森林防火视频监控系统解决方案

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1、.森林防火视频监控 解决方案浙江大立科技股份有限公司2014年5月精品.目 录第一章项目总体概述41.1方案背景41.2系统概述6第二章 系统建设方案92.1某市监控模拟布点92.2某市模拟覆盖效果图102.3系统技术特点及优势112.3.1系统技术特点112.3.2系统技术优势132.3.3系统核心技术及价值142.4系统结构组成152.4.1视频监控终端152.4.2信号传输与通讯162.4.3处理服务器162.4.4监测、控制与分析客户端172.5系统功能设计172.6前端智能监测基站设计242.6.1智能监测基站设计要求242.6.2智能监测基站整体设计252.6.3基站前端组成252

2、.6.4视频采集系统设计252.6.5供电系统设计322.6.6防盗系统设计322.6.7基站控制系统设计342.6.8防雷接地系统设计352.6.9传输系统设计362.6.10UPS系统设计382.7森林防火指挥中心建设432.7.1防火指挥中心建设要求432.7.2联网监控管理软件结构442.7.3联网监控管理软件功能模块442.8GIS管理软件设计45第三章 系统设备513.1远红外热成像仪513.2高清摄像仪选型523.3高清镜头523.4野外护罩533.5野外数字重型云台543.6基站工控机553.7微波传输基站与天线56精品.3.8前端交换机563.9后端路由器573.10UPS后

3、备电源系统583.11内置定位防盗装置59精品.第一章 项目总体概述1.1 方案背景针对森林防火的薄弱问题，有必要建立智能化的森林火险综合管理系统，弥补人工防范的不足，采取有效的手段能够对林区进行大范围、大视野的全天候24小时实时监测，能够自动发现林区火源并自动报警，并且能够将火点的位置准确定位，通过这种方式可以解决因人工护林造成的森林防火的不足。森林火险综合管理系统以现代地理学、大气科学、林学、火灾科学等为理论基础，以地理信息系统（GIS）、数字高程图（ASTERDEM）、全球定位系统（GPS）、空间决策支持系统以及计算机网络、现代通讯技术等为技术支撑，突破传统的林火预防和扑救模式，运用系统

4、工程的理论方法，融专家经验、现代信息技术、科学计算于一体，对森林防火信息管理，林火监测、火险预报、火行为预测、扑火方案辅助决策、林火损失评估等工作具有很大的帮助。系统的设计思路主要体现以下几个方面：1. 强化森林防扑火信息的综合管理提高森林防扑火信息综合管理能力的目的，是使林业部门在森林火灾到来之前和出现之后能够做到信息来源畅通、信息处理及时、应急反应敏捷。具体地可分为以下几种情况：（1）在非防火期做好以下工作：信息日常管理：包括信息发布、文献管理、报表管理、值班调度、热点分布、信息查询、态势信息、信息专递和报表统计等。防火设施规划：主要是对观测点的位置进行优化，保证其监测网的监视覆盖区最大。

5、火险知识训练：通过本系统培训各级管理人员判断火险指标的能力。林火行为知识训练：通过在计算机上点“假想火”，模拟各种条件下火蔓延过程，使管理人员了解并掌握林火行为特征。林火扑救决策训练：通过向指挥者提供各种图文资料，使其能针对各种模拟火场制定扑救方案。（2）在防火期能够顺利完成以下工作：火险天气预测预报：为用户提供火险天气预报。火险等级预测预报：进行分地区的火险等级预测预报。林火监测辅助决策：根据各地区的火险天气预报和火险等级预报，为各地分别提供各自不同的火灾预防措施、火源管理措施、扑火队伍战备措施等辅助决策意见。（3）林火发生时能够完成以下工作：林火行为预测。林火一旦发生，系统可迅速向决策者提

6、供预测的火蔓延速度、火场扩展趋势、火线强度等重要的火行为特征参量值。精品.视频实时监测。通过视频监控技术对林火的自动定位，为林火的预警、接警提供快速准确实时的依据。林火扑救辅助决策。系统针对不同火情帮助指挥者制定决策方案，包括确定扑救方式、扑救力量配置和扑救队伍行军路线等。2. 提高森林防扑火机制和手段的智能化和自动化程度本系统从管理模型、管理方法、管理软件到人机界面，全面提高森林防火机制和手段的智能化和自动化程度。具体如下：（1）管理模型：不局限于运筹学的数学模型，而且引入人工智能的知识模型。由系统的总控模块把多种模型进行集成，完成不同的管理任务。（2）管理方法：系统拟实现的预测、规划、优化

7、、决策等功能，都建立在科学的理论模型基础上，在地理信息系统和计算机仿真平台上完成。（3）多库协同：管理软件不仅使用数据库、模型库、知识库，还引入图形库、图像库、文字库等多媒体文档库，由库管理子系统对它们进行协调管理。这种多库协同的方式便于储存、管理、查询、维护多模式的林火信息和模型，为智能管理提供灵活高效的支持环境。（4）人机界面：系统应建立多种智能导航界面，为管理人员和计算机通信提供友好直观的接口。当用户选取某一菜单或执行某一功能时，智能向导将一步步提示用户进行下一步操作，给出输入参数的含义和取值范围等等。当用户熟悉软件后，也可把智能向导选项关闭以加快速度。（5）地理信息系统基础平台：除完成

8、基础的和常规的地理信息采集、信息存储与管理、信息处理与分析、信息显示和输出等任务外，还应为各应用子系统提供模型接口和数据接口，并能够完成以下特殊功能：矢量、栅格和TIN等多种数据格式之间的相互转换；多源、多类数据的融合与匹配；进行三维分析，生成和显示火险区地面的3D图，计算了望台监测覆盖区等；进行网络分析，优化扑救队伍调度路线；用2D和3D方式显示林火预测和决策结果，如林火蔓延趋势、扑救队伍行军路线等；3. 提高全市范围内森林防扑火行动的整体协调性、联动机制和反应速度在多区域同时出现森林火灾时，应采用GIS管理平台技术，以一个总中心、多个分中心、分级监视与信息反馈、统一指挥调度的方式对全局的森

