气候和山地森林气候混合区。年均气温分布为南高北低，相差约28。县城壤柯镇年均气温4.8，7月最高气温29.4，最低-23.4。年平均降水量763.1毫米，中部偏多，南北略少。2.1.3 社会经济条件2008年，xx县实现全县国内生产总值27603万元，同比2007增长6%。其中：第一产业11680万元，第二产业3986万元，第三产业11937万元。2010年xx县实现国内生产总值34619万元，同比增长6.8%，其中：第一产业增加值16180万元，同比增长2.7%；第二产业增加值3588万元，同比2009年增长6.1%。2012年，xx县实现地区生产总值55971万元，同比2011年增长14.5%。农林牧业总产值完成25649万元，较2011年增长3.2%。工业增加值983万元，较2011年增长38%。2.2 森林防火现状近几年，按照“预防为主，积极消灭，防重于救，宣传到位，分级管理，职责明确”的森林防火指导思想，我局森林防火工作取得了较好的效果。但是，我们也应清醒地看到，由于森林覆盖率的提高，林区内可燃物增厚，林区群众的生产性用火增多，户外旅游探险活动增加等因素，全区的森林防火形势仍然相当严俊，应该引起我们各级政府和林业等有关部门的高度重视，以确保我区生态安全和人民生命财产的安全。长期以来我局扑火手段多以人员瞭望、人工定位、受气候、地理、人员素质等多种因素限制，并不能满足林业局发展的需求，森林防火工作一直受到党中央国务院、国家林业局和各级人民政府的高度重视，受到社会各界和新闻媒体的关注。尤其在中共中央国务院关于加快林业发展的决定颁布以来，更是把森林防火工作放到显著位置，加大了人力、财力、物力的投入。特别是国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知（国办发200433号）明确要求，加大森林防火预警建设力度，开展森林火险气象等级监测和预报工作，要做好森林火险预警监测和发布工作。国家林业局领导也在多次讲话中指出，要加快森林火险预警系统建设，提高装备、仪器科技含量，注重基础理论研究和火险预测预报应用软件的开发，逐步建立全国森林火险等级预报系统和森林火险预警（视频监控）体系。从发生森林火灾的时间上看，主要在每年冬春的草木枯黄、大风干旱季节，一旦发生山火，很难及时扑救。从查明的森林火灾事故中，起火原因全部由人为引起，其中：烧地边占46，焚香烧纸占35，吸烟占10，儿童玩火占8。森林火灾发生的地点，多数是在森林植被好，交通不便，火警不易及时发现的林区。从造成损失大，扑救时间长的森林火灾分析，除山高坡陡等自然条件外，最主要原因是火灾监测发现时间迟、火情信息传递慢、指挥调度系统不完善，导致火情不能快速有效处置造成的。对此，我公司提出了科技防火的新理念，研究决定建设xx县森林防火视频监控系统项目。2.3 森林防火系统必要性我国森林覆盖率只有全球平均水平的2/3，排在世界第139位。人均森林面积0.145公顷，不足世界人均占有量的1/4；人均森林蓄积量10.151立方米，只有世界人均占有量的1/7，保护现有的森林资源显得非常重要。森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，具有毁灭性的后果。森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。随着森林保护和林业建设的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，防火任务日益艰巨。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间能造成巨大损失的特点。因此一旦有火灾发生，必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，都将对森林火灾的扑灭具有决定性影响。为此无论国内、国外都在预防、减少和控制森林火灾方面做了大量的工作。为了贯彻“预防为主，积极扑救的方针”，真正做到早发现，早解决。采用先进技术，用高科技手段来加强森防工作，在最短的时间内作出决策和调度，从而为森林灭火赢得宝贵时间，最大限度地减少损失是森林防火管理发展的必然趋势。远红外森林防火探测系统作为森林防火的重要手段列为国家和省重点投资项目。目前全国大部分重点林区、市，都已建成或正在建设这一工程。本设计防火预警监控系统作用是承担林区森林火险的自动探测。该项目是森林防火管理的重要环节，不仅对林区自身的防火有决定性的影响，而且对整个市及全省的森林防火有重要的影响。其设计、施工、售后服务质量直接关系着项目的成功建设。因此，本系统要具有先进的技术性、操作性能和可靠的使用特性，及高度化的整体风格。本设计防火预警监控系统作用是承担林区森林火险的自动探测。该项目是森林防火管理的重要环节，不仅对林区自身的防火有决定性的影响，而且对整个全省的森林防火有重要的影响。其设计、施工、售后服务质量直接关系着项目的成功建设。因此，本系统要具有先进的技术性、操作性能和可靠的使用特性，及高度化的整体风格。