森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)技術(shù)方案書.doc

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森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng) 技術(shù)方案書 北京高普樂光電科技有限公司 2 0 1 2 年 11 月15日 目 錄 引 言 - 5 - 第一章 項目概述 - 6 - 1.1 項目建設(shè)背景 - 6 - 1.2 項目建設(shè)目標(biāo) - 6 - 1.3 項目建設(shè)內(nèi)容概要 - 7 - 1.4 設(shè)計原則 - 7 - 1.5 設(shè)計依據(jù) - 10 - 1.6 功能需求分析 - 10 - 第二章工程現(xiàn)狀分析 - 12 - 2.1工程基本構(gòu)成 - 12 - 2.2工程監(jiān)控點的基本配置 - 12 - 2.3 監(jiān)控中心基本配置 - 12 - 第三章工程硬件系統(tǒng) - 14 - 3.1 硬件系統(tǒng)簡介 - 14 - 3.1.1 前端設(shè)備 - 16 - 3.1.2 無線中繼設(shè)備 - 16 - 3.1.3 中心控制設(shè)備 - 16 - 3.1.4 防火指揮中心 - 17 - 3.1.5 地理信息系統(tǒng) - 17 - 3.2方案設(shè)計 - 18 - 3.2.1 系統(tǒng)功能概述 - 19 - 3.2.2 視頻采集 - 22 - 3.2.3低照度攝像機 - 24 - 3.2.4電動長焦鏡頭 - 25 - 3.2.5野外變速定位回傳云臺 - 26 - 3.2.6無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計 - 27 - 3.2.7系統(tǒng)設(shè)備配置圖 - 28 - 3.2.8防雷接地 - 28 - 第四章工程軟件系統(tǒng) - 35 - 4.1 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)和總體架構(gòu) - 35 - 4.2 數(shù)據(jù)服務(wù)層框架與數(shù)據(jù)庫設(shè)計 - 36 - 4.2.1 TITAN軟件平臺 - 37 - 4.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 - 37 - 4.3.1數(shù)據(jù)設(shè)總體結(jié)構(gòu) - 37 - 4.5.1重點解決的問題： - 39 - 4.5.2系統(tǒng)亮點： - 40 - 4.6火動態(tài)檢測 - 41 - 4.6.1云臺控制模塊 - 41 - 4.6.2視頻采集設(shè)置模塊 - 42 - 4.6.3監(jiān)控點信息查詢顯示模塊 - 44 - 4.6.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲入庫模塊 - 44 - 4.7 煙火自動識別系統(tǒng) - 45 - 4.7.1 云臺碼流采集模塊 - 45 - 4.7.2 林火圖像識別模塊 - 45 - 4.7.3 云臺計算模塊 - 45 - 4.7.4 林火報警和交互確認(rèn)模塊 - 45 - 4.7.5 熱點及火點定位模塊 - 46 - 4.8 森林滅火指揮管理系統(tǒng) - 46 - 4.8.1專題操作模塊 - 46 - 4.8.2 預(yù)案制作模塊 - 46 - 4.8.3 預(yù)案管理模塊 - 47 - 4.8.4 預(yù)案查詢與發(fā)布 - 47 - 4.8.5最佳路徑計算模塊 - 48 - 4.9 森林資源管理系統(tǒng) - 48 - 4.9.1森林資源動態(tài)管理 - 48 - 4.9.2森林資源查詢 - 49 - 4.9.3報表打印模塊 - 49 - 4.10 防火GIS平臺系統(tǒng) - 49 - 4.10.1地圖顯示 - 49 - 4.10.2地圖查詢 - 50 - 4.10.3地圖打印模塊 - 51 - 4.11 SDM空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) - 52 - 4.11.1多數(shù)據(jù)庫并發(fā)管理 - 52 - 4.11.2空間數(shù)據(jù)入庫和出庫管理 - 52 - 4.11.3圖表查詢模塊 - 52 - 4.11.4元數(shù)據(jù)查詢 - 52 - 4.12 三維顯示、分析系統(tǒng) - 53 - 4.12.1 三維漫游飛行模塊 - 53 - 4.12.2三維飛行路徑編輯和設(shè)置模塊 - 53 - 4.12.3三維地型處理與顯示模塊 - 53 - 4.12.4 監(jiān)控點管理模塊 - 54 - 4.13 人員/車輛位置監(jiān)控管理 - 54 - 4.13.1 系統(tǒng)配置 - 54 - 4.13.2 位置定位 - 54 - 4.13.3 軌跡查看 - 55 - 4.13.4 報警信息處理 - 55 - 4.13.5 防火指揮調(diào)度 - 55 - 第五章 系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù) - 56 - 5.1定位數(shù)位回傳重型云臺 - 56 - 5.2定位云臺內(nèi)置解碼器 - 58 - 5.3攝像機GPI-H5010- - 59 - 5.4電動變倍鏡頭 GPI-KDP60Z75- - 60 - 5.5室外防護罩GP-26AM - 61 - 5.6監(jiān)控三合一避雷器： SUN-SV3/220 - 62 - 5.7雙光譜熱成像全天候視頻監(jiān)控系統(tǒng)(供參考) - 63 - 5.7.1系統(tǒng)組成及功能 - 63 - 5.7.2主要技術(shù)要求 - 63 - 5.7.3 分項技術(shù)指標(biāo) - 66 - 