9、林防扑火行动进行整体协调，保持相互之间的联动，以此提高全局范围内森林防扑火行动的整体反应速度。为此，本系统按照控制中心与各区、片分中心，控制中心与普通用户，以及控制中心与现场救灾人员之间的关系机制不同，划分为三种不同的体系结构：（1）控制中心与分中心之间的客户/服务器体系结构（2）信息中心与普通用户之间的浏览器/服务器体系结构（3）移动用户的单机运行模式精品.1.2 系统概述森林是世界的主要碳库，对于维持全球气候与环境的稳定性起着关键作用；而森林大火则会烧毁大量林木，带来包括加剧碳排放和全球暖化等严重的环境问题，以及导致生命及财产损失。国家林业局数据显示，中国每年大约有2%的森林因火灾而遭受严

10、重破坏，林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内可造成巨大损失的特点。因此迅速发现和扑灭林火，就成为了森林防火的重中之重。传统视频监控的现状 无论是传统的第一代模拟视频监控系统，还是第二代、第三代部分或完全数字化网络化的视频监控系统，都具有一些固有的局限性：由于人类自身的弱点，易导致漏报。 一般在很多情况下，人类并非一个可以完全信赖的观察者，他们在观察实时的视频流或观察录像回放的时候，由于监控人员个体条件的不同以及自身生理上的弱点，经常无法察觉到安全威胁，从而可能导致漏报现象的发生。 各个监控点不能每时每刻都处于监控 除了一些规模较小的视频监控应用之外，很少有视频监控系统会按照11的比例为

11、监控摄像机配置监视器。因此，对于机场、港湾等大型的视频监控系统，各个监控点并非每时每刻都处于监控当中。 数据分析困难 报警发生后对录像数据进行分析通常是安全人员必须要做的工作之一，而误报和漏报现象则进一步加剧了对数据分析的需求。安全人员经常被要求找出与报警事件相关的录像资料，找到肇事者、确定事故责任或评估该事件的安全威胁。 由于传统视频监控系统缺乏智能因素，录像数据无法被有效地分类存储，最多只能打上时间标签，因此数据分析工作变得极其耗时，并且很难获得全面的信息，而经常发生的误报现象使无用数据进一步增加，从而给数据分析工作带来更大的难度。 响应时间长 对于安全威胁的响应速度关系到一个安全系统的整

12、体性能。传统的视频监控系统通常都由安全工作人员对安全威胁作出响应和处理，这对于处理一般性的、实时响应要求较低的安全威胁来说已经足够。 但是很多情况下，在威胁发生时，需要安全系统的多个功能部分，甚至多个安全相关的部门在最短的时间内协调配合，共同处理危机。这时候，监控系统的响应速度将直接关系到用户的人身或财产的损失情况。 精品. 我们认为森林火灾难以完全避免，因此保护林木的最佳方法，便是缩短火灾侦察的时间，防止火势蔓延及失控。因此我们本着保护国家山林及天然资源的使命，建设智能森林火险综合管理系统，并根据不同林业的需求提供度身订造及针对性的解决方案。 智能森林火险综合管理系统是侦察森林火灾技术的突破

13、。现时常用的侦察火灾方法大多依靠森林内瞭望台当值人员及游客的报告，但这样既非自动化，亦太依赖个人的判断力。另外亦有机构使用红外线人造卫星影像系统，但这方法只能反映已扩散蔓延的森林大火，却难以侦测小规模的山火。而且要为红外线图片进行分析亦不容易，机构最少要用一至两小时，才能侦测到火灾位置。我们设计的智能森林火险综合管理系统，正是要跨越这些限制。 视频监控是最直观最有效的方式，从最开始的人员巡逻到现在的摄像机监控都是想通过视觉画面来直接监控，但是由于人眼容易疲劳和其他画面太多等因素导致视频监控不能发挥应有的效果，更多的成为了事后的查询记录，虽然也能帮助解决一些问题，但是我们更多的希望是防止非正常事

14、件的发生，把他们消灭在萌芽之中。要做到这些，就要解决用人眼监控的弱点，我们将提供智能视频分析技术，通过机器眼+机器脑来防范，真正做到24小时有效监控。1、先进性原则系统应充分考虑科学技术的迅猛发展趋势，应用国内外业界较先进和标准的主流技术来保证智能化系统各项功能的实现；采用以“数模结合”的系统结构，使得系统可以方便灵活地在处理能力、系统容量、功能点等方面进行扩充和升级换代，从而确保系统可以支撑未来一段较长的时间内形势和业务发展的需要。2、实用性原则系统的设计应使智能化系统能够最大限度地满足派出所的各项业务需求。以监控各信息系统作为指挥的主要手段，为其它的各项业务职能提供所需的信息。系统的输入设

15、备和系统软件还应具有良好的操作性，使一般文化水平的民警，在略懂电脑操作的情况下通过基本的培训就能掌握系统的操作要领，达到胜任值班和监控任务的水平。精品.3、可靠性原则系统应采用以模拟信息传输为主、数字信号传输为辅，并相结合的方式，在关键节点保证系统的可靠性；采用成熟的技术和优质品牌的配套设备，并充分考虑系统实施地点的使用环境进行选择，以提高系统的可靠性和使用寿命；系统设计时还应考虑数据的备份保存和快速恢复，以便在系统出现问题时能以最快的速度恢复正常运作。4、可扩展维护性系统中采用的硬件设备及软件产品应支持国际工业标准以及行业相关标准，以便能和不同厂家的开放型产品在同一系统中共存。在系统设计中，

