一、森林防火行業(yè)現(xiàn)狀
　　
　　森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)害之一，年年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和性的環(huán)境污染。森林火災(zāi)具有突發(fā)性,災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性,短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。
　　
　　2016年5月3日加拿大西部艾伯塔省迎來zui有災(zāi)難性的一場(chǎng)火災(zāi)，小城麥克暮瑞堡遭猛烈野火侵襲，10萬居民緊急撤離，加拿大保險(xiǎn)和銀行金融機(jī)構(gòu)初步認(rèn)為，火災(zāi)可能造成90億加元（約合455億元人民幣）經(jīng)濟(jì)損失，可能成為加拿大歷*損失zui為慘重的自然災(zāi)害。

 

　　加拿大森林大火航拍圖
　　
　　俄羅斯一度表示愿意處理幫助加拿大滅火，可沒等加拿大森林火災(zāi)熄滅，11日，俄羅斯境內(nèi)也發(fā)生了一宗森林火災(zāi)，并且規(guī)模更大，燒毀森林面積達(dá)100萬公頃，是加拿大森林大火燒毀面積的5倍，多個(gè)地區(qū)已進(jìn)入森林火災(zāi)防控緊急狀態(tài)。這次森林火災(zāi)或?yàn)槎砹_斯造成3000億美元（約合20000億元人民幣）的損失。
　　
　　據(jù)國(guó)家*統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年平均發(fā)生森林火災(zāi)約1萬多次，燒毀森林面積約占全國(guó)森林面積的5～8%。森林火災(zāi)的突發(fā)性、隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)可造成巨大損失，因此迅速發(fā)現(xiàn)和撲滅林火，就成為了森林防火的重中之重。
　　
　　因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時(shí)，決策是否得當(dāng)，重要原因都取決于對(duì)林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。為此國(guó)內(nèi)外都在為預(yù)防,減少和控制森林火災(zāi)而努力。為了早日實(shí)現(xiàn)森林防火工作的規(guī)范化,科學(xué)化,信息化，貫徹“預(yù)防為主，積極撲救的方針”，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。
　　
　　二、森林防火需求
　　
　　森林火災(zāi)是森林的三大災(zāi)害之一，以《森林法》《森林防火條例》《全國(guó)森林防火發(fā)展規(guī)劃》等法規(guī)為指導(dǎo)，預(yù)防森林火災(zāi)，是實(shí)現(xiàn)森林資源增長(zhǎng)的保障，是發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)，建設(shè)生態(tài)林業(yè)的重要舉措。
　　
　　林業(yè)在防火工作方面面臨著“五難局面”：
　　
　　1、林業(yè)火險(xiǎn)預(yù)警預(yù)測(cè)科技含量不高。
　　
　　2、基層設(shè)施薄弱。
　　
　　3、及時(shí)發(fā)現(xiàn)案情難、及時(shí)組織撲救難。
　　
　　4、現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度難。
　　
　　5、監(jiān)管部門各設(shè)平臺(tái)，缺乏一體化監(jiān)管模式，林業(yè)資源共享難。
　　
　　1）發(fā)生森林火災(zāi)必須具備的條件：

 