5.8網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器 - 71 - 5.9 電信級林區(qū)防火無線設(shè)備BWB310 - 72 - 5.10 鐵塔架設(shè)部分 - 75 - 5.10.1 結(jié)構(gòu)鋼材的選用 - 76 - 5.10.2 鐵塔設(shè)計滿足技術(shù)指標(biāo) - 76 - 5.10.3 材料 - 76 - 5.11 防雷接地部分 - 79 - 5.12 風(fēng)光互補供電系統(tǒng) - 82 - 5.12.1風(fēng)力發(fā)電站 - 82 - 5.12.2太陽能電站 - 84 - 5.13 LANBO VGA大屏數(shù)字矩陣功能特性 - 86 - 5.14工程軟件一覽表 - 89 - 第六章 系統(tǒng)工程造價 - 90 - 引 言 森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)害之一，每年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災(zāi)具有突發(fā)性，災(zāi)害發(fā)生的隨機性。短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點。因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當(dāng)，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。為此國內(nèi)外都在為預(yù)防,減少和控制森林火災(zāi)而努力。 為了早日實現(xiàn)森林防火工作的規(guī)范化,科學(xué)化,信息化， 貫徹“預(yù)防為主，積極撲救的方針”，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。 由于森林防火監(jiān)控系統(tǒng)主要用于野外遠(yuǎn)距離傳輸，所以傳輸系統(tǒng)不外乎光纜或者無線傳輸。通常由于森林山區(qū)的特殊性，光纜的鋪設(shè)費用較高，且易被人為破壞，所以微波圖像傳輸?shù)闹饕攸c成為森林防火監(jiān)控的首選方案。森林防火監(jiān)控系統(tǒng)主要是由林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、攝像機和鏡頭系統(tǒng),云臺控制系統(tǒng),電源系統(tǒng)組成。由于森林區(qū)監(jiān)控點分散，山區(qū)自然條件影響，森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的方案制定，設(shè)備選型需要更加嚴(yán)格。 第一章 項目概述 1.1 項目建設(shè)背景 森林在國民經(jīng)濟中占有重要地位，它不僅能提供國家建設(shè)和人民生活所需的木材及林副產(chǎn)品，而且還肩負(fù)著釋放氧氣、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙、美化環(huán)境、凈化空氣、減少噪音及旅游保健等多種使命。同時，森林還是農(nóng)牧業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要條件。然而，森林火災(zāi)會給森林帶來嚴(yán)重危害。 1.2 項目建設(shè)目標(biāo) 完善的森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)建設(shè)項目，解決工程使用中的實際問題，使?jié)宪妳^(qū)的森林防火工作更加的規(guī)范化、科學(xué)化、信息化，使森林防火的監(jiān)控范圍更加的全面，監(jiān)控質(zhì)量得以提高。 1.3 項目建設(shè)內(nèi)容概要 系統(tǒng)以數(shù)字設(shè)備的監(jiān)控方式，通過無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集的信息、數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒阑鸨O(jiān)控指揮中心，利用GIS（地理信息系統(tǒng)）對發(fā)生的火情、火警區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位，并實時做出分析判斷，確定撲救方案，將火險控制在萌芽狀態(tài)。同時對大量資料數(shù)據(jù)進行儲存、處理和分析，對今后的森林防火預(yù)防工作起到指導(dǎo)和參考決策價值。 l 獲取信息：利用建立分布在火災(zāi)易發(fā)區(qū)不同至高點的野外信息采集站，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控視頻圖像、環(huán)境信息，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控； l 動態(tài)監(jiān)測：在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)的支持下，將視頻圖像及其它信息實時、同步傳輸?shù)椒阑鸨O(jiān)控中心，實現(xiàn)真實觀測林區(qū)的動態(tài)情況； l 火災(zāi)預(yù)警：如有火情，利用GIS地理信息系統(tǒng)，提調(diào)相關(guān)數(shù)據(jù)了解并掌握火場的基礎(chǔ)情況，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，同時通過專業(yè)林業(yè)數(shù)據(jù)庫分析，得出一套切實可行的撲火方案，確定撲火的人、機、物力量的配置，得出撲救具體措施和最佳路線方案； l 預(yù)報分析：參考林區(qū)物候、可燃物特性數(shù)據(jù),利用專家數(shù)據(jù)庫模型進行綜合分析,預(yù)測出相應(yīng)地區(qū)的森林火災(zāi)等級數(shù)據(jù)。 