系统建成后，不仅要满足常规监控系统所需求的数字云台控制功能之外，还具备林业防火探测系统所必需的，数字云台方位角度功能，便于云台监控目标方位和地理信息系统的实时定位；监控目标热点探测功能，便于对前端摄像装置所监控区域的热点信息，对发生火灾地点进行自动识别和报警功能。由于本方案包括的各个子系统功能要求都很高，因此，整个系统的设计要求非常严格，保证在今后相当长的时间内保持整个系统技术和性能上的先进水平，并具备扩展性和兼容性，以满足未来迅速发展的要求。2.4 项目建设的理念和基本原则2.4.1 设计理念始终贯彻“科学技术是第一生产力”的指导思想，合理规划、科学设计，优先保障森林重点火险区；充分利用现代高新技术成果，长短结合、优化配置；系统设计做到软件平台功能强大，硬件接口预留充足。既要满足实际需要，又要从长远着眼，建立科学的森林防火监控和调度指挥体系，提高林火管理水平，有效防御森林火灾。2.4.2 基本原则（1）坚持林业信息化建设“五个统一”的原则。坚持统一规划。就是要在统一规划指导下开展各项工作。林业信息化是一项复杂的系统工程，其内部关系相互交织，建设程序环环相扣，实际应用互联互通，整体性、系统性都很强。必须立足全局，通盘考虑，统一规划，分步实施，从基础建设向应用推进，从简单应用向主体业务应用推进，建设一个成功一个，切实发挥应有作用。 坚持统一标准。就是要使林业信息化实现互联互通、资源共享。标准不统一，就会造成林业信息的破碎化。必须统一建设标准，统一数据采集规范，统一交换模式，为实现基础平台、应用系统的互联互通奠定基础。 坚持统一制式。制式不统一，各层级、各系统之间就会存在壁垒，林业系统就无法形成完整统一的平台。林业应用软件系统，必须最大限度地统一研究开发，统一升级完善，做到上下统一，有效对接，避免同一业务用多种制式、互不兼容的软件来支撑。 坚持统一平台。建立统一平台是实现业务融合、资源共享、协调同步的重要基础。基础平台不统一，权限管理不统一，必然造成严重浪费，安全隐患增多。必须统一设计模式，统一权限管理，统一建设平台。只有在统一平台上，才能形成一个完善、规范、可控、高效的信息管理系统。 坚持统一管理。统一管理是提高效率、规范操作的重要要求。必须树立长远的观点、全局的观点、统一的观点，坚决打破行业、部门、条块的界限和封锁。林业信息化建设要做到统一项目管理，统一数据管理，最终实现数据的快速交换、高效传递，真正实现互联互通、信息资源共享，减少管理和运维成本，提高信息化建设成效。（2）科学防火，以人为本。始终贯彻“科学是第一生产力”的指导思想，把广大人民群众生命安全放在第一位，把保护一线扑救火灾人员的生命安全放在第一位，尽量减少或杜绝因森林火灾造成的人员伤亡和财产损失。（3）实事求是，突出重点。坚持实事求是原则，立足林区实际，在充分调查研究和实地勘察的基础上，突出国有林场、森林公园、旅游景区等森林重点火险区，合理规划、科学设计。（4）立足实际，开拓创新。要充分利用热成像探火、远距离及超远距离监控、森林火灾智能识别等现代高新技术成果，建立科学森林防火监测网络体系，提高林火管理水平，有效地防御森林火灾。（5）近期建设目标和长远发展相统一。要充分考虑系统的实用性和前瞻性，软件平台设计强大，硬件接口预留充足，既要满足实际需要，又要从长远着眼，切实解决森林防火监控指挥工作面临的实际问题。2.5 设计依据（1）全国森林防火“十二五计划”以及四川省森林防火“十二五计划”；（2）森林重点火险区综合治理工程项目建设标准（试行）；（3）森林防火工程技术标准（LYJ12791）；（4）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）；（5）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）；（6）安全技术防范产品管理办法国家技术监督局 公安部令第12号（7）无线局域网标准IEEE802.11；（8）中华人民共和国森林法；（9）中华人民共和国环境保护法；（10）森林防火条例；（11）森林资源非空间数据DF01-1110；（12）林业数字矢量基础地理数据标准DF01-1311；（13）林业政策法规数据标准DF01-1410；（14）林业文献资料数据标准DF01-1430；（15）中华人民共和国森林法实施条例国务院，2000年1月；（16）中华人民共和国森林防火条例国务院，2008年11月；（17）全国生态环境建设规划国务院，1999年1月；（18）国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知国办发200433号；（19）中共中央国务院关于加快林业发展的决定中发20039号；（20）国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知国办发200433号；（21）国务院办公厅关于切实加强当前森林防火工作的紧急通知 国办发明电200611号；（22）中华人民共和国无线电管理条例中华人民共和国国务院、中央军事委员会令（第128号）；（23）森林防火监控通讯工程建设规程、技术标准和政策性法规；（24）其他相关政策文件及建设标准。