随着造林事业的不断发展,林地面积、林业蓄积量逐年增加,防火工作是首要任务。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生,就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,重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时。为此国内外都在为预防、减少和控制森林火灾而努力。 森林防火无线图像监控系统由林区监控管理指挥中心系统、防火软件系统、无线传输系统、摄像机和镜头系统、云台控制系统、电源系统和铁塔组成。林区监控管理指挥中心系统是整个系统的图像显示、图像录像控制中心,具有远程控制功能,向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。林区监控管理指挥中心系统还具有向上级林业局和省林业厅接口的功能。
 
一、森林防火行业需求概述
随着造林事业的不断发展,林地面积、林业蓄积量逐年增加,防火工作是首要任务。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生,就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,重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时。为此国内外都在为预防、减少和控制森林火灾而努力。 森林防火无线图像
监控系统由林区监控管理指挥中心系统、防火软件系统、无线传输系统、摄像机和镜头系统、
云台控制系统、电源系统和铁塔组成。林区监控管理指挥中心系统是整个系统的图像显示、图像录像控制中心,具有远程控制功能,向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。林区监控管理指挥中心系统还具有向上级林业局和省林业厅接口的功能。
二、森林防火无线监控的应用特点及优势
森林防火涉及的范围广,距离远。各个需要监控的林区与监控管理中心距离较远,分布较为分散。监控点的设置,要求视野广、无障碍、监控角度大,尽量少设监控点,并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林面积最大,如无法回避有死角,可增加监控点。
监控点要全天候工作,这就需要选择摄像机时应选用红外敏感型彩色转黑白摄像机;镜头应选用日夜两用型镜头,并且 3KM 外能看清人物活动;云台要求选用螺杆传动的室外一体化云台,为了减少远距离图像的抖动,摄像机的安装也要确保牢固稳定。
传输链路是系统中最关键的环节。由于森林防火监控自身的特点,传输方式不可能采用有线或光缆的方式,因此最理想的方式就是无线传输。无线传输方式以施工简便,成本低,一次性投入等优势,无疑成为监控系统传输链路的首选。图像实时传输、清晰,传输频率可选,并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同,其功率的大小可以按要求配制,在遇障碍物阻挡的情况下,可采用架设中继(图像 / 数据)系统。
在森林防火监控系统中,能够给前端设备提供稳定的电源是非常重要的。所以我们在选择监控点的时候,要尽量考虑选择有固定电源的地方,但大家会考虑到有电源的监控点距离中心很远,这时就体现出远距离传输的无线设备优势。如果无法找到合适的有源点,那么只能采用太阳能供电方式。 在采用太阳能供电方式时,首先,要选择专业的太阳能电源公司的产品;其次,太阳能供电系统最少要保证在阴雨天,能给每一个监控点的前端所有设备提供 24 小时的电力。太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能,给负载供电的同时,也给蓄电池组充电;在无光照时,由蓄电池给负载供电。
避雷接地要安全可靠。森林防火监控系统的软肋是前端的避雷与接地,前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性,忽视了避雷与接地将会给用户带来巨大的的损失,避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内,接地电阻不大于 10 欧姆,如
工程商没有避雷与接地能力,建议与本地专业的避雷与接地公司合作,避雷与接地的自身特点是由环境决定的并影响到的实际避雷效果,因此脱离了工程所在地的具体情况而设计避雷与接地是纸上谈兵,且不可行。
为及时发现火警,监控中心需配备一套森林防火软件系统:根据摄像机捕捉的图像,运用烟火识别算法对当前形势进行识别,监测到火情后,系统锁定云台。
森林防火人员计算机技术水平并不高,这就要求系统能够全自动工作,安装使用方便简单,而且故障时间短、维护工作量小;从用户的角度考虑,森林防火自动监控系统产品必须做到功能齐全、配套合理、适应性强、性价比高。
三、总体解决方案架构图
四、森林防火可行性解决方案
系统组网设计
本系统可分为:无线传输部分、数据采集部分、视频存储、控制、显示部分。
该分布式系统架构,采用金字塔结构设计:前端监控点--前端山顶监控点---山顶中继点---山顶汇聚中心----监控中心。
无线传输部分可分为:前端监控点、中继点、汇聚中心
数据采集部分为:激光夜视摄像机、红外防水枪型摄像机
视频存储、控制、显示部分分为:解码器、
硬盘录像机、客户端电脑、防火软件系统、电视墙。