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)”避免了原始人工了望觀察火情的局限，實現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費用支出和管理成本，提高了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。該系統(tǒng)在監(jiān)控森林火情的同時，還可以對森林資源、生態(tài)環(huán)境、森林病蟲害及野生動物和亂砍亂伐等林業(yè)活動進行有效監(jiān)控。 1.4 設(shè)計原則 ● 先進性與實用性 所謂先進是指要求采用的產(chǎn)品和系統(tǒng)是當(dāng)代先進計算機技術(shù)的應(yīng)用成果，具有一定的前瞻性，特別是符合計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)最新發(fā)展潮流并且應(yīng)用成熟的系統(tǒng)。 我們這里講的實用是指要求所采用的產(chǎn)品和技術(shù)經(jīng)過了市場的考驗，能滿足目前監(jiān)控系統(tǒng)的需要而無華而不實之嫌，決不搞盲目投資、浪費資金。 ● 可靠性和穩(wěn)定性 方案設(shè)計遵守的原則是保證系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運行。主要表現(xiàn)在以下兩方面： 系統(tǒng)運行可靠： 系統(tǒng)的運行要求可靠。要求從計算機的配置到系統(tǒng)的配置、前端設(shè)備的配置都要仔細(xì)考慮這個問題，對所有的設(shè)備進行認(rèn)真的可靠性認(rèn)證。 保存和恢復(fù)設(shè)置方便： 在實際運行中，即使系統(tǒng)的故障率非常低，也會因為各種意想不到的原因而出現(xiàn)問題。所以在系統(tǒng)設(shè)計時要考慮到系統(tǒng)設(shè)置數(shù)據(jù)的方便保存和快速恢復(fù)。 保密性和安全性 必須符合國家的安全標(biāo)準(zhǔn)和要求，以保護內(nèi)部信息特別是密級信息不被非法訪問。系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)充分考慮數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)的安全性， 建立身份認(rèn)證、權(quán)限認(rèn)證，徹底屏蔽內(nèi)外非授權(quán)用戶的非法訪問。 智能化和人性化 系統(tǒng)中采用的產(chǎn)品和系統(tǒng)本身必須具有智能特征，比如自主編程、記憶功能、主動檢測等；前端設(shè)備與系統(tǒng)必須有良好而可靠的通訊能力和故障自動檢測、報警功能等等。 ● 數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化 在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)展和廣為應(yīng)用的信息社會，設(shè)計完成的監(jiān)控系統(tǒng)中所采用的產(chǎn)品和系統(tǒng)均采用國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，并且與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)的信息共享，才能適應(yīng)時代的前進、技術(shù)的進步，滿足更廣范圍巡查的要求。 ● 兼容性和擴展性 考慮到國家林業(yè)局、區(qū)林業(yè)局已建成的或在建的防火信息系統(tǒng)，本系統(tǒng)能與區(qū)林業(yè)局、國家林業(yè)局的防火信息系統(tǒng)接軌和共享數(shù)據(jù)；同時考慮到今后重新開展森林資源調(diào)查后資源數(shù)據(jù)庫與最新衛(wèi)星影像的更新問題；另外，本系統(tǒng)能夠妥善處理好與上下級防火信息系統(tǒng)的連接，做到與相關(guān)已建立好的信息系統(tǒng)的兼容。 成功應(yīng)用：系統(tǒng)設(shè)計采用的產(chǎn)品和系統(tǒng)，必須是經(jīng)過了一定時間市場考驗的成熟產(chǎn)品，特別是在國內(nèi)應(yīng)該有成功的應(yīng)用案例。 合理配置：系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)對需要實現(xiàn)的功能進行合理的配置，并且這種配置應(yīng)該是可以被改變的，甚至在工程完成后，功能、配置的改變也是可能的和方便實現(xiàn)的。 良好操作：系統(tǒng)的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件均具有良好的學(xué)習(xí)性和操作性。特別是操作性，應(yīng)使一般水平的管理人員，在粗通電腦操作的情況下通過培訓(xùn)能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng)，達(dá)到能完成監(jiān)控任務(wù)的操作水平。 開放性：即使是最先進的系統(tǒng)，也有隨時間的推移而落后的可能。在系統(tǒng)設(shè)計中，我們選用產(chǎn)品和系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的升級、擴展、維護問題，設(shè)計應(yīng)全面、周到，注意預(yù)留到位并留有充分余量,以適應(yīng)未來發(fā)展需要，主要體現(xiàn)在以下方面： 智能化升級：系統(tǒng)的軟件是最有可能升級的，選用的系統(tǒng)管理軟件必須有廠家的免費升級承諾。升級的操作應(yīng)該相對簡單，由系統(tǒng)管理員即可完成，不需要繁復(fù)的操作和專門的技術(shù)。 