第三章 系统功能森林防火视频监控系统是一个以计算机网络技术为基础，将视频监控与GIS（地理信息）系统、北斗GPS（全球定位系统）系统、林火自动识别报警系统、多媒体技术结合起来的，能够实现森林火灾火情实时监控、林火自动识别、自动报警功能的信息网络系统。项目选取xx县林业局，整个网络由1个林业局森林防火视频监控中心和1个前端监控点组成。在信号传输方面，前端监控点到林业局森林防火视频监控中心的数据传输使用微波无线传输。在供电方面，采用运营商现有铁塔电力实现系统供电。（1）实时监控功能利用分布在林区山上的前端监控点，获取监控视频图像，实现全天候不间断监控。通过传输网络将视频图像及其他信息实时、同步传输到森林防火视频监控中心，实现林区火情实时监控。（2）火情自动识别报警功能通过对前端监控点采集的视频数据流进行处理，根据森林背景图像和火灾、空间几何特征、纹理特征进行比较，选择合理方式、设定报警限值，进行判决报警。（3）火点定位功能 每一监控点在系统中都有唯一的地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的监控点回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，就可实现火点定位。（4）火情短信发布功能为了能让林区防火相关部门在第一时间内得到火情信息，系统可通过手机发布平台将火点相关信息（如：经纬度、地理方位、起火时间等信息），以短信的形式发送给相关人员。（5）辅助决策功能如有火情，利用地理信息系统提供相关数据，了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物等的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案。（6）无人值守森林防火探测一体机是智能设备，具备一定的无人值守功能，是森林火灾人防功能的必要补充。当前端检测到火情信息时，根据火情定位，值班人员可及时与附近瞭望哨塔联系，从而做到火情的早发现、早扑灭。A、支持自动报警。由于森林火灾的偶发性、突发性以及蔓延迅速等特点，我们不能幻想值班人员24小时不眨眼的盯着显示器屏幕，所以我们的森林防火探测一体机具备森林火灾的识别判断能力。管理人员对森林防火预警系统进行进一步分析确认，并迅速做出应急反应。B、支持智能扫描。由于森林地域辽阔、环境复杂，普通监控的重点监管、水平扫描、花样巡航完全不能满足森林防火的需要，对森林火灾的扫描需要匀速的、无遗漏的进行扫描，同时要求避免无关区域的空扫。C、重点区域重点扫描的策略。根据林业局的实际应用不同以及绿色植被的覆盖不同，有些区域是规划中的空旷地带，有些区域是珍贵的易燃树种，结合林业局所辖区域的具体情况，对于绿色覆盖浓密的区域以及易燃树种较多的区域，编程扫描可以对该区域重点扫描，加强扫描频率，如完整扫描一圈后，重点对重点区域进行一次针对性扫描，然后再进行完整扫描；D、支持双模式报警。双模式报警是指森林防火前端探测仪具备两种以上的火灾分析探测技术，具体包括热成像远距离测温技术、可见光图像烟火识别技术。测温技术精准探测暴漏出来的可见火情，烟火识别技术探测非可视区域的火情（烟冒出来，也可以探测火苗尚未形成的火情前期）第四章 系统总体设计4.1 项目设计原则4.1.1 技术先进性原则当今科学技术发展迅速，新技术、新产品层出不穷，若花巨资建成一个几年之内就要淘汰的落后系统，对于任何建设单位都是一种极大的浪费，也会影响到信息指挥体系与森林防火系统的正常运行。所以该项目的建设将系统和设备的技术先进性放在非常重要的地位：（1）采用先进的技术设计。以开放式、网络分布式来主导系统设计和开发，全面满足作为“性能可靠 快捷高效”的一个森林防火信息化建设系统的基本要求。 （2）具有充分的扩展能力。为未来指挥中心系统平台、监控平台、监测与森林防火通信系统发展的需要留有充分的余地，尽最大可能在规模上满足将来相当长的时间内的扩充需要。 （3）注重技术性能上的前瞻性。要确保系统在未来较长的年限内充分发挥功能，为现代化森林防火信息指挥系统提供可靠的保障。4.1.2 稳定可靠性原则稳定可靠性是系统设计中的关键。为此应主要考虑以下几点：（1）严格遵循国际国内有关标准，充分考虑技术和设备的成熟性 。（2）采取模块化、集散型、分布式系统构造和控制方式，从系统设计的结构形式和控制方式的角度来提高系统整体的可靠性 。（3）充分考虑系统自身运行的安全、信息传递的安全和保密性，确保有关数据的安全。4.1.3 开放性原则开放性是系统集成的关键因素，根据国际信息技术发展的潮流，集成系统设计必须遵循“开放式”的原则。所谓“开放式”，实质上是要求解决不同系统和产品之间的接口和协议的标准化和兼容性，以保证它们之间具备“相互操作性”。（1）在系统设计和设备选型上采用开放的技术标准，避免系统互联或扩展的障碍。（2）采用标准化的设计，选择标准化的产品，便于备件储备和互换。（3）充分考虑系统及其设备的兼容性。