该方案由林区监控管理中心系统,无线传输系统,摄像机和云台系统,森林防火软件系统,太阳能供电系统和铁塔组成。林区监控管理中心系统是整个系统的显示,控制及调度中心。无线传输系统主要由MB58N1-E系列网桥组成主干多跳网络,由于林区树木众多,无线网桥及激光夜视摄像机都需要架设在铁塔上。森林防火软件系统可以根据摄像机捕捉的图像,运用烟火识别算法对当前形势进行识别,监测到火情后,系统锁定云台,以最快速度发现火情。
无线传输部分
 前端监控点将视频信号回传至汇聚点,主要监控的是山下重点防火区域。MB2412-17网桥将其部署在各个山道及山下重点区域。
网桥选型:
MB2412-17I网桥内置17dbi天线,传输距离5KM,穿透性能好,适用于做前端点。
山顶前端监控点将视频信号回传至中继点,主要监控旁边各个山头的森林情况。网桥MB58N2-16I通过交换机,将激光摄像机的视频及防盗摄像头的视频回传中继点。
网桥选型:
MB58N2-16I网桥内置增益16dbi天线,支持802.11n协议,实际测试带宽最高可达50-60M,适合做点对点传输。
中继点设立在各个山顶,山顶通过架设铁塔,汇聚山下重点防火区域视频信号。中继点主要是用来收集前端各个监控点的视频信号及监控各个旁边森林的情况。
网桥选型:
MB58N2-16I网桥内置增益16dbi天线,支持802.11n协议,实际测试带宽最高可达50-60M,适合做点对点传输。
MB2412-E室外无线网桥搭配外接覆盖天线,可做点对多点覆盖。
汇聚中心通过中继点将前端视频汇聚到一起,用网桥搭建多条主干链路或是光纤回传至监控中心。汇聚中心到监控中心需搭建一条备份链路,以保证汇聚中心出现任何问题,不会导致监控中心无视频。
网桥选型:
MB58N1-E高带宽室外无线网桥,支持802.11n协议,外接双极化天线,可适用于点对多点做接收。
MB58N1-18I室外无线网桥,内置18dbi高增益天线,适用于做点对点传输。
视频存储、控制、显示部分
监控中心通过MB58N1-18I网桥,建立两条主干链路,将前端所有视频图像回传至监控中心。监控中心通过交换机连接解码平台、硬盘录像机、防火监控软件系统。实现在电视墙上观看,硬盘录像机存储,防火监控软件视频分析。
网桥选型:
MB58N1-18I室外无线网桥,内置18dbi高增益天线,适用于做点对点传输。
五、产品推荐
激光夜视摄像机
选型要点:
? 夜视距离2000-3000米;
? 手动/光敏开启激光,便于运用各种场合的不同需求;
? 透雾功能,有效提高雾天环境下的监控范围和图像清晰度;
? LAZ光源自动变焦功能,镜头、云台、激光同步变焦及预置位功能,使操作更简单,智能化;
? APC光敏自动控制功能,激光开启时自动锁定摄像机至可感应激光的黑白模式;
 ? 采用高斯激光束重整技术,光束质量好、光斑均匀、功率密度高;
? 专利分光镜技术,激光利用率高达100%,避免唯一激光配对唯一镜头的光浪费现象;
? 光轴外部微调,无需拆卸,方便维护。
? 透雾摄像机和透雾镜头搭配使用,具有透雾功能;
? 镜头具有自动聚焦功能,避免繁琐的微调操作;
? 自动彩转黑功能,实现白天彩色,晚上黑白的全天候监控模式。
? 水平360°无限位旋转,垂直±75°俯仰,使监控无死角;
? 中、英文OSD屏幕菜单,通过OSD菜单设施、演示、运行、删除:预置位、巡航路径、花样扫描、左右扫描。
? 255个预置位,自动扫描,自动巡航;
? 通过RS485信号远程控制摄像机、激光、云台;
? 光敏控制激光开启、关闭。
? 多重保护
? 具有慢启动及过热、过流、过压等多重保护功能;
红外防水枪型摄像机
选型要点:? 采用高性能SONY CCD? 分辨率高,图像清晰、细腻? 低照度
? 支持自动彩转黑功能,实现昼夜监控? 符合IP66级防水设计,可靠性高? 红外照射距离可达100至110米
网络硬盘录像机
选型要点:?HDMI视频输出
?VGA视频输出
?所有通道支持4CIF实时编码;?支持零通道编码;?支持智能行为分析扩展;?支持LF 双机跟踪;?采用云台控制协议时,可通过鼠标选定画面任意区域并进行中心缩放;?支持预览图像与回放图像的电子放大;?支持按事件查询、回放、备份录像文件;?支持回放时对录像场景的自定义区域进行动态分析;?支持最大16路同步回放;?支持录像文件倒放功能;?支持硬盘热插拔;?支持硬盘盘组管理,不同通道可设定不同的录像保存周期;?支持阵列、虚拟磁盘配置功能;?支持阵列手动创建;?支持Hot swap/spare重建;?支持RAID 级别迁移;?支持在线扩容;?支持阵列一键配置。?支持冗余录像;?支持8 个SATA 接口;?支持eSATA 盘库(可选) ; ?支持网络检测(网络流量监控、网络抓包、网络通畅)功能; ?支持NTP(网络校时) 、SADP(自动搜索IP 地址) 、SMTP(邮件服务) 、NFS(接入NAS) 、iSCSI 等协议。
六、业务功能
森林防火监控系统
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(GIS)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。
GIS平台软件
地图显示管理模块、地图查询模块、地图打印模块、地图编辑模块、专题库管理模块。实现图层分层的方式显示林区全景、局部场景。提供方便查询的图表互查功能,提供打印功能,提供对地图编辑、修改和补充功能。
烟火蔓延分析系列
火势蔓延动态预测模块、火势蔓延趋势动态分析和调整模块、摧毁时间动态分析模块。提供动态分析和预测火势蔓延的方向、火场面积、火场边界。能对现场人员携带的定位终端等发回的数据,动态分析、调整和改进。根据森林资源的分布范围、风向、风速等,实时动态估算蔓延火势对该地区的摧毁时间
成功案例
深圳马峦山森林防火监控
深圳盟贝特志成网络技术有限公司。