模塊化結(jié)構(gòu)：為方便硬件的維護和升級，設(shè)計時采用的設(shè)備應(yīng)為高度集成的模塊化產(chǎn)品。由其組成的系統(tǒng)應(yīng)是模塊化結(jié)構(gòu)。這樣便于系統(tǒng)的維護和升級。 經(jīng)濟性：為了確保投資合理性，要在滿足其它基本原則的基礎(chǔ)上選擇性能價格比最優(yōu)的系統(tǒng)和產(chǎn)品，從而使系統(tǒng)投資物有所值，不造成盲目投資 1.5 設(shè)計依據(jù) 《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB/50198-94) 《系統(tǒng)接地的型式及安全技術(shù)要求》（GB14050-93） 《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94） 《安全防范工程驗收規(guī)則》（GA/T308-2001） 《工業(yè)電視系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》(GBJ 115) 《安全檢查防范系統(tǒng)通作圖形符號》（GA/74-94） 《火災(zāi)自動報警設(shè)計規(guī)范》（GB50116-98） 安全防范工程費用概預(yù)算編制辦法（GA/T70-1994） 視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求（GA/T367-2001） 1.6 功能需求分析 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”是以 XXXX森林防火信息為重點和主要對象，以地理信息為中心為基礎(chǔ)，基于成熟的傳輸技術(shù)、IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)和數(shù)字定位技術(shù)的，集防火信息管理、生態(tài)建設(shè)管理為一體的，為森林防火及其它林業(yè)工作服務(wù)的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點： 投資省，建設(shè)快，無線傳輸方式特別適合無通信線路、無電能、無道路情況。 可實現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像實時圖傳和控制，通過前端設(shè)備實時掌握現(xiàn)場情況。 視頻信息可在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸，用戶可在網(wǎng)絡(luò)上的終端看到現(xiàn)場的圖像。 系統(tǒng)具有可擴展性，系統(tǒng)具有升級功能，適合森林防火防護監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求。 界面清晰、操作簡單。 具有森林地理信息系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。 火點經(jīng)緯度定位。 林政資源管理及生態(tài)建設(shè)管理信息系統(tǒng)和其他林業(yè)信息系統(tǒng)。 “濟南軍區(qū)森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”前端信號采集平臺采用CCD透霧攝像機（大倍數(shù)夜視鏡頭）+野外定位云臺+傳輸設(shè)備，由于該系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)集成能力，可以實現(xiàn)在一個平臺上完成數(shù)字圖像監(jiān)控采集、傳輸、防盜報警監(jiān)控管理、遠(yuǎn)程控制等功能，從而降低系統(tǒng)的造價、提高了監(jiān)控維護的效率并降低了使用難度。 采集平臺可以高效的壓縮處理接入的圖像，通過電腦監(jiān)視器就可以實現(xiàn)所有圖像的實時動態(tài)監(jiān)視，同時利用該系統(tǒng)可以調(diào)用存儲在硬盤中的歷史資料，本系統(tǒng)采用業(yè)內(nèi)頂尖壓縮技術(shù)MPEG-4/H.264算法，壓縮比高達(dá)1:500。此外實現(xiàn)了自動磁盤空間動態(tài)檢測功能，圖像動則錄，不動則不錄或慢錄。 另外系統(tǒng)還可以靈活的設(shè)置報警信號和圖像的聯(lián)動關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生報警時，通過事先的設(shè)置，可以啟動相應(yīng)的攝像機錄像及報警輸出功能。同時控制中心也可同時得到報警信號，并可通過遠(yuǎn)端控制進行實時監(jiān)控觀察等功能。 監(jiān)控服務(wù)器提供了對前端采集工作站的分層次管理，對用戶的分級權(quán)限管理；用戶可以根據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)將前端音視頻數(shù)據(jù)實時存儲在中心服務(wù)器上；服務(wù)器數(shù)據(jù)庫記錄了所有視頻資料信息（視頻文件可以是分布在各個采集工作站或服務(wù)器）、報警信息、監(jiān)控點信息、其它數(shù)據(jù)信息，一般用戶通過WEB登陸服務(wù)器，可以在統(tǒng)一的界面查詢?nèi)魏螌λ跈?quán)的信息；對于前端和中心之間不支持多播的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，服務(wù)器提供了單播到多播的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，這樣中心的多個人員查看前端的實時流大量節(jié)省帶寬。 第二章 一期工程現(xiàn)狀分析 2.1工程基本構(gòu)成 工程建設(shè)視頻監(jiān)控點10個，監(jiān)控范圍3-5公里，建設(shè)中心管理平臺一套。實現(xiàn)了林區(qū)監(jiān)控和火災(zāi)自動識別、自動報警，輔助撲火指揮決策系統(tǒng)。 