　　
　　1、可燃物（包括樹木、草灌等植物）是發(fā)生森林火災(zāi)的物資基礎(chǔ)；
　　
　　2、火險(xiǎn)天氣是發(fā)生火災(zāi)的重要條件；
　　
　　3、火源是發(fā)生森林火災(zāi)的主導(dǎo)因素。
　　
　　以上三個(gè)條件缺少一個(gè)，森林火災(zāi)便不會(huì)發(fā)生。大量的事實(shí)說明森林火災(zāi)是可以預(yù)防的，可燃物和火源可以進(jìn)行人為控制，而火險(xiǎn)天氣也可進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)來進(jìn)行防范，進(jìn)而減少損失和傷害。
　　
　　2）預(yù)防措施：
　　
　　針對(duì)以上三個(gè)條件，有必要建立智能化的森林火險(xiǎn)綜合管理系統(tǒng)，彌補(bǔ)人工防范的不足，采取有效的手段能夠?qū)α謪^(qū)進(jìn)行大范圍、大視野的全天候24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)林區(qū)火源并自動(dòng)報(bào)警，并且能夠?qū)⒒瘘c(diǎn)的位置準(zhǔn)確定位和實(shí)時(shí)觀看現(xiàn)場(chǎng)視頻。
　　
　　傳統(tǒng)的森林防火及林業(yè)資源管理預(yù)警系統(tǒng)通常誤報(bào)很高，而且對(duì)一些早期的特殊防火預(yù)警監(jiān)測(cè)不到位，比如說地?zé)崮艿膯栴}，光學(xué)幻影和類似煙霧的飛行物等問題。
　　
　　該方案專為森林防火監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配備高性能測(cè)溫型紅外熱成像模組和高清可見光攝像機(jī)模組，搭載360°高速數(shù)字云臺(tái)，內(nèi)嵌火情識(shí)別模塊，采用*算法，對(duì)原始測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，僅用75mm鏡頭，就能監(jiān)測(cè)5公里處1米×2米的木質(zhì)火源，避免了以往采用純視頻分析算法的缺陷。該產(chǎn)品通過網(wǎng)絡(luò)輸出火警數(shù)據(jù)、白光圖像和熱圖像等，支持主流圖像編碼格式。
　　
　　三、森林火災(zāi)視頻監(jiān)控方案
　　
　　1）設(shè)計(jì)規(guī)范
　　
　　根據(jù)國(guó)家有關(guān)法規(guī)的要求，以及我們多年認(rèn)真研究、分析設(shè)計(jì)本系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)具有性能*、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，而且該系統(tǒng)具有方便擴(kuò)展、與其它信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接的能力。為實(shí)現(xiàn)森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)的可視化管理奠定了基礎(chǔ)。
　　
　　依據(jù)的相關(guān)規(guī)范包括：

　　2）設(shè)計(jì)原則
　　
　　1、*性原則
　　
　　系統(tǒng)應(yīng)充分考慮科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)用國(guó)內(nèi)外業(yè)界較*和標(biāo)準(zhǔn)的主流技術(shù)來保證智能化系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)；采用“現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息科技”智能化相結(jié)合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)可以方便靈活地在處理能力、系統(tǒng)容量、功能點(diǎn)等方面進(jìn)行擴(kuò)充和升級(jí)換代，從而確保系統(tǒng)可以支撐未來一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形勢(shì)和業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。
　　
　　使用無線傳輸設(shè)備，沒有布線的煩惱，不破壞原有環(huán)境設(shè)施，施工周期短，性價(jià)比高，且擴(kuò)充性強(qiáng)，只要增加或減少被監(jiān)控點(diǎn)的無線橋接器，就可以完成被監(jiān)控點(diǎn)的增加或減少。
　　
　　模擬監(jiān)控、有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控、無線數(shù)字監(jiān)控對(duì)比：

 

　　

　　
　　森林防火一般攝像機(jī)和高清智能一體化攝像機(jī)對(duì)比：
　　
　　前端采集系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

前端采集系統(tǒng)	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
紅外攝像機(jī)	監(jiān)控視場(chǎng)角度較大，設(shè)備成本低	可監(jiān)控距離短無法大范圍監(jiān)控、紅暴現(xiàn)象、紅外燈板發(fā)熱較大導(dǎo)致壽命不長(zhǎng)
激光夜視攝像機(jī)	可監(jiān)控距離遠(yuǎn)，可達(dá)到幾公里的監(jiān)控目標(biāo)，使用壽命長(zhǎng)，夜視效果清晰	夜視監(jiān)控視場(chǎng)角度較小，夜視監(jiān)控識(shí)別分析火情較難，設(shè)備成本高
高清智能一體化攝像機(jī)	具有雙光譜監(jiān)控功能，本身對(duì)森林防火有識(shí)別功能，降低對(duì)傳輸系統(tǒng)的要求，減少誤報(bào)率，反應(yīng)速度及時(shí)，降低了項(xiàng)目成本。云臺(tái)水平360°，垂直-90°～+90°，使監(jiān)視范圍擴(kuò)大。	本身造價(jià)高，屬于中型攝像機(jī)，使用于野外和靈活特性的監(jiān)控場(chǎng)合安裝