16、应选择具有可扩展性的系统结构和产品，特别是通过模块化设计的设备和可升级的系统软件，使系统能灵活增减或更新各个子系统的功能来满足业务发展的需要。5、安全性和保密性在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的通讯环境，采取不同的措施，包括系统安全机制、数据存取的权限控制等。精品.第二章 系统建设方案2.1 某市监控模拟布点根据前期摸查和调研，发现某市森林火险事件多发生在市东西面的两个部位，而东西两组团范围广阔，最远距离达90公里，监控难度较大。结合某市规划任务与过往实际灾害数据，森林防火体系现计划分别于1区、2区、3区、4区建设10个森林防

17、火视频监控点，具体分布区域见下表：序号单位森林防火视频采集系统数量和位置数量简要描述位置信息11区5模拟覆盖图（1）的右手边分布着某市的主要公园以及接近市中心位置，利用5个点的交叉覆盖，达到最佳的覆盖率。对某市内的所有主题公园进行了高密度的监控范围。22区2模拟覆盖图（1）的左上角主要分布了某市的重点山林，位于市郊，人烟偏小。利用了两个点进行了大部分的覆盖，最佳的保护了山林林区。33区2模拟覆盖图（1）的左下角主要分布了靠海的两个森林公园，存活了大量的珍稀木材与野生动物。利用了两个点对森林公园进行了大范围的覆盖，达到目的。44区1模拟覆盖图（2）主要是海边上的独立海岛，岛上人烟稀少，满足了野生

18、动物的生活条件。而林区是野生动物生存的必要条件，以一个点的覆盖对岛上林区进行保护，提供良好的条件给野生动物。合计10精品.2.2 某市模拟覆盖效果图根据软件技术的地形模拟功能，对某市进行模拟选点（坐标位置）。下列（1）（2）两张模拟覆盖图更真实的体现到实际覆盖情况，供客户参考与有针对性的选址。（1）（2）林区的山体情况复杂，实际安装需按现场调研后协商制定。精品.2.3 系统技术特点及优势2.3.1 系统技术特点1. 基于远红外设备的长距离森林火灾分析算法独特的森林火灾热成像分析算法，最远能监测5公里处1米*2米木质火源，从8公里处能侦测到3米*3米火源。单终端最大覆盖面积超过80 km2；能去

19、除车辆等转瞬即逝的热源和日间太阳照在山体没有植披的石层和土层导致的高温干扰。高火情识别率，低误报率；系统能侦测5公里处4平方米木质火源，8公里处9平方米木质火源。2. 基于DEM的全三维地理信息系统建模我们的平台自带离线GIS系统，并通过DEM高程库实现了站点周边全区域的三维建模，客户可自由编译路径、地名与周边设施。精度为Google地球中国区的9倍。3. 基于DEM库三维建模实现的单站点精确火情定位通常火情或事件的定位需要由2个站点配合完成(类似人类的双眼定位原理)，我们的系统可由单个站点通过DEM高程库完成的三维模型实现单站点精确定位，经实测定位精度小于半径27米，火情精确定位有助于业主方

20、的预防、决策与扑救工作。精品.4. 双光谱火情分析系统在红外热成像火灾算法基础下利用前端工控机配合长焦成像设备接入我司自有烟感分析软件，辅助红外分析软件观测山背/山沟火情，同时实现了周边林业资源观测、病虫害观测与其他的观测功能。5. 火情所见即所得出现火情后，用户可点击地图上多个火情标志中的任意一处火点，系统可自动分析锁定火点，自动调整云台水平/垂直方位与镜头焦距/视场角，使指挥人员能立即观看现场视频，做到火情的所见即所得。6. 全景图与智能屏蔽功能支持360度全景拼图，系统可以实现红外热像图的无缝智能拼图的全景红外热像分析功能。获得前端现场所有环境信息，快速实现全方位的火情决策分析。支持静态

21、屏蔽功能通过标识监控区域内的已知热对象，对已知热源进行屏蔽，最大程度上减少人为误报，如建筑物/光伏，太阳能板等。精品.7. 系统覆盖范围仿真功能通过准确的高度数据库与三维模型，我们可在系统的地理信息系统上软件仿真所有建设站点，模拟站点覆盖范围，选取最优站点达到最大的覆盖范围，大大减少了勘测成本。2.3.2 系统技术优势微小火源识别前提下的大范围覆盖独有专利的火灾热成像图像分析算法，单台终端最远能监测5公里处2米*2米木质火源，从8公里处能侦测到3米*3米火源。单终端覆盖面积超过78.5 km2，为业界同类产品覆盖面积28.26km2的3倍。基于GIS的3D站点建模采集NASA地理观测数据库中的

22、高度数据进行建模，精度为Google earth的9倍以上。智能视频分析支持基于GIS的实时火情地理位置标定，可精确定位火情，理论误差小于50米，实测误差小于27米精品.自动巡检与主动告警监控终端支持全范围自动扫描，指定范围自动扫描，手动扫描功能。支持火情主动告警功能，包括声音告警和短信告警。数据分析支持基于事件的历史信息检索。监控数据、异常数据和报警信息会自动存储在相对应的设备数据栏目中，可以实现快速准确的调用分析。终端防盗设计监控终端主控板内嵌GPS芯片，可支持断连6小时内识别终端位置。云台和防风杆采用异形螺丝紧固连接，普通扳手无法打开。防风杆离地3米内无扶手，只能使用梯子攀援。站点软件仿