2.2工程監(jiān)控點的基本配置 一期工程監(jiān)控點基站設(shè)置超低照度高清晰攝像機1臺，60倍12.5-750mm電動變倍鏡頭1個，重型數(shù)傳云臺1臺，視頻服務(wù)器1臺，無線網(wǎng)橋1對，25米鐵塔1套，太陽能供電系統(tǒng)1套，防雷接地系統(tǒng)1套，設(shè)備報警系統(tǒng)1套。1個基站防火無線網(wǎng)橋通過瞭望塔基站和指揮中心中轉(zhuǎn)基站數(shù)據(jù)。 2.3 監(jiān)控中心基本配置 視頻圖形工作站1臺，火災(zāi)自動識別工作站1臺，主控鍵盤1臺，千兆三層網(wǎng)絡(luò)交換機1臺，流媒體服務(wù)器1臺，GIS與數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺，交互式商務(wù)平臺1套，DVS視頻解碼器3臺，顯示器4臺，備用電源1套，林區(qū)火災(zāi)報警識別和指揮調(diào)度軟件1套。 第三章工程硬件系統(tǒng) 3.1 硬件系統(tǒng)簡介 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”引進國際上先進的防火技術(shù)，以國內(nèi)價格水平提供國際品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的森林防火監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以森林火情監(jiān)測為主，將GIS技術(shù)、納米波濾光技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)等高新技術(shù)綜合應(yīng)用于森林資源管理中的高科技產(chǎn)品。 本系統(tǒng)在監(jiān)控森林火情的同時，還可以對森林資源、生態(tài)環(huán)境、森林病蟲害及野生動物等進行有效監(jiān)控。系統(tǒng)構(gòu)成圖示如下： 系統(tǒng)中每個前端采集站有獨立地址編碼，且每個前端采集站的坐標(biāo)與地理信息系統(tǒng)中的位置一一對應(yīng)，通過安裝在前端采集站的定位云臺巡回監(jiān)控覆蓋區(qū)域的林區(qū)火情，一旦發(fā)現(xiàn)火情，GIS系統(tǒng)接收到特定地址編碼的定位云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，即可實現(xiàn)火點定位功能。同時，啟動后臺的短信發(fā)布平臺第一時間通知防火相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和人員。系統(tǒng)還可以提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力，提供防火隔離帶的位置和阻火能力，以及趕赴火場的時間等重要信息，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可以在監(jiān)控中心進行遠(yuǎn)程調(diào)度指揮。 系統(tǒng)以數(shù)字設(shè)備的監(jiān)控方式，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)將采集的信息、數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒阑鸨O(jiān)控指揮中心，利用GIS（地理信息系統(tǒng)）對發(fā)生的火情、火警區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定位，并實時做出分析判斷，確定撲救方案，將火險控制在萌芽狀態(tài)。同時對大量資料數(shù)據(jù)進行儲存、處理和分析，對今后的森林防火預(yù)防工作起到指導(dǎo)和參考決策價值。 l 獲取信息：利用建立分布在火災(zāi)易發(fā)區(qū)不同至高點的野外信息采集站，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控視頻圖像、環(huán)境信息，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控； l 動態(tài)監(jiān)測：在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)的支持下，將視頻圖像及其它信息實時、同步傳輸?shù)椒阑鸨O(jiān)控中心，實現(xiàn)真實觀測林區(qū)的動態(tài)情況； l 火災(zāi)預(yù)警：如有火情，利用GIS地理信息系統(tǒng)，提調(diào)相關(guān)數(shù)據(jù)了解并掌握火場的基礎(chǔ)情況，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，同時通過專業(yè)林業(yè)數(shù)據(jù)庫分析，得出一套切實可行的撲火方案，確定撲火的人、機、物力量的配置，得出撲救具體措施和最佳路線方案； l 預(yù)報分析：參考林區(qū)物候、可燃物特性數(shù)據(jù),利用專家數(shù)據(jù)庫模型進行綜合分析,預(yù)測出相應(yīng)地區(qū)的森林火災(zāi)等級數(shù)據(jù)。 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”避免了原始人工了望觀察火情的局限，實現(xiàn)了林區(qū)管理數(shù)字化、科學(xué)化，大大減少了林業(yè)部門的費用支出和管理成本，提高了林區(qū)企業(yè)的效應(yīng)。該系統(tǒng)在監(jiān)控森林火情的同時，還可以對森林資源、生態(tài)環(huán)境、森林病蟲害及野生動物和亂砍亂伐等林業(yè)活動進行有效監(jiān)控。 