系统和设备在横向上应具备广泛的兼容性，一方面能兼容多种主流品牌、协议、厂家的不同或相同的设备，便于广泛利用先进的技术和设备进行系统扩充和升级，另一方面能在通讯协议上广泛兼容相关的电子系统，以便所有系统无缝地集成为一个先进的一体化系统。4.1.4 操作简单性原则只有方便的系统才是实用的系统，才能提高工作效率，实现系统的功能目标，降低人力成本和维护成本。考虑了如下几点：（1）在确保系统高性能、高质量的基础上，在系统结构上采用方便性设计，在设备选型上选择操作简便的设备，着重系统的智能化和自动化。（2）系统及其设备要易学易用，真正做到学用方便、使用方便、维护方便。一般管理人员经过简单培训，即可上岗值班，操作、复核和处理各种情况和事件。（3）便于监控指挥及森林防火系统参与者的使用，便于他们参与林火监控及应急指挥的活动，使用简便，一目了然，使参与者能充分运用系统的各种功能。4.1.5 功能适用性原则稳定可靠性、先进性与操作简单性往往难以调和，可靠不一定方便，先进意味着价高，物超所值也难免力所不能及，面对相互有一定程度矛盾的目标，应以是否适用于xx县森林防火监控指挥系统。（1）科学合理，全面综合评估该系统的地位、影响、功能、安全要求等诸多因素，排除与之显著冲突的设计和设备，以量体裁衣的方式做出针对性的系统设计和设备选型，以满足视频监控、信息传递、预警分析、辅助决策、指挥调度等各方面要求。（2）选择性能价格比最佳的产品和系统。高科技现代化时代，衡量适用性的最重要的标准之一是性能价格比，性能价格比差的系统决不会适应该系统。（3）从实际出发，突出实用功能，不追求不必要的高档和豪华，去掉“华而不实”的无用功能，降低总体投资，求得先进性与经济性的完美统一。4.2 项目总体拓扑图4.3 业务功能关联关系（1）森林防火视频监控系统图像可实时显示在xx县林业局森林防火监控指挥中心大屏幕显示系统上，并通过中央控制系统任意切换，实现资源共享。（2）由于森林防火视频监控系统是一个实时监测系统，监测范围广、定位准确度高、可以在第一时间发现森林火情，为实现“打早、打小、打了”目标打下了坚实基础；同时还可监测森林生长状况、森林资源分布情况、林内人员活动情况等。（3）一旦发现森林火情，结合地理信息系统，可迅速查出火情发生的地理位置，及时掌握火情所在地的自然环境、森林资源等情况，从而迅速判断火情可能产生的危害程度，根据森林火险预警监测系统提供的实时的小区域的气象信息，包括风速风向等火险信息，为制定科学、合理的处置方案提供依据。全方位地对森林火灾进行扑救指挥，根据火情可能产生危害程度的大小，结合森林火险预警监测系统野外火源管理网络和森林防火通信系统网络，可以直接将扑火指令通知现场指挥员或相关扑火队进行处置，以达到快速消除火灾隐患的目的。（4）存储资料，总结经验。由于系统可以对森林火灾的发生、发展、蔓延情况进行连续的跟踪监测并进行全过程摄像存储，能够实时掌握整个火场动态，对火灾的扑救进行立体式全方位的指挥；同时便于总结经验，调查火灾起因，查找肇事者。（5）利用系统及时进行火灾损失评估。森林火灾扑灭后，要进行火灾损失评估，结合地理信息系统和监控系统可进行过火面积、受害面积等因子进行初步评估，从而节省大量人力、物力。4.4 总体方案设计森林防火视频监控系统是一个森林防火数字化、网络化工程，它以森林现场图像采集为中心，以森林防火通信系统为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、通信网络技术、计算机软件技术等综合应用于森林防火监控工作中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林，把大面积的森林场景图像实时传输到森林防火指挥中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控。火情的早期发现、早期预警都是减少损失的重要手段。无论采用何种技术解决森林防火预警问题，所面临的第一个问题就是早期发现、早期预警问题，也是评价森林防火预警解决方案优劣的一个最为关键的技术指标。总之，发现的越早，定位越精确就越有时间控制及扑灭火灾。项目建设范围为xx县林业局施业区，建设内容包括视频监控系统建设、信息数据网桥传输系统，监测控制中心建设。系统建设要求能够实现xx县林业局林区的视频监控、防火、指挥的统一部署。4.4.1 方案设计重点目前常见的人工巡护、飞机巡航、卫星遥感等技术手段都存在非监视周期过长、成本高、管理较困难等问题。视频监控技术的采用，使得非监视周期大大缩短。视频监控解决方案一般在高点，如瞭望塔部署视频监控摄像头，采用云台进行360自动扫描。设计中需要重点解决下列问题：（1）云台设备云台盲点问题，云台采用往复转动的工作方式，目前国内森林防火项目中使用的云台由于工作原理和应用目标的限制，存在不同大小的盲点，常见的云台水平扫描范围为0-330、0-355，存在5-30盲点，而垂直变化范围为+5-5；云台巡航速度问题，都是为城市安防监控设计的，定位精度低，不需要较高的转速，一般林区覆盖扫描，平均需要4-8个条带的扫描完成，总时间超过30分钟。同时这些云台的正常工作状态是静止不动的，成本较低，经常转动使用寿命急剧缩短，连续工作时间3-6个月，并且也不支持俯仰角、方位角的计算。