森林防火视频监控联网系统解决方案

森工森林防火视频监控

联网系统解决方案

一、 需求分析

目前各级护林防火部门大多采用人工了望和地面巡护的办法进行火情监测，由于林地比 较分散，限于财力，难以组织大批人员进行看守，防不胜防。许多火情往往因发现不及时， 耽误了扑救时间，使小火酿成大火。而采用视频监控系统监测火情，可以防止森林大火的形 成，做到早发现、早消灭，实现真正意义上的打早、打小、打了，能有效地保护十分珍贵的 森林资源，具有巨大的生态效益、社会效益和经济效益。可通过视频监控达到一定的防火效 果。

根据目前森工集团森林防火现状，森林防火视频监控系统有如下需求 :

1) 系统监控图像可在第一时间传送到省森工及各林管局、林业局指挥中心，并可以在第

一时间识别林火。

2) 当火灾发生时，能够精确定位火点位置，并能够自动产生报警。

3) 省森工及各林管局、林业局指挥中心通过观看实时监视各监控点火灾情况，并远程控

制云台摄像机进行控制。

4) 报警后，一旦火情确定，指挥扑救人员可通过大屏实时查看现场视频。

5) 林火发生后，通过系统可对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。

6) 系统需支持视频和地图的结合，管理员可在地图上明确林火位置。

7) 前端系统运行需要提供一种有效的供电方式，能保证设备全年不间断的可靠运行。

8) 前端设备大多安装在无人值守的环境， 需要通过有效的安全防范手对前端设备进行管

9） 利用有效的传输方式，能把前端监控视频传输到后台指挥中心，建立省森工 — 林管局

（林业局） — 各级林场三级联网建构，实现立体化防控圈。

二、 系统总体设计

1. 设计思路 森工森林防火视频监控联网系统是集硬件、软件、网络于一体的联网系统，以森林防

火平台软件 iVMS-9830 为核心，在指挥中心能够实现对各个林区防火监控系统的全方位管 理。

前端视频监控点设定在林区的制高点，通过光纤传输网或微波网络与指挥中心网络点 对点联接。在监测到有火灾信号时，系统会及时将前端实时画面传递到主站指挥中心。

1） 采用双光谱热成像摄像机利用热成像原理， 探测林区热辐射， 通过不同目标温差实时 成像，搭配了测温模块可全天候对林区扫描检测， 当测得温度及温差数据符合林火特 征时，系统发生报警， 及时让防火值班人员掌握林区火灾隐患， 及时制定灾害扑救方 案等。

2） 采用与环境信息相结合的综合监测， 可以实时的了解当前监控点的风力、 风向、温湿 度、烟雾等数据，为森林防火指挥提供有力数据信息，满足当前森林防火的各种要 求。

3） 采用与地理信息系统（GIS）相结合，实现森林资源信息的可视化化管理，可以更加 有效地为森林防火提供信息支持。

4） 采用透雾成像技术， 由于森林防火监控系统安装在林区的山上， 山区经常浓雾弥漫， 普通的镜头无法达到正常的监控效果，使用透雾镜头解决了山区雾大，成像难的问 题。

2. 系统架构

森工森林防火视频监控联网系统由前端系统、传输网络、各级指挥中心等几个部分组

成。

系统架构图

省级指挥中心部署视频监控平台软件，通过专网线路连接国家林业指挥中心、各级林

管局、林业局指挥中心和各级林场分控中心。各级林管局、林业局指挥中心通过专网线路 分别和省指挥

中心以及各级林场分控中心连接，各级林管局、林业局指挥中心部署视频监 控平台软件，实现和省级及各级林场分控中心的平台进行联网。各级林场分控中心通过专 网线路连接各级林管局、林业局指挥中心，同时部署视频监控平台软件和各级林管局、林 业局平台进行联网。前端系统通过光纤线路连接到各级林场分控中心，无法通过光纤线路 连接的前端系统，通过微波方式连接到各级林场分控中心。

3. 前端系统

1.1. 双光谱热成像摄像机

前端系统主要以双光谱热成像摄像机为核心满足日常森林防火监控需求，同时整合信 息地理系统、环境量信息等实现森林防火综合监控。适宜于远距离大范围全天候监视。可 以看清8公里远的目标、室外防护罩给摄像机和镜头提供全天的防护、 云台可以360°旋转,

为了确保图像不抖动，摄像机的固定方式都将进行最牢固稳定的安装。

为使热成像探测火灾的准确性更高，可以搭配可见光摄像设备做为热成像火灾探测的补 充，当热成像发现火灾点时，由控制人员通过可见光摄像画面进行核实，确认无误即可实现 林火的准确预警。

通用功能 一键复位，防闪烁，双码流，心跳，密码保护，水印技术

智能报警 移动侦测,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错

视频压缩标准 H.265 / H.264 / MJPEG

压缩输出码率 32Kbps 〜16Mbps

最大图像尺寸 红外：384 X 288 可见光：1280X 960

焦距 热成像焦距（镜头）：150mm可见光镜头：12.5-775mm；

通讯接口 1个RJ45 10M / 100M 自适应以太网口

音频压缩标准 G .711

工作温度和湿

度 -40 C〜65C，湿度小于90%无凝结）

3.2行业级热成像无人机

图5.雄鹰系统应用示意图

在抢险救援的过程当中，无人机最高可以飞到3000米的高空占据制高点进行全局的视

野监控，需要局部特写时，海康无人机支持 30倍的光学变倍和12倍的数字变倍；无人机

的作战半径达到10千米，可以操控无人机进行远距离作业。另外海康威视热成像无人机配

备有热成像的红外镜头， 可以对图像中的温度范围进行测量，并定位图像中温度最高的点，

对实时掌握火场态势，以及拯救受困人员都有较大帮助。同时，海康无人机采用云台自稳 定系统，解决了移动设备图像采集时图像抖动、不稳定的难题，不管机身怎么动（比如风 有点大），云台始终能够保持稳定状态，从而图像也也不会出现明显的抖动。