3.1.1 前端設(shè)備 前端由采集定位系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、設(shè)備防盜監(jiān)控系統(tǒng)、避雷接地系統(tǒng)等組成： 3.1.2 無線中繼設(shè)備 中繼由無線接收及無線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)等組成； 3.1.3 中心控制設(shè)備 終端由網(wǎng)絡(luò)視頻管理錄像系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、林火自動識別報警系統(tǒng)、短信發(fā)布平臺、傳輸系統(tǒng)、電視墻系統(tǒng)、UPS電源等組成。 3.1.4 防火指揮中心 遠(yuǎn)程控制與通訊是指揮中心的主要功能，即通過指揮中心可完成對林場各個地區(qū)的通訊指揮工作，同時在指揮中心可以實現(xiàn)對火情地區(qū)的實時監(jiān)視、控制功能。以指揮中心為核心將各個系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)辦公的信息化網(wǎng)絡(luò)化，通過有線、無線調(diào)度系統(tǒng)完成對下屬部門的命令發(fā)布、工作查詢、人員調(diào)配工作；同時把監(jiān)控系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)進行無縫結(jié)合，完成對林區(qū)的監(jiān)控、以及資源調(diào)查工作。 3.1.5 地理信息系統(tǒng) 現(xiàn)在的視頻監(jiān)控系統(tǒng)正在向數(shù)字化方向發(fā)展，并且與地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合也是其發(fā)展的必然方向。 經(jīng)過與地理信息開發(fā)部門的合作，我公司應(yīng)用定位云臺與地理信息系統(tǒng)無縫連接，成功的投入使用，將定位云臺所返回角度將送入地理信息系統(tǒng)，并在林業(yè)地理信息系統(tǒng)上進行精確坐標(biāo)定位。 GIS系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 利用1：10000、1：50000、1：100000等地形圖進行數(shù)字化處理生成電子地圖，并依據(jù)實際使用情況分層制作。 在地理信息系統(tǒng)上，可以對撲救林火進行宏觀調(diào)控，指揮整個撲火的行動，同時在地圖上進行撲火行動標(biāo)繪，對火情態(tài)勢進行跟蹤，為火場撲救提供輔助決策。根據(jù)不同需要，GIS對數(shù)據(jù)庫資料進行統(tǒng)計分析，生成各類專題圖，實現(xiàn)資源管理信息化。通過地理信息系統(tǒng)，可以在電子地圖上數(shù)字化顯示監(jiān)測地區(qū)林場 的歸屬，林區(qū)面積，種植林種、樹徑、樹高、樹齡，方便林區(qū)部門領(lǐng)導(dǎo)直觀的了解林區(qū)概況。 此外，利用地理信息系統(tǒng)，還可以進行火災(zāi)發(fā)生地形地勢分析、緩沖區(qū)分析、可視域分析、最短路徑分析等。 3.2方案設(shè)計 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”項目由防火指揮中心（監(jiān)控中心），傳輸系統(tǒng)，前端視頻、音頻、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，終端處理系統(tǒng)，鐵塔，防雷接地，野外供電等組成。前端視頻、報警、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)共計10個，各個前端視頻、音頻、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括：視像采集、報警采集、云臺控制及角度數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)、防雷、鐵塔及地線系統(tǒng)及防護系統(tǒng)。 軟件系統(tǒng)包括：操作系統(tǒng)軟件Microsoft Windows 2003 Server、數(shù)據(jù)庫管理軟件SQL Server 2000（企業(yè)版）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、網(wǎng)絡(luò)視頻管理錄像軟件、林火識別報警系統(tǒng)等組成，還包括一些二次開發(fā)軟件，如定位云臺定位信息與GIS嵌合模塊等。 （1）信息采集 利用建立分布在不同至高點的野外信息采集站，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控音視頻信息、氣象信息，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。 （2）動態(tài)監(jiān)測 在傳輸系統(tǒng)支持下，將視頻圖像及其它信息實時、同步傳輸?shù)椒阑鸨O(jiān)控中心，實現(xiàn)實時觀測林區(qū)的動態(tài)情況。 （3）預(yù)案處理 監(jiān)控中心配備林火自動識別報警系統(tǒng)，其主要任務(wù)是自動接收來自林火檢測子系統(tǒng)的圖像，進而根據(jù)圖像上的信息來自動判斷是否起火，并喚醒監(jiān)測人員進行交互式的林火識別，最后做出確定的林火報警。 （4） GIS信息 利用GIS地理信息系統(tǒng)，提調(diào)相關(guān)數(shù)據(jù)了解并掌握火場的基礎(chǔ)情況，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，同時得出一套切實可行的撲火方案，確定撲火的人、機、物力量的配置，得出撲救具體措施和最佳路線方案。 