　　
　　2、實(shí)用性原則
　　
　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵守實(shí)用性原則，人機(jī)互通原則。以監(jiān)控各信息系統(tǒng)作為指揮和通知的主要手段，為其它的各項(xiàng)職能提供所需的信息。系統(tǒng)的輸入設(shè)備和系統(tǒng)軟件還應(yīng)具有良好的操作性，使一般文化水平的防護(hù)人員，在略懂電腦操作的情況下通過基本的培訓(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng)，達(dá)到勝任值班和監(jiān)控任務(wù)的水平。
　　
　　3、可靠性原則
　　
　　系統(tǒng)采用“現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息科技”技術(shù)相結(jié)合的方式，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)保證系統(tǒng)的可靠性；采用成熟的技術(shù)和品牌的配套設(shè)備，并充分考慮系統(tǒng)實(shí)施地點(diǎn)和使用環(huán)境進(jìn)行選擇，以提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命；系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的備份保存和快速恢復(fù)，以便在系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)能以zui快的速度恢復(fù)正常運(yùn)作。
　　
　　4、可擴(kuò)展維護(hù)性
　　
　　系統(tǒng)采用的硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)產(chǎn)品應(yīng)支持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以便能和不同廠家的開放型產(chǎn)品在同一系統(tǒng)中共存。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇具有可擴(kuò)展性的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特別是通過模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)備和可升級(jí)的系統(tǒng)軟件，使系統(tǒng)能靈活增減或更新各個(gè)子系統(tǒng)的功能來滿足各項(xiàng)職能發(fā)展的需要。
　　
　　5、安全性和保密性
　　
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，既考慮信息資源的充分共享，更要注意信息的保護(hù)和隔離，因此系統(tǒng)應(yīng)分別針對(duì)不同的應(yīng)用和不同的通訊環(huán)境，采取不同的措施，包括系統(tǒng)安全機(jī)制、數(shù)據(jù)存取的權(quán)限控制等。
　　
　　由于無線局域網(wǎng)采用公共的電磁波作為載體，因此與有線線纜不同，任何人都有條件竊聽或干擾信息，因此在無線局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)安全很重要。常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全方法有：物理地址（MAC）過濾、連線對(duì)等保密（WEP）等。
　　
　　3）森林防火及林業(yè)資源管理預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 

　　
　　4）系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
　　
　　1、基于遠(yuǎn)紅外設(shè)備的長(zhǎng)距離森林火災(zāi)分析算法
　　
　　*的森林火災(zāi)熱成像分析算法，zui遠(yuǎn)能監(jiān)測(cè)5公里處1米*2米木質(zhì)火源，從8公里處能偵測(cè)到3米*3米火源。單終端zui大覆蓋面積超過80km2；能去除車輛等轉(zhuǎn)瞬即逝的熱源和日間太陽照在山體沒有植披的石層和土層導(dǎo)致的高溫干擾。高火情識(shí)別率，低誤報(bào)率；系統(tǒng)能偵測(cè)5公里處4平方米木質(zhì)火源，8公里處9平方米木質(zhì)火源。

 

 

　　
　　2、基于DEM的全三維地理信息系統(tǒng)建模
　　
　　軟件平臺(tái)自帶離線的GIS地理信息系統(tǒng)和DEM的全三維地理信息系統(tǒng)高程庫(kù)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控基站站點(diǎn)周邊全區(qū)域的三維建模，操作人員可以自由編譯路徑、地名與周邊設(shè)施等。精度達(dá)到Google地球中國(guó)區(qū)的9倍。

 

 

　　
　　3、基于DEM庫(kù)三維建模實(shí)現(xiàn)的單站點(diǎn)火情定位
　　
　　通常火情或事件的標(biāo)志和地理信息定位需要由2個(gè)站點(diǎn)配合才能完成(類似人類的雙眼定位原理)，但我們的系統(tǒng)可由單個(gè)監(jiān)控基站站點(diǎn)通過DEM的全三維地理信息系統(tǒng)的高程庫(kù)完成三維模型實(shí)現(xiàn)單個(gè)監(jiān)控基站站點(diǎn)定位，經(jīng)實(shí)測(cè)定位精度小于半徑27米，火情定位有助于森林防火人員的預(yù)防、控制、決策與撲救工作。

 

　　
　　4、雙光譜火情分析功能
　　
　　系統(tǒng)在高清智能一體化攝像機(jī)再配合智能分析軟件，輔助紅外分析軟件觀測(cè)山背/山溝火情，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了周邊林業(yè)資源觀測(cè)、病蟲害觀測(cè)與其他的觀測(cè)功能。

 

 

　　
　　5、火情標(biāo)志和自動(dòng)定位
　　
　　在出現(xiàn)火情預(yù)警之后，操作人員可以及時(shí)點(diǎn)擊地圖上多個(gè)火情標(biāo)志中的任意一處火點(diǎn)，系統(tǒng)可自動(dòng)分析鎖定火點(diǎn)情況，自動(dòng)調(diào)整前端監(jiān)控基站的攝像機(jī)云臺(tái)水平/垂直方位與鏡頭焦距/視場(chǎng)角，使指揮人員能立即觀看現(xiàn)場(chǎng)視頻，做到火情的所見即所得。

