森林防火

1.概述

隨著全國造林事業的不斷發展，林地面積、林木蓄積量逐年增加。林業工作的重點已轉向森林管護。特別是森林防火已成為林業工作的首要任務和重中之重。森林防火工作面臨著許多新情況、新問題。一是林內可燃物多，冬春季節風大物燥，極易引發大的森林火災。二是森林旅游已成為人們回歸自然的一種時尚，野外生產生活用火頻繁，火災隱患增多，管理難度大。三是一些地方農村基層矛盾突出，引發的森林火災案件增多，故意縱火案時有發生。一旦火災發生并迅速蔓延將造成巨大的經濟損失，對植被及生態環境的破壞更無法估量。為了免遭損失，必須進一步加大森林管護的基礎設施和隊伍建設的力度，用科學的手段來強化防火工作。我們計劃分別對林區重點區域進行圖像監控系統建設及林場護林防火圖像監控系統，然后根據情況再由點到面，在其它地點建立監控點，進行系統擴容。在整個林區建立一套完善的森林防火體系。

為全面貫徹落實2009年國務院批復實施《全國森林防火中長期發展規劃》（2009-2015年），通過加大防火投入，加強了森林火災預防、撲救和保障三大體系建設，改善了重點林區森林防火裝備和基礎設施建設水平，提高了森林火災綜合防控能力，通過本項目的建設，建立覆蓋森林防火智能管控系統，運用現代科技手段建設森林防火視頻監控、智能預警、輔助決策及應急指揮系統，實現防火工作的科學化、標準化、信息化和專業化，從而有效提高綜合防控能力。綜合運用“3S”（GIS-地理信息系統、RS-衛星遙感、GPS-全球定位系統）、計算機網絡和現代通訊等高新技術和手段，實現集聲音、圖像、報警、定位信息的全天候、全方位、網絡化的遠程高清晰度的實時管控系統。同時，森林防火智能管控預警系統建成后，將有效減輕山林區工作人員的工作強度，進一步提高護林工作效率，推動森林管護工作由單一依靠人防向人防和技防結合、以技防為主的改革，進一步提高森林管護成效、保證天然林資源安全。

2.內容

森林防火應急指揮系統意在建立一套科學、有效的高科技智能管控系統，利用熱成像智能識別前端視頻、綜合分析平臺等科學技術，依托林區移動巡查、視頻監控、無人機等手段，以實現對林區的保護和可持續發展。整個系統由前端系統、傳輸系統、指揮中心系統三大部分組成。

前端系統根據森林的實際情況分別部署雙光譜重型云臺紅外熱成像一體化攝像機、高清網絡攝像機、手持移動終端、擴音系統、供電系統和無線傳輸系統。后端部署中心林火預警監控平臺、GIS應急指揮平臺、大屏、中心存儲等設備。

系統通過前端雙光譜重型云臺紅外熱成像攝像機對基站附近數公里范圍林區進行視頻監控圖像采集，實現方位角360°全方位監控，通過熱成像重型云臺的測距功能方位角和俯仰角以及長焦鏡頭焦距實現火點的精確自動定位、火點的智能識別，一旦發現疑情，后端監控（指揮）中心將會馬上發出報警信號并定位著火點位在GIS地圖上顯示，同時可對火場進行火情分析、火勢蔓延分析、應急調度指揮、災損評估等功能。由于森林火災具有人為性、多樣性的特點，超森的系統利用自身的快速部署、操縱方便、功能多樣化等優勢。可在林區上空快速防火檢測和實時巡查，在人、車無法到達的地區進行林火偵測，并能克服復雜的天氣和復雜的起降場地等困難，不存在人員安全的問題，并且覆蓋面積廣、工作效率高、便于執行夜航任務，能隨時執行林火偵察和火場探測任務。對重點區域進行防范，及時撲滅明火，消滅暗火。

系統拓撲圖

3.價值

火情自動報警

設備利用紅外熱成像設備實施探測目標環境的溫度，通過嵌入式DSP溫度分析火點探測自動報警模塊，自動探測環境熱源，自動報警裝置跟隨云臺掃描過程中檢測視場內著火點。當檢測出有超出設定的熱點閾值時發出報警信號，同時調用云臺進入火電定位掃描模式對可疑火點進行重新判斷，確認為著火點后立即發出報警信號，同時可以驅動內部開關量信號驅動周邊其它設備。

10Km可見光圖像                                        10Km熱成像&自動報警圖像

本系統火情自動報警模塊利用熱源探測技術實現火源的早期發現、蔓延變化，經過目前模擬現場環境測試，可以做到10Km以內，1~10平方米范圍內火警情況的自動報警，誤報率小于0.5%，同時借助數字云臺和GIS地理信息系統實現著火點的準確定位，為森林火災的撲救決策指揮，做到森林防火撲救的“打早、打小、打了”工作提供了重要的參考依據。

火險預警

森林火險氣象預報監測站是為了應對森林火災易發生而進行預警測報的一套高精度數字氣象站。防火氣象站通過顯示、記錄和氣象數據傳輸等方面進行火險預報。森林防火氣象站配有一整套高性能的傳感器來監視風速風向、降水、空氣溫度及相對濕度。還可測量土壤體積含水量、土壤溫度、太陽輻射以及其它很多與森林防火相關的氣象參數。