23、真通过准确的高度数据库与三维模型，我们可在系统的地理信息系统上软件仿真所有建设站点的可视范围，做到系统识别盲区可视化，大大降低了选点与勘测成本2.3.3 系统核心技术及价值l 核心技术:智能视频监控系统对已知干扰源屏蔽功能和方法远红外智能识别火情算法与自动告警功能利用二维摄像设备配合三维地图进行距离测量和三维地理位置标定的实时算法l 客户价值:识别微小火源的能力：在长距离识别微小火源的能力使客户能在火情早期迅速作出火情应对判断；精品.准确定位火情的能力：支持基于GIS的实时火情地理位置标定，可精确定位火情，使管理人员与打火队伍能迅速准确地找到火源；主动告警的能力：不依赖于肉眼，系统自动识别火情

24、后的第一时间以声音、短信、push消息等多种方式主动向多个有关人员及部门进行告警；成本的降低：通过系统对站点仿真、防雷、防盗、告警能力、远程管理能力、数据分析能力等方面的独特设计，大大降低方案整个生命周期的安装、维护运营成本。2.4 系统结构组成2.4.1 视频监控终端红外热成像仪高清透雾摄像机384288红外像素，温度灵敏度达0.05，工作温度-40至70度可视角度：5.54.2度75mm镜头210万像素在FULL HD1080P下可实现实时图像视频高压缩比逐行扫描CMOS，运动图像无锯齿支持最大64G存储卡本地存储支持双码流与手机监控支持自动光圈/自动电子快门透雾由特制光学玻片配合软件增强

25、实现全天候监控ICR红外滤片式日夜转换功能，全天候监控能够敏感探测发热体，包括明火，人体，热浪，热烟等，及早发现火灾险情，大大降低模式识别的误报率。采用超长远焦镜头14-374mm（根据需求可选）透雾由特制光学玻片配合软件增强实现（自主研发）配合广角镜头，扩大监测视场面积，实现截面视场全覆盖透雾由特制光学玻片配合软件增强实现（自主研发）采用变焦镜头，大监测视场面积，实现截面视场全覆盖不受雨雾等天气情况影响，全天候工作不需要自动调焦调距，扫描巡航效率高被动红外方式，寿命长于主动激光夜视仪支持风光互补（客户定制）精品.2.4.2 信号传输与通讯 信号传输有三种方式，具体采用哪种传输方式根据客户的具

26、体需要以及现场实际情况决定： 视频电缆传输（视频输出时） 直接网线传输 光纤传输（加配带光纤接口的工业以太网交换机） 系统网络通信采用IP网络技术组网，并可使用网络延伸器、网桥、路由器设备延伸接入站点，且能支持IP组播功能。采用双方向10/100/1000Mb/s (10/100/1000BASE)光/电接口互联，并实现第三层路由隔离。现场控制箱与交换机之间采用光纤通讯方式，提高信号传输带宽，同时提高系统抗干扰能力。2.4.3 处理服务器 在本系统中，本地服务器为放在区域监控中心网络机柜中，也可以与远程服务器连接，通过专网进行数据交换与通讯。服务器完成两大功能：数据存储与交换 设备的正常红外热

27、像图谱和出现异常时的典型故障图谱，以供将来设备出现异常时进行对比分析。所有热像终端所监测的温度数据及图谱信息即时传送到本地处理服务器，由本地处理服务器完成与远程处理服务器的数据交换，随时可调用数据进行分析。即时控制、分析 支持即时切入控制：当森林温度无异常时，系统处于自动巡航状态，一旦出现热异常时，可即时切入客户端人工控制，以控制热像仪准确定位于森林热异常部分，进行即时分析。干 分析：当出现热缺陷时，可即时对热像仪进行控制，定位森林热异常的部分，进行数据分析。实现对森林安防系统进行实时闭环控制，如果温度超差大于某一值时即时报警。精品.2.4.4 监测、控制与分析客户端由于客户管理构架适应分级管

28、理构架，客户端可分为两种，本地客户端（区域监控中心）和远程客户端（远程监控中心） 本地客户端：本地客户端直接和本地处理服务器相连，根据客户应用需求开发的红外热像处理软件安装在本地客户端，可以完成即时监控，随时生成温度曲线，进行即时分析，出现异常时进行报警，以及完成客户定制化需求等。 远程客户端：远程客户端与远程热像处理器相连，根据客户应用需求开发的红外热像处理软件安装在远程客户端，由于远程处理服务器与本地处理服务器一直进行着数据交换，所以可以完成即时监控，随时生成温度曲线，进行即时分析，以及完成客户定制化需求等。2.5 系统功能设计 根据系统功能模块开发需求，林区火情智能视频监控管理系统主要定

29、制功能包括：1. 前端基站双光谱视频监控设计系统前端基站采用75mm远红外热成像仪与130万像素高清可见光透雾摄像仪的双光谱监测设计，安装在云台上并接入现场控制箱。远红外摄像仪负责探测区域异常温度，可见光透雾摄像仪在雾霾天气下提供清晰近距离火情现场视频图像。2. 火情自动判定及告警系统能自动监控并识别探测区域内发生的火情，并自动判定火情信息并回传到后端软件平台通过生成声、光信号进行告警精品.，提醒管理人员能第一时间监察异常情况,同时监控人员可在指挥屏幕墙上实时显示探测情况。3. 软件三维建模及站点管理系统软件能通过全球数字高程模型ASTERDEM对所有项目需求站点进行三维地形建模，并置于上一级

30、系统模拟的三维地图平面上。管理部门能通过系统软件界面统一连接及管理下级所有地图站点并准确获得站点监测区域周边的地形地貌。精品.4. 火情定位系统采用单基站火情定位方法，利用二维摄像设备配合三维地图进行距离测量和三维地理位置标定的实时算法，可精确定位火情，显示火灾经、纬度和高度的三维GPS坐标，误差在5公里范围内小于50米。精品.5. 系统安全系统登陆通过账号密码方式进行认证，管理者能在系统内为不同账号的登入者设置不同访问权限，保障系统信息和运作安全。6. 系统远程操作及自主介入系统管理者能在软件界面上远程管理所有前端站点监测任务，随时暂停和重启前端站点，控制系统镜头角度、角度和监测速度。探测到