鉴于上述问题，采用水平扫描范围为360连续旋转，垂直扫描范围为-45-+45；，工作状态为巡航转动，平均寿命为5年的球形云台设备或T形云台。（2）识别精度目前森林防火预警系统产品大多采用了可见光烟火识别算法，识别精度低，识别方式单一，无法满足火情尽早尽快发现的目标。要解决识别精度低的问题，需要采用双火情识别模块，可实现火最低22像素点的火情报警，烟最低10*10像素点的火情报警；要解决识别率问题，需要采用的系统提供红外、可见光相互补充、其他监测点确认等多种确认判别方式，以及重点区域覆盖搜索巡航模式，识别率远大于其他现有烟火识别系统。森林防火视频预警产品，多采用可见光或红外单镜头设备监控方式。由各自特点决定，单独使用时较难完成发现森林火情需求。为确保系统能全天时完成森林防火监测与预警，要求采用可见光与红外热像仪融合使用、优势互补，配备红外与可见光双识别引擎前置技术，对烟火进行全天时交叉确认识别，有效提高了烟火识别准确度，真正实现了全天时不间断监控。本工程在xx县林业局布设远程红外可见光一体的视频摄像头，建设网络传输视频监控系统，本次工程布设1个瞭望塔监控点，布设于项目区重点防火区域，瞭望塔所有的信息通过无线网络回传回指挥中心。整个系统集视频监控、通信及计算机等软硬件技术为一体，可为林区的林火扑救提供高新技术支撑，从而对森林火灾扑救决策的科学发展起到良好的示范带动作用。4.4.2 前端视频监控系统布局森林防火监测预警系统基于企业级架构设计，具备可视化的监测和预警功能、丰富的智能模型分析工具、高效的综合防火调度和防火指挥平台，能够全面提升森林火险信息采集、管理和智能分析能力，为火险的扑救提供科学决策的平台支持。监控塔点位选址是决定整个系统建设成败的决定性因素，森林防火监控点位选择遵循以下原则，进行现场选点结合GIS图层分析，综合考虑选择取舍，相互兼顾。（1）建立研究区域数字高程模型，运用地理信息系统的空间分析方法对其进行一系列处理，填充洼地、提取潜在山顶点、剔除边界点和内侧区域中不适合布设视频监控点的点；然后综合本研究提出的视频监控点的选址原则采用人机交互的方式从研究区域的外层向内部逐步蔓延选点，对确立的方案中的所有监控点进行可视域分析和结果统计；最后通过本研究建立的森林防火视频监控布局评价指标体系对确立的布局方案进行评价，判断该布局方案的优劣；（2）选取点位应最大限度的有利于观测林火多发区或易发区，最大限度的控制人员活动区或林地与耕地的结合区；（3）设备安装点位的选择必须保证信号能够通过有线方式（首选）或无线方式连接到林业局的指挥中心；（4）考虑到山区建设铁塔的难度和建设成本，安装点的选择尽量利用现有的监控制高点，信号塔或者森林防火了望塔；（5）点位的选择尽量在可以直视信号传输站，应尽量避免采用中继方式。如果必须采用中继方式传送时，中继总次数不得超过4次，否则信号传输的延时难以接受。4.5 项目主要功能介绍（1）前端图像采集系统采用高清视频和热成像相结合的双镜头监控设备。前端视频监控站采用200万高清网络摄像机，和500mm以上长焦变倍透雾镜头，图像更加清晰、细腻，相比传统的监控摄像机，画面清晰度提高了35倍。利用数字网络云台，还可以实现左右360度上下45度自动巡航，近的能看清树叶上的虫子种类，远的能看到10公里外燃烧的火灾现场。同时配备热成像夜视仪，热成像视频还可以在热源高于地表温度的情况下看清一切热源，并可进行录像和图像抓拍。彻底解决原先监控夜晚和大雾天气无法观看的弊端，实现真正意义上的24小时不间断监控。（2）前端基站防盗和广播喊话功能在前端监控铁塔上安装了功放、喇叭、防盗探测器、警号等，当无关人员进入铁塔警戒区域内时，前端就会发出报警，同时前端镜头就会自动对准相关人员进行拍照留证，值班员在指挥中心可通过远程网络进行实时讲话，劝其离开，避免造成损失。（3）火情自动识别报警和定位功能利用智能烟火识别和热成像探火技术相结合，能对火情进行自动分析和报警，不论白天黑夜、晴天或雾霾天气，在监控站10公里监测范围内发现火源，就会在森林防火指挥中心平台发出报警。同时利用前端网络数字云台旋转角度、焦距、位置等，准确测定火点发生的方位和距离，在电子地图上，自动将火点定位，准确标出火点位置。（4）森林防火指挥调度功能发生火灾后:一是在森林防火指挥决策系统里，可及时查询火场周边重点保护资源、森林资源和扑救资源（如储备库、消防队、扑火路径等），实时接入固定监控视频，直接了解火场情况；二是根据火灾蔓延情况，及时启动扑火预案，落实前指设置、兵力调度、模拟扑火路径等；三是通过无线对讲设备、便携式单兵、车载设备等，将扑救指令第一时间传达给前线指挥部和扑火人员，为扑救指挥提供科学依据。（5）信号传输。本次项目建设受现场环境的局限，采用300M高带宽的电信级微波传输基站将前端监控画面实时传输至中心。在前端微波传输链路设计中，原则上能够采用有线传输的尽量采用有线传输，通过微波设备，根据传输距离及中间遮挡物的情况，设计相应的信号中继塔。（6）电力供给系统本次项目建设前端点位的供电，原则上采用就近供电，实在无法通过就近供电的点位，可通过风光互补发电系统解决供电情况。