 

 

　　
　　6、全景圖與智能屏蔽功能
　　
　　此軟件支持360度的全景拼圖功能，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)紅外熱像圖的無縫智能全景拼圖，進(jìn)行對(duì)紅外熱像圖分析功能，從而使圖像分析的可視角度更廣。獲得前端現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息，快速實(shí)現(xiàn)的火情決策分析功能。
　　
　　支持遮擋報(bào)警功能通過標(biāo)識(shí)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的已知熱對(duì)象，對(duì)已知熱源進(jìn)行屏蔽和遮擋，zui大程度上減少人為誤報(bào)和系統(tǒng)識(shí)別的誤報(bào)現(xiàn)象，如建筑物/光伏，太陽能板等。

 

 

　　
　　7、監(jiān)測(cè)覆蓋范圍仿真功能
　　
　　通過三維模型和準(zhǔn)確的高度數(shù)據(jù)庫(kù)，我們可以在系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)上進(jìn)行軟件仿真所有前端監(jiān)控基站建設(shè)站點(diǎn)，模擬監(jiān)控基站站點(diǎn)的監(jiān)控區(qū)域覆蓋范圍，從中選取*監(jiān)測(cè)站點(diǎn)從而達(dá)到zui大的覆蓋范圍，大大減少了勘測(cè)成本。

 

　　
　　8、系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)
　　
　　火災(zāi)熱成像圖像分析算法，單臺(tái)終端zui遠(yuǎn)能監(jiān)測(cè)5公里處2米*2米木質(zhì)火源，從8公里處能偵測(cè)到3米*3米火源。單終端覆蓋面積超過78.5km2，為業(yè)界同類產(chǎn)品覆蓋面積28.26km2的3倍。
　　
　　在GIS地理信息系統(tǒng)的3D站點(diǎn)建模的基礎(chǔ)上采集NASA地理觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的高度數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，精度達(dá)到Google中國(guó)地球的9倍以上。
　　
　　智能視頻分析軟件支持在GIS地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的火情地理位置標(biāo)定，可對(duì)火情進(jìn)行的定位，理論誤差小于50米，實(shí)測(cè)誤差小于27米。
　　
　　支持自動(dòng)巡檢與主動(dòng)告警功能。監(jiān)控終端支持全范圍的自動(dòng)掃描，范圍自動(dòng)掃描，手動(dòng)掃描功能，定時(shí)設(shè)置掃描和閑時(shí)設(shè)置掃描功能。支持對(duì)火情判定的主動(dòng)告警功能，包括聲音告警和短信告警。
　　
　　支持?jǐn)?shù)據(jù)分析功能。此系統(tǒng)可以進(jìn)行歷史信息檢索功能，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、異常數(shù)據(jù)和報(bào)警信息會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)在相對(duì)應(yīng)的設(shè)備數(shù)據(jù)欄目中，可以實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的調(diào)用相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
　　
　　前端攝像機(jī)智能化功能，為了防止傳輸系統(tǒng)、后端的智能分析服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)等設(shè)備運(yùn)行過忙造成卡機(jī)和系統(tǒng)的誤報(bào)與漏報(bào)，前端攝像機(jī)具有對(duì)火情的智能自動(dòng)判斷，減輕后端運(yùn)行負(fù)荷和增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
　　
　　站點(diǎn)軟件仿真功能，通過三維模型和準(zhǔn)確的高度數(shù)據(jù)庫(kù)，我們可以在系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)上進(jìn)行軟件仿真所有建設(shè)站點(diǎn)的可視范圍，做到系統(tǒng)識(shí)別盲區(qū)可視化，大大降低了選點(diǎn)與勘測(cè)成本。
　　
　　5）森林防火監(jiān)控模擬覆蓋功能
　　
　　軟件具有對(duì)森林防火監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)測(cè)區(qū)模擬覆蓋功能，從而對(duì)森林防火進(jìn)行模擬選點(diǎn)（坐標(biāo)位置）。如下圖1、圖2兩張模擬監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)覆蓋圖顯示出模擬真實(shí)的實(shí)際覆蓋情況，對(duì)監(jiān)控基站有著很好的針對(duì)性選址，方便架設(shè)整個(gè)系統(tǒng)的規(guī)劃。

 

　　圖1

 

　　
　　圖2
　　
　　注：林區(qū)的山體情況較復(fù)雜，實(shí)際安裝的設(shè)備及路線需按現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、以及用戶的需求制定。