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红外热成像技术+无线视频监控构筑森林防火监控
发布日期：2014-09-13 23:41:32随着造林事业的不断发展，林地面积，林业蓄积量逐年增加，工作是要任务。森林火灾是世界性的林业重要灾害之11，年年都有11定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。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11旦有发生，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，分析是否准确合理，决策措施是否得当。
为此内外都在为预防，减少和控制森林火灾而努力。为了早日实现森林防火工作的规范化，科学化，信息化，贯彻“预防为主，积极扑救的方针”，真正做到早发现，早解决。森林，森林防火监控，森林监控，森林无线网络监控工作显得比较重要。林区工程是由林区监控管理指挥中心系统，系统，和系统，控制系统，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，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。
森林防火系统特点
1、远程视频监控以直观，真实，有效而被广泛应用在许多重点防范地区。远程视频监控能在森林发生火灾前及时发现火情，从而起到预防火灾的目的；
2、远程视频监控能在森林发生火灾时把现场的图像传回指挥中心，指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度救火，比较大限度的能减小火灾造成的损失；
3、远程视频监控能真实记录火灾发生前救火过程中以及救火以后现场的真实情况从而对火灾进行处理，提供有效真实的资料；
4、在林区各了望塔制高点架设远程热成像可见光双波段天候摄像机(TVC)，覆盖半径3公里，观测方圆12 平方公里森林火情。对初发火情，做到及时发现，及时救护。使火灾隐患消亡在萌芽状态；
5、远程热成像可见光双波段天候摄像机(TVC)具有极佳的透雾效果，对于雾、霾等恶劣天的防火能力也得到极大的提高。
6、从消防了望塔至林区管理指挥中心通过CDMA传输，不受距离限制，不受遮挡，CDMA网络覆盖的地方就可以把前端图像传输至监控管理中心。森林防火消防中心可对火情及现场情况进行实时观察，以便及时了解现场情况协调调度指挥；
7、林区监控管理指挥中心通过CDMA网络远程对前端设备进行长焦，短焦控制；对云台进行上下，左右控制；
8、林区监控管理指挥中心能记录火情发生，发展和消灭的整个过程，对以后的火情的预防，治理提供真实有效的直观资料。
无线视频监控解决方法
运用基于TCP/IP的无线局域网络传输，搭建在该平台上，运用高速率传输的网络视频信号，前端视频用高清IPCamera采集信号以后用5.8G高速率无线网桥往回传。在整个过程中，要考虑遮挡的因素，比如有的监控点和监控中心被某些山所遮挡。那么可以使用级联传输的方式，比如A为比较远监控点，C为监控中心，A点和C点被B点所在的山遮挡，那么采用级联传输的方式就是把A点的信号传到B点和该点的信号汇集，继续向C点回传。
运用无线局域网络视频传输，可以满足传输的带宽要求，并且在11些运营商信号覆盖不理想的区域也能正常传输信号。系统搭建采用方式，免去了布线的麻烦，设备整体工耗小，耗电量不高，比较适合在森林防火无线上使用，整体提高了对突发性森林火灾的监控水平和处置能力。
森林防火视频监控系统构成森林防火视频监控系统11般来说有三大部分组成，分别是前端图像和信息数据采集部分、数据传输部分、监控指挥中心部分。
图像和信息采集部分
森林防火监控图像和信息采集部分由位于前端的摄像机、镜头、云台和、、供电系统和稳压系统、图像编码设备、和其他扩展设备组成。由于该部分处于高山森林深处，环境状况比较恶劣，所以在设备选择和施工中比普通的图像监控要求严格。
摄像机
摄像机是系统的眼睛，摄像机的选用直接关系到采集图像的效果。图像采集过程中，云台旋转形成的光照变化、山地情况复杂、背光以及兼顾夜间成像的需求，考虑到热像仪成像质量差、寿命短造价高等特点，宜采用的摄像机。
镜头
由于森林面积广大，监控点的数量有限，通常要求11个监控点白天要有3—10公里甚至更远范围的监控半径，需要采用11定倍数的变焦镜头。根据我们在森林防火监控系统中的经验，大焦距的变焦镜头由于安装铁塔的抖动，在大变倍情况下聚焦成像较为困难，而且长焦距镜头通光量差，不利于低照度下的成像，同时由于长焦距镜头价格昂贵，性价比不高，不建议采用焦距超过300mm的镜头，如果对镜头焦距却有要求，11般建议在200mm为宜。
云台和护罩
由于森林监控点的位置比较偏远，所以云台的选取主要考虑岂可靠，耐用，稳定性。考虑到高山气候条件恶劣，风大，云台要有足够的抗风能力，负担要有足够的余量。
为了操控的灵活性，尽量选用带有预置位的云台，以实现对森林区域火灾事故多发区和重点区域的监视监控。再有GIS系统的防火监控系统中，还要要求云台具有角度指示功能。防火罩要容得下长焦距镜头和摄像机，而且要有雨刷和恒温设置。
解码器
解码器的选择，以符合云台和摄像机的控制要求为主，控制接口以422或485为主，不建议选择232控制接口类型。由于环境恶劣，不管有没有设备机箱房，解码器的配置比较好是室外型的产品，以保证设备的低故障率。
编码设备
摄像机输出的是模拟信号，为了翻遍传输和中心化网络化的需求，需要把模拟的图像信号转化成数字信息码流，这就需要模/数转换的视频。考虑到传输带宽和图像清晰度的要求，并考虑到信息在中心处理,存储,传输和操作，森林防火监控中图像压缩技术多以MPEG4的处理方式为主。同时，基于MPEG4的视频编码设备具有丰富的,监控，音视频接口，可以方便的接入前端其他辅助设备的信号。
其他辅助设备
森林监控系统的前端大部分设置在空旷且无人看守的野外，为了设备的安全，建议在其前端的监控点设置报警和语音通话系统。为了实时了解森林地区的气象条件，在其前端监控点建议安装气象采集装置，采集当地森林的温度湿度,气压,风向,风速等气象信息.