31、异常火情时，分析管理者可即时切入客户端人工控制介入系统运作，调动系统前端观察火点情况，实现火情监控的最高效率。精品.7.事件记录及查询系统能对监控画面进行录像和全天候存储，自动保存报警画面图像及发生时间。用户能在后端软件平台翻查历史数据及储存图片，可按发生时间随时查询过往发生火警的位置等详细情况。8. 红外识别系统采用火灾热成像图像分析算法，具有高火情识别率，误报率低的特点。热成像图像分析算法能找出面积变大和温度变热速度快的可疑热源，分析火源的辐射量波动值，将火情识别有效面积的像素达到22像素，达到误报率低的要求。并且能克服红外散射与衰减的限制，最远能监测识别5公里处2米*2米木质火源。9.

32、软件全景监控及自主屏蔽系统后端软件平台自动对所有前端观测区域进行360监控拼图，获得前端现场所有环境信息，帮助快速实现全方位的火情决策分析。管理者能在全景图上任意点位通过软件设置热点屏蔽，主动避开已知干扰源对于系统监控的影响，减少误报产生。精品.10. 建设规划仿真通过对站点的三维建模及高程信息数据库记录，系统能事先在后端软件平台上仿真出前端定点后的监测覆盖有效范围，大大降低了选点与勘测成本。精品.11. 无线传输系统传输采用基于IP网络的数字化传输网络，根据用户实际需求，采集信号可选择通过5.8G或2.4G无线数字网桥系统2种规格与后台进行链接。前端数据和图像均可通过无线传输进行远程传输。1

33、2. 野外适应系统架构设备均采用适应于林区的野外工业设备，其中包括有重载数字回显云台、大型野外防护罩、全天候野外设备保护箱及工业级以太网交换机等，具备包括防水，防尘，防过热，防雷，抗风能力，有效对抗恶劣气候环境对设备造成的影响。13. 平台对接系统采用开放式的输出接口，能通过接口软件开发对外无缝连接包括SOA架构系统在内客户子系统，顺利解决原内部系统与新增方案系统信息互行，管理互通的实际需求。14. 设备防盗安全设计系统前端设备内置GPS全球定位防盗单元，能在前端设备遭遇盗移动后，持续6小时对外发送准确设备追踪信号。另外，前端设备装嵌采用特殊设计的异型螺丝，增加前端设备非法拆卸的难度，进一步保

34、障设备安全。15. 辅助决策系统系统能与ERP资源管理系统进行对接。管理人员能通过预先对站点附近消防资源的整理，在系统开发的GIS管理软件平台上，快速获得火点附近的消防部队及隔离带的布置情况，并从三维模型地图上取得距离火情定位的最短路线，第一时间通过和调度指挥相关人员。16. 人员管理系统除火情智能视频监控管理主平台外，系统还开发有巡防人员管理系统。管理人员能通过巡护员从“汇报通”软件中上传的巡护路线及林区现场资料，便捷得知日常林区巡护工作情况，为火情防护人员管理计划的设置提供科学、有效的依据。精品.17. 电源保障系统系统电源供应可采取市电供应及野外风光互补功能方式，并带有UPS后备电源系统

35、，根据用户需求，能保证每个站点系统在电源切断情况下72小时的持续正常运行。18. 防雷设计系统前端设备设置有足够的防雷组件，包括有电源防雷器、信号防雷器、无线设备防雷器、小于4欧姆接地系统。电缆接电点和基站设备用电点均有电源避雷和防浪涌保护。19. 人性系统化界面根据专家实际经验指导，系统开发出简易便捷的系统管理界面，能帮助管理者在最短时间内熟悉系统操作及全面管理运用。20.安防子系统安防子系统设置有CCTV摄像机、三鉴频率探测器、室外扬声器，当前端基站遭到非法范围入侵时，不仅能“监”更能“恐”2.6 前端智能监测基站设计精品.2.6.1 智能监测基站设计要求前端火险监测功能采用高清透雾摄像机

36、和红外热成像仪对基站附近数公里范围林区进行视频监控图像采集，在半径5公里范围内可侦测到2*2米木质火源，采用重型数字云台对摄像机和镜头实现方位角360全方位监控，通过重型数字云台的方位角和系统的高精度GIS地理信息系统能迅速定位火情的精确位置，实现火情的智能识别，一旦发现疑似火情，前端基站自动识别并自动向后端监控中心发送报警信号，配置一台视频编码器将前端监控的视频图像经编码器压缩后，采用5.8G无线数字微波系统将基站的监控视频图像和各种控制信号传回监控中心；由于基站所处位置在野外，需要考虑防水、防腐、保温等措施，所以前端基站设备采用全天候防护罩进行保护，对智能识别处理器以及其它控制设备采用一体

37、化集成基站控制设备，确保系统长时间稳定可靠运行。为了获得更好更广泛的监控视野范围，需要在基站所在位置修建铁塔，所需高度根据监控视野范围和四周植被的实际情况决定。2.6.2 智能监测基站整体设计 系统前端基站采用技术先进的红外热成像仪+高清透雾摄像机，安装在云台上并组成智能监测前端，并安设于目标林区。监测基站与千兆网交换机之间使用光纤通讯。交换机与服务器安装在区域监控中心的网络机柜中。系统可以在监控中心内通过GIS软件系统平台完成红外图像采集的分析、人员跟踪报告以及远距离位置的标定测距，同时可以完成远程控制功能，还可以经过部局域网与远程监控中心连接起来，实现红外监控数据共享和报警监控等功能。系统