无人机一般分为军用级、行业级、民用级。海康的无人机就是属于行业级无人机。行 业级无人机优势包括如下几点：

1） 整体系统。 海康行业级无人机不仅仅是一个单体无人机，而是由机体、地面站、遥 控、系统平台组成的一整套解决方案，可通过标准协议（支持 GB28181 ）无缝接入系 统平台，在指挥中心可以实时查看无人机采集图传回来的现场视频。

2） 行业级服务。 海康无人机行业级服务包括：专业培训、售后服务和产品保险。为 客户和用户提供更好的应用保障。

3） 图像传输。 海康无人机采集的视频通过数字微波 340M 传送到地面站，数传是 采用跳频技术，防止 “截机 ”或者因为频带干扰造成的无人机失控。另外，无人机采集 的高速视频数据流在传输的过程当中，信道调制技术采用了目前世界最先进和最具发 展潜力的调制技术 COFDM 技术，该技术可以将高速数据流通过串并转换，分配到传 输速率较低的若干子信道中进行传输，信道的使用率非常高，并有效地对抗信号波形 间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。因此该技术特别适合使用 在高层建筑物、居民密集和地理上突出等环境复杂信号难以传输的灾难救援现场。此 外无人机传输的视频还经过了 AES 全加密，对视频数据进行了很好的安全保护，防止 信息被截获导致泄密。

3.3 环境监控报警主机

环境监控报警主机可以通过开关量接口跟红外对射连接， 关量接口、 RS-485 串口与温湿度、风速、烟感等各类传感器连接，对各种数据进行汇集， 处理成数字信号，并可以提供向上的接口供指挥中心访问、管理。 通过 4-20mA 模拟量接口、开

3.4 报警系统

考虑到双光谱热成像摄像机的价格比较昂贵，建议在每台双光谱热成像摄像机周围增 设一套防盗报警系统，报警系统分别由报警主机、 4 个红外对射及一台高清网络球机组成。 当检测到有异常行为时，报警主机将报警信息传输到后端平台，后端平台联动球机跟踪目 标对象，实时放大现场画面，起到防范报警作用。

3.5 供电系统

指挥中心采用普通办公用电，为防止意外停电，中心使用 UPS电源，以保证最低8小时 持续供电。

前端系统的供电方式主要是太阳能以及风能，采取“风光互补”方式发电，利用风能和 太阳能同时供电。

太阳能供电具备以下特点：

1) 配合无线传输方式能够彻底无线化；

2) 无缆式独立供电，组件灵活、小巧，方便安装与组网；

3) 全低压直流供电方式，能源利用效率高安全性好；

4) 维护费用少造价低；

5) 传输不受距离和地形限制。

选择过程中还需要考虑太阳能蓄电池的功率，在功率不足的情况下通常结合风能发电使 用，这种方式即称为“风光互补”。

3.6 与林区自动气象站系统对接

视频监控系统可能需要与林区气象站系统进行对接，将 气象站监测的风向、风速、温 度、湿度等各种环境量数据与监视系统进行整合，以求最大程度挖掘系统潜力，最大程度 提升管理品质，为客户创造最大价值。

4. 传输网络

传输网络可采用光纤传输网络，可将摄像机、镜头拍摄的现场图像实时传输到指挥中 心。

无有线传输条件的前端，采用微波方式，将摄像机、镜头拍摄的现场图像实时传输到 指挥中心。

森林防火监控系统具有特殊的地理环境，传输方式不可能采用有线或光缆。因此应首 先考虑无线微波传输方式，无线微波传输方式施工方便，造价低廉，图像实时传输、清晰， 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，可采用微波中继（图像

/ 数据）系统。

微波是一种频率超过1GHz的电磁波，波长范围在毫米〜厘米数量级， 其波长比普通无

线电波更短。微波传输类似光线直线传输，是一种视距范围内的接力传输。由于微波的波 长很短，因此它不能像中波那样可以沿着地球表面传输，因为地面很快就把它吸收掉了； 它也不能像短波那样可以通过电离层反射传输到地面很远的地方，因为它能够穿过电离层 逸入太空。由于地球表面是一个曲面，所以微波只能在视距范围内作直线传输，因此决定 了两个微波站之间的传输距离不能很远，一般在 50km左右，否则将不能获得较稳定的传输

特性。当前使用的频率是 2.45G 赫兹波段（民用波段） 。

5. 指挥中心

各级林场分控指挥中心可管理所辖林区的所有设备，接收由林区上报的视音频及环境 信息，同时可以满足用户视频信息查看、林区设备控制的需求。

各级林管局、林业局指挥中心可接收下属林区上报的视音频及环境信息，同时可以满 足用户视频信息查看、林区设备控制的需求

森工省级指挥中心可接收下属林区上报的视音频及环境信息，同时可以满足用户视频 信息查看、林区设备控制的需求。

省级指挥中心由管理服务器、流媒体服务器、视频质量诊断服务器、级联服务器、工 作站、解码设备、显示设备等组成。通过专网线路和各下属林管局、林业局指挥中心、各 林场分控中心连接。