3.2.1 系統(tǒng)功能概述 “森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”項目為監(jiān)控控制人員提供監(jiān)控控制功能，正常情況下攝像機在云臺帶動下工作在自動掃描方式下時，觀測人員在監(jiān)控中心可觀測到一定范圍內(nèi)的森林、道路、人員等實況圖像，系統(tǒng)可進行全程錄像；若遇異常情況，工作人員可及時將攝像機從自動狀態(tài)下轉(zhuǎn)為手動狀態(tài)，并對有關(guān)目標(biāo)進行跟蹤、定位、放大，以便更加仔細(xì)全面地進行觀測。 防火信息系統(tǒng)的主要功能如下： 1. 采用LANBO 2塊100英寸監(jiān)控指揮屏幕墻可以實時前端采集點的圖像。圖像中同時包括相關(guān)數(shù)字信息如坐標(biāo),時間等； 2. 數(shù)字圖像可以通過無線通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸； 3. 所有視頻圖像進行全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放； 4. 采用野外定位云臺，具有實時回顯角度信息功能；電動可變長焦距鏡頭配備遠(yuǎn)程可控濾色片低照度高清晰透霧攝像機，具有透霧、深化云煙功能，即使霧天也可以進行正常的監(jiān)控；可以通過專用操作鍵盤或監(jiān)控軟件控制云臺和鏡頭； 5. 通過現(xiàn)有設(shè)置的監(jiān)測點,實現(xiàn)整個有林面積的監(jiān)視范圍達(dá)到95%以上； 6. 系統(tǒng)安全性高，采用人員身份認(rèn)證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統(tǒng)安全可靠； 7. 查詢簡便性：采用時間流設(shè)計，可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索； 8. 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸模式，方便與其他防火中心及其他森林防火管理相關(guān)部門連接； 9. 防盜告警，在監(jiān)控點裝置紅外探頭，有盜竊入侵時監(jiān)控中心告警，保護用戶投資，或?qū)p失降低； 10. 火情識別報警：當(dāng)監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時告警并聯(lián)動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置； 11. GIS管理系統(tǒng)：以電子地圖為基礎(chǔ),實現(xiàn)地圖基本操作功能,實現(xiàn)對森林火災(zāi)的分析預(yù)報,森林防火工作的動態(tài)管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。 12. 火災(zāi)定位功能：利用前端采集系統(tǒng)中的定位云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標(biāo)直接落實在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的定位云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。 13. 輔助決策功能：GIS信息系統(tǒng)提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。 14. 電源系統(tǒng):電源供給在全天候的環(huán)境下,保證系統(tǒng)不間斷供電； 15. 防雷系統(tǒng):系統(tǒng)要有安全的防雷保障措施,確保系統(tǒng)能夠安全運行； 16. 系統(tǒng)配置設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對各類設(shè)備的綜合網(wǎng)絡(luò)管理。 地理信息系統(tǒng)(GIS)是本項目建設(shè)的核心，是防火指揮平臺，對整個系統(tǒng)的日常管理和防災(zāi)的指揮都是在GIS平臺上完成。 本系統(tǒng)主要任務(wù)是以現(xiàn)有的森林資源數(shù)據(jù)庫、林區(qū)資料、森林資源統(tǒng)計數(shù)據(jù)、防火力量的配置、人員分布情況、歷史數(shù)據(jù)等標(biāo)準(zhǔn)的及非標(biāo)準(zhǔn)的資源基礎(chǔ)上，使其數(shù)字化、規(guī)范化、矢量化。實現(xiàn)森林防火信息的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，縱向達(dá)到和有關(guān)部門數(shù)據(jù)交換和信息共享，為各業(yè)務(wù)部門提供資源數(shù)據(jù)的查詢、更新等相關(guān)服務(wù)，實現(xiàn)信息共享，充分發(fā)揮信息系統(tǒng)的資源優(yōu)勢，建立高質(zhì)量、高效率的管理系統(tǒng)。開發(fā)一套森林防火輔助決策系統(tǒng)，為領(lǐng)導(dǎo)決策和機關(guān)辦公提供服務(wù)，全面提升森林火災(zāi)的綜合防御和控制能力。 工程建設(shè)的主要功能是在硬件設(shè)備和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，建設(shè)森林資源GIS數(shù)據(jù)庫和以及基于GIS公共數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，建立遠(yuǎn)程監(jiān)控硬件支撐平臺，以現(xiàn)有森林資源建檔數(shù)據(jù)庫、資料為基礎(chǔ),解決森林防火業(yè)務(wù)的管理信息化系統(tǒng)，最終形成一個有效、實用的森林防火指揮信息系統(tǒng)。 