38、可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。2.6.3 基站前端组成前端基站主要由以下几个部分组成：1)视频采集系统2)供电系统精品.3)防盗系统4)基站控制系统5)防雷接地系统6） 传输系统2.6.4 视频采集系统设计2.6.4.1 视频采集系统组成 视频采集系统组要包括红外热成像仪、基站工控机、高清透雾摄像仪、野外大型防护罩、重载数字云台、视频编码器组成。红外热成像仪与前端工控机 红外热成像仪与前端工控机是构成系统最核心的和最重要的功能，是实现传统普通森林防火监控由人工监看向智能设备自动监看的重要转换，采用智能设备自动监看的森林防火监控系统能够提高工作效率，减少因人工的疏忽而造成的漏报情况，

39、系统能够实时全天候24小时监测森林防火，智能设备一旦发现疑似火情通过系统报警平台及时为用户提供的现场信息，让用户在第一时间通过智能监控系统迅速判断，并作出相关的应急处理措施。 先进的前端工控机是将红外热成像仪采集到的视频图像经过压缩后通过独特的像素色深算法对火源进行智能分析，一旦发现疑似火情，智能处理器自动识别并自动向后端监控中心发送报警信号。由于没有对监测的图像进行压缩，智能处理器能识别的火情有效面积低至22像素，能够准确的识别火情，有效地降低误报的优点。 高清透雾摄像仪 为提升摄像仪森林防火监控范围，方案站点采用广角镜头以获取最大的监控范围，根据监控范围实际所需，部分站点选用长焦电动变倍镜

40、头，以满足森林防火监控大范围大视野监控的需要。 方案采用高清晰镜头与高性能日夜两用高清摄像机配套使用，即使在雾气、灰尘、烟雾、小雨等可见光(彩色图像)环境中，也可拍摄到非常清晰、高对比度的影像，提升远距离观察效果。精品. 野外大型防护罩 系统前端基站在一般安装在野外，在野外恶劣的自然环境为保证基站24小时全天候的正常运行，野外大型防护罩是实现智能监控的重要保障，大型防护罩具备除湿、加温、雨刮，风扇功能、满足全天候运行、满足IP66防护等级，很好的保护了基站的红外热成像仪和高清透雾镜头。 重载变速数字云台 前端基站大多位于野外铁塔顶端，野外风力较大，容易导致前端基站晃动，需要采用中载数字云台安装

41、前端基站，同时由于基于森林防火的智能监控范围较大，需要中载数字云台能够实现0-360的全方位角以及4545俯仰角度的大范围监控才能满足森林防火智能监控的要求。森林火险综合管理系统配置的长焦镜头能够监控到数公里的范围，较远的监视距离对重载数字云台的运转精度要求也非常高，越小的运转精度在远距离监控时才能够实现监控画面的平滑过渡，不会造成远端林区监视范围画面不连续的情况。 作为智能化的森林火险综合管理系统，其重载数字云台必须具备自动巡检和手动巡检功能，日常运转的情况下，通过系统管理员设定中载数字云台预置位后，由系统控制云台进行全天候24小时自动巡检，当出现可疑情况时，可由管理员手动控制云台到达需要的

42、监看位置，对于远距离大范围的森林防火监控，中载数字云台的预置位越多越好，越多的预置位是实现对于森林防火所需的远距离大范围全面监控的重要保证，云台的定位功能配合后端GIS平台软件实现火点自动定位。 视频编码器 视频编码器由专用音视频压缩编解码器芯片、数据和报警输入输出通道、网络接口、音视频接口（HDMI，VGA，HD-SDI）、RS232串行接口控制、协议接口控制、嵌入软件等构成，为保障编码器正常工作将编码器安装在基站箱内，满足森林火险的监控视频分辨率编码D1或1080p、720p、UXGA的要求。精品.2.6.4.2 视频采集系统结构 我们用3D技术对系统前端基站进行立体方式展示，可以全方位直

43、观地了解基站整体结构和内部结构。基站整体外观图：野外大型护罩野外数字重型云台 精品.野外大型护罩 基站的野外护罩是为了保证高清镜头、红外热像仪工作的可靠性，延长其使用寿命，护罩具有多种特殊性保护措施还能防止对内在设备的人为破坏。同时要防护罩密封性要高，以避免雨水进入。同时进线口要开在防护罩的下方，避免雨水顺线缆倒流入防护罩。在防护罩前方安装有雨刷，以便及时清理所积雨水和污垢，使摄像机能通过玻璃，摄取清晰的图像。罩前或玻璃上除霜器，在视窗积霜、积雪时将其融化。其次，内装有加热器，在温度较低的环境中进行加热，提升防护罩内部温度，确保摄像机镜头正常工作；内装或外装风扇可以使罩内空气流通，降低防护罩内

44、的温度，保证图像监视效果。野外重型数字云台 野外重型数字云台采用耐磨系数高的新金合金并经过特殊工艺处理，可在高强度工作条件下连续运转，并针对最易发生故障的电子线路，云台采用背部开口、电子线路板可拔插的专利设计，无需整体拆卸，仅通过更换电路板即可完成维护，具有维护快捷、维修成本低、防水、防尘，负载大的特点。前端基站内构图：精品. 前端路由器前端工控板高清镜头基站控制板高清摄像仪红外热像仪精品.精品.红外热像仪 红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物

45、体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 高清镜头 可见光成像设备，做为红外热成像仪的补充。当热成像发生火灾报警时，也可以通过可见光摄像进一步确认报警的真实性，提高防火预警准确性，同时可以为远程指挥提供现场真实画面，作为辅助手段。高清摄像仪 图像清晰度高高清IP网络摄像机，能全实时广播级图像画质，清晰度远远高于传统意义上的CCD模拟摄像机，真正实现了高清监控的目标。而且具有自适应的智能调节模式，会根据不同光线环境自动调节摄像机的光圈、增益、降噪等参数，能够始终保持最完美的画面效果。 由于系统实现了监控从采集到存储的全数字化，因此，对于传统意义上所