根據氣象臺提供的氣象信息，結合GIS地理信息系統中的森林資源地理信息，利用防火預測模型，評估各地的森林防火等級，計算出火險等級最高的地區，并予關注。 指揮中心通過接入森林火險預報檢測數據實現應急指揮處理。對不同等級的防火預警執行不同的防火指揮應急處理。

火情指揮處理

指揮中心通過紅外熱成像儀接收到火情報警，可在指揮中心第一時間通過預案顯示當前火情片區工作人員聯系方式，地圖顯示附近水資源，撲火隊、瞭望塔、避險區等信息，根據火場情況、氣象信息、火點周圍人力資源分布情況調度人員隊伍。向火場派出人員的指揮調度，并在指揮系統的電子地圖上詳細記錄。并記錄所乘森防工具。

火點自動定位

監控系統發現火點或熱點自動報警后，利用回傳的數字云臺俯仰角、方位角及站點的地理位置信息（經緯度），計算出火點的具體位置。當前端紅外熱成像攝像機發現火點時，在GIS系統中，標記出火點的相應位置，并用閃爍的方式給予提示。

無人機林區巡航、火點偵察

無人機系統根據航路規劃或地面指令，控制無人機按照預設的航路飛行，同時搭載紅外熱成像攝像機，利用紅外熱成像設備實施探測林區目標環境的溫度，通過嵌入式DSP溫度分析火點探測自動報警模塊，自動探測環境熱源，自動報警裝置跟隨云臺掃描過程中檢測視場內著火點。當檢測出有超出設定的熱點閾值時發出報警信號，同時調用云臺進入火電定位掃描模式對可疑火點進行重新判斷，確認為著火點后立即發出報警信號。

防破壞、盜竊功能

考慮系統能長期穩定運行，在紅外熱成像儀周圍部署防破壞報警系統，如有警情發生，可在指揮中心以聲音告警、彈出畫面等形式通知監控人員注意。同時在沿線部署200萬高清日夜監控球機，通過錄像、抓拍等形式實現防盜功能。

報警信息統計

系統支持報警統計功能，提供對平臺報警數據的統計分析，分析的結果通過圖表方式展示。支持報警統計報表時間粒度：年、月、周、日，統計對象：按報警事件、報警級別。系統支持報警信息統一展示，提供專用報警中心，集成展示實時報警、歷史報警數據，包括報警相關的視頻、錄像、圖片信息。

視頻聯動控制

當前端Smart IPC探測到入侵目標時，自動報警并控制進行聯動車牌或人臉識別，也可通過值班人員手動打開和調節控制相應區域布防的視頻攝像頭，完成對入侵目標的識別、判斷和跟蹤。前端監控設備送回圖像、方位、俯仰、熱點判斷信息，協同處理系統在GIS三維地圖上定位，自動增加一個熱點。針對林火監測監控特別開發了和視頻聯動定位軟件，實現沙盤畫面和監控畫面同步，發現熱點準確獲取坐標，通過沙盤反控攝像機鏡頭等功能。

視頻質量診斷

視頻質量診斷系統能夠對前端設備的圖像質量進行智能分析，并對視頻圖像的清晰度（圖像模糊）、噪聲干擾（雪花點、條紋、滾屏）、亮度異常（過量、過暗）、偏色、畫面凍結、視頻丟失、云臺失控等常見攝像機故障進行檢測。

設備防雷擊

系統前端設備除了電源部分采取了必要的防浪涌保護接地等措施外，對云臺等設備本身也采取了部分防雷擊保護措施，云臺護罩內對所有的信號輸入線路（例如：視頻線路、控制線路、網絡線路、低壓控制線路）全部進行了電磁屏蔽和防浪涌保護措施。

前端防結霧

一些時節容易發生多云多霧現象，特別是秋冬時節有恰好屬于防火期，屬于森林火險高發時期。為了在這段時間保證圖像監控系統運行的完好和圖像的清晰，所以前端設備的防凝霧功能就顯得越發重要了。

針對上述現象，我們對前端設備采用密封加隔離的防護措施，防護等級可達到IP68，內部集成加熱模塊和風扇，防護罩內部設備不會發生結霧和凝水現象。

透霧監控功能

林區可能存在多霧天氣，結合安防監控領域的視頻圖像透霧的特殊要求，開發了一種實時視頻透霧技術。該技術基于大氣光學原理，區分圖像不同區域景深與霧濃度進行濾波處理，獲得準確、自然的透霧圖像。

報警閾值梯度設置

針對森林防火應用過程中，紅外圖像的熱值會隨著傳輸距離的加大而衰減，為了滿足在0~5Km監控范圍內對可疑的火點都進行準確探測，我們在云臺內部設置個8個梯度功能，這樣火點探測服務器在監控過程中會根據云臺的當前梯度，設置適宜的報警熱點閥值，而且每個梯度之間的角度可以自定義，這樣就做到可以針對任何地理環境，都可以確保了火點自動報警的準確性。詳見下圖所示：

報警閾值梯度示意圖