为保证风光互补发电系统的稳定性，风机采用轴向风机，电池组采用耐低温的胶体电池，并且电池组可采用埋地处理或设置牢固的电池房存放。（7）林业系统扩展功能。利用森林资源清查数据，为野生动植物保护、林权林地、林木管理、森林病虫害防治、退耕还林、林业资源核查提供便利条件；充分利用互联网资源，通过流媒体服务器对外发布，各级领导和政府部门凭权限对相关视频和数据进行实时访问。（8）森林病虫害监测预报功能在林区范围依托前端基站建立森林病虫害监测点，对林区树种病虫害的发生情况进行时时监测。并通过前端监测设备采集时时数据通过该系统传到指挥中心进行研判和分析对外发布和预警。（9）综合服务功能除广泛应用于林业工作外，同时为社会治安、国土生态、旅游资源、矿产资源管理、环境监测等提供相关监测信息，还可以预留端口接入其他部门监测设备进入该系统。既节约投资，又实现资源共享4.6 系统构成4.6.1 视频采集系统视频采集系统是重点火险区视频监控系统的眼睛，通过对林区环境的视频采集完成系统判别信号的输入，最终通过系统完成森林火情的判别。视频采集子系统主要由两个部分组成：一部分是全局区域视频采集，另一部分是塔下区域补盲视频采集。系统由可见光识别系统、红外识别系统、运动补偿模块、电子稳像模块、动力与防护系统组成，完成视频信息采集任务，为后续处理系统提供清晰、稳定的视频图像资料，并且能够实现360度全覆盖，能够精确确定俯仰角、方位角等技术参数，能够实现多种速度的水平、俯仰动作。全局区域视频采集系统主要设备包括：云台、可见光摄像机、红外热像仪、位置编码器和电控板卡等。云台水平转动机构固定在瞭望塔上，垂直转动机构固定在水平转动机构上。整个云台在运行时通过水平转动机构转动实现水平转动，通过垂直机构的转动实现视频采集设备的俯仰转动。云台可实现360度全方位巡航和多种速度的水平、俯仰动作，并精确确定俯仰角、方位角等技术指标。红外热像仪用于红外图像的视频信息采集任务，为后续图像处理系统提供清晰、稳定的视频图像资料。利用这个波段成像，一方面可以形成视频供用户观察，另一方面将数据提供给信息融合系统进行火灾告警、数据同步等处理。4.6.2 火情搜索系统系统具有较高的图像处理能力，能够实现同步实时跟踪火情搜索；能够控制视频采集系统，拉近图像，对火情发生区域进行全覆盖扫描；能够实现红外与可见光的互补判别，并且具备稳像、去噪、增强等视频处理能力，以提升火情搜索的效率；支持判别阀值等参数的灵活设置，以适应不同环境、季节的需要。烟火识别引擎分为可见光烟火识别引擎和红外烟火识别引擎二种，采用动态巡航图像智能烟雾识别算法，对视频采集系统采集的可见光和红外图像进行分析，对火情进行报警。4.6.3 基础设施系统实现前端系统与后端指挥中心系统的互联互通、安全防护等职能的基础辅助系统。包括智能电控子系统、网络智能化子系统、基站安防子系统、基站供电子系统。（1）基础铁塔为使森林防火探测系统获得一个较好的观测视角，建设牢固稳定的永久性铁塔，铁塔高度根据项目地植被情况、探测角度及信号传输需要，一般设计高度与高于周围植被58米，并根据观测角度进行适当调整。本项目中铁塔采用运营商铁塔租赁。（2）网络传输系统根据项目地实际情况，原则选用光纤进行传输，考虑山区内施工难度，在短距离内可采用光纤传输，长距离选用运营商专线或通过无线微波传输。在本次设计中，采用运营商专线进行传输。（3）基站安防子系统采用多重物理隔离入侵监测、可见光实时入侵监测及红外幕帘入侵监测等多重报警联动的方式作为防火基站安防的保障基础，通过与森林防火预警系统平台的整合最终实现了森林防火基站的安全运营。可见光实时入侵监测：在塔上入口处架设监控摄像机，监控摄像机724小时启用实时录制功能并将录像远程存储。监控摄像机监控范围包括塔下所有入口的信息状态，并可根据指令信息进行转动和调焦等功能。（4）基站供电子系统远程智能视频监控系统的实施，系统供电是关键一环。供电系统的成败直接关系到整个系统的成败。本项目的供电设计采用风光互补系统实现前端设备供电，供电稳定，后续维护成本低。4.6.4 火情鉴别系统火情鉴别系统是各前端火情搜索系统的中枢管理系统，对各个前端视频采集系统的巡航模式、火情搜索系统的阀值参数进行调整；维护管理噪点，对前端火情报警信息进行核对，滤出噪点；协调多个前端系统对同一火情进行核对、确认、报警。（1）搜索模式控制三种搜索模式：云台匀速转动搜索模式、云台步进搜索模式、重点区域覆盖高精度搜索模式。系统提供前两种搜索模式为日常巡航模式，实际部署时用户可自行人工设定以选用何种工作模式；第三种模式为协同火情搜索模式，当某一前端回馈的视频中可能存在火情时，系统调度对火情可视的前端进行覆盖高精度搜索。（2）报警策略管理1）协同报警红外和可见光联动检测。当红外发现可疑火情时，首先计算得到当前火情发生地点所在的方位角和俯仰角，确定火情的面积大小，并据此计算出足够确认火情的可见光视场大小（分为水平视场和垂直视场）。随后驱动可见光，进行视场变化，将点位置移至可见光视域的中心，并且进行自动对焦，当图像足够清晰之后，通过可见光进一步确认是否发生火情。当可见光发现可疑火情时，采用同样的原理，驱动红外进行火情确认。