46、存在的摄像机受到光线变化影响直接影响画质的现象将不会存在。 同时对于线路传输中普遍存在的视频信号干扰等也将彻底消失。前端工控板 工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。能提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。基站控制板 前端设备基站控制板可自动重启和自主排障功能可自动采集机内与外界温度与湿度的数据，控制护罩的雨刷系统、排气扇、加热系统可自动调节机内的温度和湿度，使前端设备处于合适

47、的工作环境。前端路由器 能根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。实现各种骨干网内部连接。将红外线热成像仪、可见光摄像仪和工业电脑连接，并组成内网，可以透过WiFi和千兆网口与外部远程微波网桥连接。精品.2.6.5 供电系统设计2.6.5.1 供电方式前端监控基站所处位置在野外，基站附近有市电，可以采用电缆电力输送。根据实际情况建议配置600W-1000W的UPS后备电源系统即可满足前端基站所有设备的供电要求。对于基站附近有市电或者要求采用市电时，由于基站设备大多数为直流电源设备，考虑到电压的不稳定容易造成基站设备损坏，需采用稳压电源设备为前端基站提供稳定的电压

48、以保护基站设备的用电安全。对于没有市电的地区，需采用风光互补方式进行系统供电。建议在日照比较丰富的地方采用太阳能发电系统，在风能比较丰富的地方采用风能和太阳能互补的发电系统，前端基站功耗不应超过120W，发电系统需根据实际功耗情况配置以满足前端所有设备的供电要求。2.6.6 防盗系统设计 防盗设计进行认真的现场勘察，结合现场环境进行有效设计，针对勘察结果选用适合的防盗设计，在系统的设计应符合有关风险等级和防护级别标准的要求，符合有关设计规范、环境条件、防范对象、投资规模、维护保养以及接处警方式等要求。防盗设计能24小时全天候监测设备所在位置和独特的安装设计。精品.2.6.6.1 数字防盗设计

49、配有GPS全球定位防盗系统（ Global Positioning System）、GSM（Global System for Mobile Communications）利用导航卫星进行测时和测距的全球定位系统和应用最为广泛的移动电话标准，具有精度高、全天候和全球覆盖能力，能24小时全天候监测设备所在位置，当前端设备遭到非法移动时GPS防盗系统能及时发出被盗信号和精确经纬度信息，通过发送短信息方式和互联网方式通知，这样就能实时知道设备所在位置，进行有效的抓捕，并能保持6小时以上的续航能力用来防盗追踪。2.6.6.2 异形防盗螺丝设计位于野外设备产品中需使用异形螺丝，因为野外，在管理上出现很多

50、弊端，而使用异形螺丝就大大减少了不必要的损失。而且异形螺丝使用方便，使用专用扳手就可以安装，而不需要特别且复杂的工具，会配备专用工具用于安装，轻而易举的解决了精品.安装问题。应用“逆向锁定”原理，使防盗性能独特可靠，同时采用防盗钢套保护全面， 使盗窃者无从下手。 2.6.7 基站控制系统设计前端基站涉及到红外热成像仪、基站工控机、高清热像仪、防盗报警的数字报警主机、功放、控制电路、编码器、交换机等多种设备，针对野外恶劣的气候条件，系统需具备一体化设计的集成控制设备以保证野外森林防火智能监控系统长时间稳定可靠运行。基站控制设备需采用一体化集成电路设计，集成红外热成像仪、基站工控机、高清热像仪、防

51、盗报警的数字报警主机、功放、控制电路、编码器、交换机等森林防火基站全部控制功能。基站控制设备需具有特点：设备采用一体化集成电路设计，确保系统长时间稳定可靠运行；设备功能：视频处理、远程控制、智能采集、数据交换、通讯协议转换、网络I/O控制、防盗功能；设备接口：视频输入/输出接口（2路输入/1路输出），控制接口（可远程控制云台、摄像机），网络接口（10/100Base-T以太网接口），数字报警接口（可接报警喇叭、拾音器）电源接口（220V输入，12V/24V输出）；设备外观：要求防锈合金机身；防护性能：具有防雨、防风、防潮、防腐、散热性能；工作温度要求：-20C-+60C；基站MCU嵌入式控制板

52、 前端基站设备长期位于野外环境，自主研发了适用于前端设备基站控制板可自动重启和自主排障功能，同时为全天候了解设备的周围环境，基站控制板可自动采集机内与外界温度与湿度的数据，控制护罩的雨刷系统、排气扇、加热系统可自动调节机内的温度和湿度，使前端设备处于合适的工作环境。精品.2.6.8 防雷接地系统设计2.6.8.1 防雷接地系统设计要求对于野外的森林防火监测基站，防雷接地是保障基站及设备安全必不可少的一项，森林防火监测基站防雷接地系统包含2个部分，第一部分为：基站铁塔的防雷接地，第二部分为：基站设备的防雷接地， 按照防雷接地的国家标准：基站铁塔防雷接地小于10，基站设备的防雷接地小于4。基站防雷

53、接地主要包括：避雷针、小于10接地系统；基站设备防雷接地主要包括：电源防雷器、信号防雷器等、小于4欧姆接地系统。基站防雷接地方式：系统的前端基站多数是处于野外，野外的自然环境恶劣，防雷设计尤为重要。系统外部防雷包括避雷针、避雷带、引下线、接地极等等，其主要的功能是为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地。系统内部防雷系统是为保护设备内部的设备安全而设置的。通过在需要保护设备的前端安装合适的避雷器，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体。将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安

54、全。 系统防雷设计符合防雷接地的国家标准：基站铁塔防雷接地小于10，基站设备的防雷接地小于4。2.6.8.2 防雷接地系统设计依据(1) 建筑物防雷设计规范 GB50057-94 (2) 电子计算机机房设计规范 GB50174-93 (3) 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 (4) 计算站场地安全要求 GB9361-88 (5) 计算站场地技术文件 GB2887-89 (6) 计算机信息系统防雷保安器GA173-1998 精品.(7) 雷电电磁脉冲的防护 IECI312 (8) 微波站防雷与接地设计规范 YD 201193 (9) 通信局（站）接地设计暂行技术规定 YDJ26E92.