传输部分
图像传输不外乎两种方式，和。光纤作为传输载体，具有传输容量大，传输信号稳定，不容易被雷击等有点，但是由于是有线传输，在森林防火的施工中铺设，施工难度大、施工周期长且容易遭到破坏，光纤11般用在传输距离较近的监控点，容易布线的环境的下。
微波传输具有施工方便，安装灵活，造价低等有点。尤其在森林监控中大多数监控点位于山上，在远距离的森林防火监控中被广泛的使用。微波无线传输系统在煤矿监控中也被越来越多的应用。
传统的模拟微波由于占用频谱宽，易于受到干扰，且传输的模拟图像不利于后续的监控中心操作与处理，在森林防火中的应用越来越少了。取而代之的是数字扩频微波传输。
数字扩频微波传输容量大，传输性能稳定，不容易受到干扰，数字化线路的传输适合现代技术网络化数字化的发展趋势，尤其是2.4G和5.8G开放频段的数字扩频设备，频率无需申请即可使用，所以被广泛应用在森林防火中，在视距的情况下主要用作远距离的监控点数据回传以及主干传输。
控制指挥中心部分
监控中心作为林业护林防火的控制和指挥调度中心，他的性能设计优良与否不仅关系到系统各个功能的实现，而且直接关系到整个系统的正常运行。它的建设不经要满足目前的系统需要，而且还要考虑以后的扩容以及和上级部的联网联动。
监控中心建设是以数字化和网络化为基础，各个和管理计算机以及解码器都是通过中心的核心连接在11起的，基于IP方式的连接可以方便进行扩容和联网，并且适合大的数据流传输和高速处理。拓扑结构如下图：
前端信息码流通过传输线路连接到中心的网络交换机上，交换机将这些信息转发给视频控制服务器，视频控制平台可以对视频流媒体进行解压显示，并且可以通过软件本身的功能对前端云台进行控制。当前端有报警信息时，也有控制服务器来处理。
当有触发条件触发录像或者人工手动选择录像时，视频控制服务器就会把对应的录像视频流保存到录像服务器的硬盘中。以备可以方便的对存储图像信息进行回放、拷贝、存档等的处理。
视频控制服务器通过网络把视频码流和对应的角度信息发给林火报警服务器，林火报警软件就会高速的复分析视频码流信息，判断是否有着火点，11旦软件确定有火情，就会发出报警信息，提醒相关人员，同时通过视频控制服务器向发现火情的云台发出停止转动的命令，当值班人员确定火情后，报警信息服务器就会把相应的着火点信息发给GIS（地理信息系统）服务器。
GIS服务器收到林火报警服务器发给的角度信息后，就会在电子地图上以醒目的符号或标识标注着火点的位置，同时提供出从附近的护林点到起火点的比较佳路线，为救火灭火赢得时间。
视频控制服务器可以将前端的视频码流转发到连接在网络中的，解码器将这些码流还原成模拟的视频信号输入到视频或者直接显示到和上。
前端的气象站采集的气象信息通过传输线路和中心的网络直接传输给气象信息服务器，气象信息服务器可以直接显示出当地的风速、风向、温度、湿度等气象信息，同时还根据相应的规则，计算出森林火灾气象等级，为森林火灾做出预警。
由于监控中心的网络化设计，可以通过增加前端监控点和相应的前端图像处理部分完成扩容，而监控中心部分几乎不需要做什么变动就可以增加整个系统的扩容了。同时，的存在，可以在和上级相关部门联网时直接转发视频码流，避免了传统模拟图像联网时的二次压缩问题。上级的控制也可以通过对中心的视频服务器来完成。整个系统的设计大大方便了系统的今后扩容和与上级部门的联网。
[苏墨影 ]本文整理编辑：北京弱电工程专家 www.k235.cn