协同报警是红外和可见光都确认发现火情后，系统自动发出报警信号。协同报警是精度比较高的一种报警策略，但是由于需要红外搜索系统和可见光搜索系统同时确认，消耗的时间和系统开销比较大。2）协同互补报警与协同报警类似，当红外发现可疑火情时，驱动高清可见光分析是否能排除误报（如烟囱、厨房灶火、太阳等），如确认为非林火则解除报警，不能排除依然报警；反之高清可见光发现可疑火情时，驱动热成像分析是否能排除为误报，如不能排除依然报警；总之协同互补报警要求在不提高误报率的条件下，尽量降低误报率。3）可见光报警可见光报警是指只要可见光搜索系统发现火情，发送结果给红外对火情进行确认。即使红外图形搜索系统检测未发现火情，系统也自动发出报警信号报警。4）红外报警红外报警是指只要红外图形搜索系统发现火情，发送结果给可见光搜索系统确认后，可见光搜索系统未发现火情，系统也自动报警。5）单一报警任何一种突发火情搜索方式发现火情，无论另外一种方式确认的结果如何，系统都自动进行报警。6）报警信息上报报警上报是发送报警信号到本级和上级指控中心监控平台，并发出报警警告，驱动前端监控设备自动对火情发生区域进行录像。7）工作模式切换能够实现自动无缝的昼夜检测算法切换。夜间和白天采用不同的工作模式和不同的算法参数，以实现更加精确的火情检测。前端设备在夜间和白天的工作环境发生了很大改变，夜间可见光少，不能清晰地拍摄图片，所以夜间需要更多的侧重红外监控；白天可见光充足，工作模式侧重可见光搜索，用红外搜索辅助。8）火情精确定位根据云台的位置和搜索路径进行初步的火情发生地点定位，并获取火情发生点的方位角、俯仰角、水平视场角、垂直视场角、监控点经纬度，同报警一起上报，便于 GIS 平台进行精细的定位。9）可屏蔽区域管理这里屏蔽区域既可以在系统安装阶段进行人工标定配置，也可以在系统运行过程中动态添加和删除。特别是系统能够根据报警结果，快速动态添加屏蔽区域。当一个报警火情发生后，系统会把报警信息发送到监控端进行人工确认，人工确认过程中，可以选定报警区域，并选择是否添加为一个报警屏蔽点。如果选择添加，则自动添加到报警屏蔽集合中。10）图像接收以及解码接收前端设备发送的图像数据，并进行解码。为了加快图像数据的传输效率，前端设备系统自动将图像数据进行压缩。本级系统不能直接使用接收到的数据，需要对数据进行解码。本系统采用国内领先的图像压缩解码算法，对图像的压缩率明显提高，增强了图像传输率，保证了图形画面的实时性。11）报警录像当有报警发生时，需要记录报警发生的信息（包括时间和位置），并和录像文件同步。系统发出报警时前端监控设备开始对火情区域录像，同时系统将报警发生的开始时间、相关地点、用户对报警的反应等记录到录像的基本信息中。12） GIS通讯A、 定位接口在火情鉴别系统发现事警后，将报警设备的水平角、俯仰角等信息传给 GIS系统，由GIS计算后得出事警点的经纬度坐标。B、 反向定位接口火情鉴别系统将地点的经纬度坐标传给GIS系统，GIS系统计算在该坐标范围内，哪些监控台可以看到该地点，得出所有的监控台设备列表。C、 前端安装信息接口向 GIS 系统开发前端安装信息接口，包括前端名称、经纬度、海拔、正北角度和监控半径。D、 火情处理接口在鉴别系统确认、取消火情报警时，将火情的确认与取消的信息传给GIS系统，GIS系统在地图上显示地点的坐标，并将地图放大到适当的位置；当火情取消时，GIS系统把地图上的地点取消，恢复成默认状态。E、 GIS联动鉴别系统发现事警后，将监控点的方位角、俯仰角、水平视场角、垂直视场角等参数传给GIS系统，由GIS系统计算搜索对火情点存在可视的其它监控点，并计算每个可视监控点的俯仰角和方位角，反馈到通信与控制系统，由通信与控制系统调度这些监控点进行重点区域监测。4.6.5 通信与控制系统负责各前端系统控制与通信管理，负责上下级系统的协调，是整个系统的枢纽。主要完成设备管理、通信与服务管理、信息同步、上下级协同管理、视频调度管理、以及指控终端管理。调度多个前端对单一位置进行确认。（1）前端设备管理最底层的通信与控制系统需要接入不少于 1个前端，最大不超过6400个前端。包括以下功能：1）设备添加设备管理人员拥有此功能的操作权限。设备添加是将新安装设备的基本信息添加到系统的设备管理表中。2）设备工作管理前端设备连接状态检测：系统检查前端设备的连接状态。设备正常与否，系统用不同的图标加以区分。前端设备状态读取：定时读取前端设备状态，包括设备自检状态、云台角度、摄像头视场角等。3）接收设备状态反馈接收设备状态反馈是用户通过通信控制系统发送读取前端设备状态命令，前端设备接收命令后，将当前的设备状态包括方位角、俯仰角、焦距等运行参数统一发送给通信控制系统。命令发送存在延时的状况下，以发送命令的时间为准而不是设备接收命令的时间。4）设备状态上报向上级客户端反馈前端的状态，最底层通信与控制系统能够存储本级所有前端和服务器的状态，在这些状态发生改变后，向上级通信与控制系统发送。非最底层通信与控制系统仅需要保存前端设备列表和录像服务器接口映射列表和在线状态，以及下级通信服务器列表和工作状态。