55、6.8.3 防雷设备配置信号防雷电源防雷避雷针、接地棒2.6.9 传输系统设计2.6.9.1 信号传输设计森林防火智能检测基站一般都位于野外，需要采用传输链路将前端视频图像以及各种信号传回监控中心，针对野外监控传输链路的选择，前端无线传输网络采用5.8G无线网桥和天线构成，根据视频监控所需的带宽和传输距离选择27M、54M、108M或150M的无线网桥，根据前端基站到中继点或者监控中心的距离的远近选择天线，一般正常情况下，3公里以内的通视距离采用集成天线板就可以满足要求，对于超过3公里的通视传输距离采用外接天线，天线规格根据实际的传输距离选择直径为0.8米、0.9米或1.2米的天线。天线有带内

56、置19dBi、23dBi和不带内置天线三种类型，以适应传输距离的不同要求。5.8G无线网桥：根据森林防火智能监控视频所需的的传输带宽，无线网桥有：27M、54M、108M、150M、300M可选，对于单路监控视频，采用D1格式，采用27M或54M的无线网桥就可以满足要求，采用高清格式，距离较近时可以采用54M无线网桥，较远时建议采用108M或150M无线网桥。增益天线：选择增益天线是根据传输距离而定，一般情况下，在可视距离3公里内建议采用内置天线即可满足要求，10公里以内建议采用30dBi栅状抛物面定向天线（精品.0.8或0.9），超过10公里建议采用32dBi碟状抛物面定向天线（0.9-1.

57、2）。Poe供电适配器：采用Poe供电适配器通过网线为无线网桥供电。同轴避雷器：保护无线网桥，避免增益天线通过馈线将感应雷引入到无线网桥。森林防火智能监测系统的无线传输系统不仅需要考虑设备选型情况，对于涉及到较多的无线传输点时，传输网络的路由情况也是非常重要的，在可视的情况下，优先采用已有的监控基站铁塔实现无线网络的传输和中继，所以无线传输网络的路由十分重要。对于必须单独采用中继站点的基站，采用独管塔和配置较小功率的发电系统即可满足要求，因为单独的无线网络中继站点设备较少，功耗非常低、而且比较设备自重也非常轻，配置独管塔和小功率发电系统就可以实现中继站点的要求。2.6.9.2 传输网络设计林区

58、分控中心包括无线接收主机和视频监控系统设备，接收由无线传输（中继）系统传输的林区防火监控视频信息并通过视频监控系统设备将这些视频监控信息播放和存储，同时将视频信息通过无线音、视频传输器向省、市、县各级监控中心和防火指挥部门转发。根据林区的实际情况进一步设计确定。林区监控中心系统包括无线接收主机和视频监控系统设备和大屏幕显示设备，接收林区分控中心转发的或由无线传输（中继）系统传输的林区防火监控视频信息并通过视频监控系统设备将这些视频监控信息播放和存储，大屏幕显示设备将实时监控画面进行在线显示。同时，还根据需要，将指定的视频信息通过通过无线音、视频传输器向省、市、县各级监控中心和防火指挥部门转发。

59、 林业管理部门监控中心系统包括无线接收主机和视频监控系统设备和大屏幕显示设备，接收林区监控中心转发的林区防火监控视频信息并通过视频监控系统设备将这些视频监控信息播放和存储，大屏幕显示设备将实时监控画面进行在线显示。网络结构参见下图所示精品.2.6.10 UPS系统设计2.6.10.1 原理框架MX。馈电部分模块模块。充电装置电池逆变器市电输入旁路输入切换开关维修旁路 交流输出隔离变压器精品.2.6.10.2 功能特性此系统为后备式UPS系统，其工作原理为：市电正常时，UPS一面通过滤波电路向用电设备供电，另一方面通过充电回路给电池充电，电池充满时充电回路停止工作，此时UPS逆变电路不工作。当市

60、电发生故障，逆变电路开始工作，后备电池放电，维持UPS输出。正常情况下，监控系统自动控制模块的充电状态和充电电流完成自动电池管理。监控系统同时采集交流参数、直流参数、开关报警状态，可检测电池充放电电流，在主监控上集中处理实现信息显示、报警和上位机通讯。在PM4主监控失效时，整流模块可继续工作，仍具有对电池的管理功能。 保护功能 输出过压保护 输出电压过高对用电设备会造成灾难性事故，为杜绝此类情况发生，我公司的电源模块内有过压保护电路，出现过压后电源自动死锁，模块上相应故障指示灯亮，并发出声光报警，故障模块自动退出工作；过压保护点设为300V2V。 输出限流保护 电源模块的输出功率受到限制，输出电流不能无限增大，因此每个模块输出电流最大限制为额定输出电流的1.05倍，如果超负荷，模块自动调低输出电压以保护。 短路保护 模块输出特性如下图，输出短路时电源在瞬间把输出电压拉低到零，限制短路电流在限流点之下，此时电源输出功率很小，以达到保护电源的目的。电源可长期工作在短路状态，不会损坏，排除故障后电源可自动恢复工作。负载增大I电源输出特性V输出短路精品. 并联保护 每个模块内部均有并联保护电路，绝对保证故障模块自动退出系统，而不影响其它正常模块工作。模块并机输出示意图如下图所示。电源模块并机输出示意图整流模块N+-并联保护电路整流模块2并联保护电路整流模块1并联保护电路