5）本级以及下级服务器状态维护本级的通信与控制系统启动后，本级服务器会在通信与控制系统上注册，通信与控制系统维护各个服务器的状态信息，包括是否连接、是否工作正常等，同时下级的通信与控制系统会在本级的通信与控制系统上注册，注册内容包括：下级的通信与控制系统配置信息、所有下级的各服务器状态信息以及所有下级管辖范围内的前端在线状态等，当其中之一发生变化后，都需要通知上级。（2）协同管理1）上下级协同上下级协同是不同的通信控制系统协同一致完成系统用户的某一目标。上下级协同可以是下级系统通过申请控制上级系统设备进行合作，也可以是上级系统直接调用下级系统设备进行合作，或者是同一级别系统间相互调用资源进行合作。2）前端设备联动前端设备联动是用户对某一问题区域进行监控时，单独一个前端的监控设备由于地理位置环境的限制，多个前端监控设备更详尽清晰的了解重点区域的情况，用户可以根据当前前端设备的地理信息，调动对当前重点观察地理位置可视的所有前端设备，同时对问题区域进行监控，使用户从全方位的各种不同角度对区域进行观察。3）冲突检测及处理用户所有的控制命令会汇集到通信与控制系统，包括录像、显示和控制命令，当这些命令冲突的时候，由通信与控制系统处理冲突。系统提供独占功能，当用户进行某项操作不想受到干扰时，可以申请获得设备的独占权，这时只有该用户能对设备进行操作，其它用户再操作时，系统会提示有用户正在使用该设备，需等待该用户释放控制权。如果该用户30分钟内没有进行设备操作，系统自动收回控制权，其它用户可以正常操作该设备。 超时时间根据系统需要，可在数据库中灵活配置。4）控制命令转发接收本级客户端和上级通信与控制系统的控制命令，完成前端控制。如果本级不是最底层，那么通信与控制系统需要查找前端所在的下级，向该下级转发该控制命令，设备控制命令的反馈信息按照路径反向传递。如果本级是最下级，则调用第三方视频管理服务器的接口交互控制命令。（3）通讯管理通讯管理负责对上下级系统间协议的处理、传输文件协议的处理。系统之间采用的通讯协议会有差别，通讯管理是对使用不同通讯协议的系统之间协调通信传输，将不同的通讯协议转换为同一类型的通讯协议，保证系统间的信息传输。（4）报警服务1）火情报警管理发生火情后生成的报警。 在火情报警产生后，应该通知录像服务器开始录像和抓拍，通信与控制系统能自动将报警信息、设备状态信息、录像文件和报警图片等关联起来，形成丰富的火情报警信息，还原报警产生时的系统环境；智能火情搜索服务器上报的报警信息还需要经过人工确认，方可向上级汇报。当到达时间阀值后，下级仍然未进行人工确认，则自动向上级报警，直至最高级别。按照火情严重程度定义多种火情级别，不同级别的火情报警策略不同。2）入侵报警管理接收监控球机的报警信息，如有人非法入侵瞭望塔（前端）。同第一类报警处理策略相同。入侵报警发生时，立刻开始录像，便于事后追查。3）设备报警管理设备报警是前端设备出现状况，如设备温度过高、设备发生故障等情况时，自动发送报警信号，以提醒用户。（5）日志管理生成用户登录日志、用户操作日志、设备状态日志、报警日志等，在相应火情发生后，记录这些火情发生的名称、内容和时间等信息，将这些信息存在本级数据库，前端设备的状态信息仅保存在最底层通信与控制系统中。按照级别树，上级可以查询下级的各种日志。1）登陆日志登陆日志是记录用户登陆的基本信息。用户登陆系统，系统自动为用户生成一个登陆信息日志，包括用户登陆的ID、用户名、时间、登录次数，对登陆用户认证所属模块、登陆是否成功，系统将以上信息保存到数据库。2）用户操作日志用户操作日志是记录用户对系统进行操作的记录日志。用户成功登陆系统后，需要对系统进行操作。为了确保系统的安全性，对用户的每一个操作，系统自动将用户的动作记录操作日志中。3）报警日志报警日志是当本级通信控制系统发生报警时对报警内容进行的记录。报警分为设备报警、突发火情报警、入侵报警。设备报警是前端设备出现状况，自动发送报警信号提醒用户。4.6.6 视频存储、点播系统监控系统的辅助配套系统，完成视频信息的自动存储、点播功能。视频编码器安放在设备箱内，用于实时音视频信号的编码压缩，并封装为IP数据包，通过IP网络传送到指定的目的地址，具有音视频处理能力。支持H.264、MJPEG、MPEG4、MPEG2等多种图像压缩格式。红外图像分辨率达720576，高清可见光分辨率达1920*1080，支持IP网络传输，支持点对点的单播和点对多点的组播传输方式。4.6.7 综合管理系统综合管理系统采用业界主流的分层数据管理模式对基础地理数据和相关数据进行严格的管理，即将不同类别的数据存储到不同图层，方便当用户寻找某一地理目标时可以加速定位其位置，用户可以批量修改某一类型的地理目标（例如一个镇内的所有河流）；同时也保证了同一类型数据的存储容量可以保存更多更详细信息。同时，针对森林突发火情的实时监控，通过不同的算法与程序应用来满足业务单位对森林突发火情工作中的各种需要。4.6.8 指挥控制系统指挥控制子系统分为上级子系统及下级子系统。每个子系统根据用户的角色不同，授予不同功能操作权限，每个子系统的功能差别及用户角色在描述每个功能时，逐一单独说明，为了便于描述，指挥控制子系统简称为“指控系统”。为了