系統(tǒng)中每個前端采集站有獨立地址編碼，且每個前端采集站的坐標(biāo)與地理信息系統(tǒng)中的位置一一對應(yīng)，通過安裝在前端采集站的定位云臺巡回監(jiān)控覆蓋區(qū)域的林區(qū)火情，一旦發(fā)現(xiàn)火情，GIS系統(tǒng)接收到特定地址編碼的前端定位云臺回傳的火情位置數(shù)據(jù)，經(jīng)GIS系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)處理即可實現(xiàn)火點定位。同時，啟動后臺的短信發(fā)布平臺在第一時間通知防火相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和人員。 系統(tǒng)還可以提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力，提供防火隔離帶的位置和阻火能力，以及趕赴火場的時間等重要信息。相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可以在監(jiān)控中心進行遠(yuǎn)程調(diào)度指揮。 3.2.2 視頻采集 （1）視頻監(jiān)控應(yīng)用背景 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以數(shù)字視頻處理技術(shù)為核心，綜合利用光電傳感器、計算機網(wǎng)絡(luò)、自動控制和人工智能等技術(shù)的一種新型監(jiān)控系統(tǒng)。 在人類感官接受的各種信息中約有80%來自視覺。視頻、圖像是對客觀事物形象、生動的描述，是直觀而具體的信息表達(dá)形式，是人類最重要的信息載體。特別是在今天的信息社會，隨著網(wǎng)絡(luò)、通信和微電子技術(shù)的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的提高，視頻監(jiān)控以其直觀、方便和內(nèi)容豐富等特點，日益受到人們的青睞，監(jiān)控產(chǎn)品也正經(jīng)歷著從模擬化向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的革命。 根據(jù)森林防火的需要，前端監(jiān)控點必須具備360度全方位、24小時全天候監(jiān)控的特點，因此選擇的設(shè)備必須符合森林防火的實際需求。 前端監(jiān)控點的功能是采集視頻、音頻信號后，利用成熟的視頻、音頻處理技術(shù)，對視頻、音頻信號進行壓縮、分析、IP化處理，然后通過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。 前端視頻采集配置示意圖 （2）設(shè)備配置 數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了具有傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)的所有功能外，還具有遠(yuǎn)程視頻傳輸與回放、自動異常檢測與報警、結(jié)構(gòu)化的視頻數(shù)據(jù)存儲等功能。與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的主要技術(shù)有視頻數(shù)據(jù)壓縮，視頻的分析與理解，視頻流的傳輸與回放和視頻數(shù)據(jù)的存儲。 “濟南軍區(qū)黃河三角洲森林防火及調(diào)度指揮系統(tǒng)工程”項目建設(shè)的前端視頻采集部分主要完成視頻圖像的采集和對森林著火點的定位，每個前端采集站主要設(shè)備包括：定位云臺、低照度攝像機、紅外熱成像、傳輸設(shè)備、智能太陽能供電系統(tǒng)、野外保溫箱等設(shè)備。 攝像機輸出的模擬視頻信號通過視頻線纜聯(lián)接到視頻編碼設(shè)備再通過以太網(wǎng)連至傳輸設(shè)備發(fā)送至中心控制室，通過傳輸設(shè)備可以傳輸多種需求的信號，為實現(xiàn)系統(tǒng)的音視頻信號、報警信號、定位云臺角度數(shù)據(jù)回傳、前端設(shè)備控制信號等傳輸提供了一個更為方便的平臺。 3.2.3低照度透霧攝像機 由于森林防火監(jiān)控系統(tǒng)安裝在林區(qū)的山上，山區(qū)經(jīng)常山霧彌漫，普通的攝像無法達(dá)到正常的監(jiān)控效果，所以我們?yōu)橛脩敉扑]低照度透霧攝像機具有透霧、深化云煙功能。低照度透霧攝像機與特制鏡頭配套，該攝像機與普通攝像機的比較如下： 低照度透霧攝像機 普通攝像機 遠(yuǎn)程切換 支持遠(yuǎn)程切濾光片功能 不支持遠(yuǎn)程切換功能 雙電路CCD芯片 有 無 最低照度 0.003LuxF1.0(Night);0.02LuxF1.0(Day) 黑白攝像機：0.1Lux～0.05Lux 配套鏡頭 內(nèi)部透霧電路設(shè)計，配套透霧鏡頭，防火專用 無透霧功能，一般無專用配套鏡頭 透霧攝像機透霧效果對比: 正常彩色狀態(tài)畫面 透霧開啟狀態(tài)畫面 透霧攝像機深化云煙效果（用于識別煙火，增加識別準(zhǔn)確性）： 正常彩色狀態(tài)畫面 透霧開啟后對云層溶化效果 3.2.4電動長焦透霧鏡頭 由于可見光與紅外光的波長不同，所以當(dāng)攝像機切換到黑白紅外模式和透霧模式時，用普通鏡頭會出現(xiàn)偏焦、無法聚焦的問題。我們采用FUJINON透霧鏡頭通過切換多種紅外波長的功能對焦點進行修正，配合透霧像機實現(xiàn)更清晰的監(jiān)控效果。 電動長焦透霧鏡頭與普通鏡頭比較表： 電動長焦透霧鏡頭 普通鏡頭 遠(yuǎn)程切換 鏡頭內(nèi)置轉(zhuǎn)盤使濾色片中心始終與主光軸保持一致，并且支持遠(yuǎn)程切換濾色片修正焦點，從而達(dá)到透霧清晰成像功能 不支持遠(yuǎn)程切換濾色片，無焦點修正功能 濾色片 多柵格濾光片850nm、880nm、950nm 無濾色片 配套攝像機 專門配套雙電路CCD芯片攝像機，防火專用 一般無專用配套攝像機 電動變焦鏡頭五公里監(jiān)控效果圖片: 廣角時 變焦到中間時 最遠(yuǎn)焦時 3.2.5野外變速定位回傳云臺 森林防火監(jiān)控系統(tǒng)前端采集部分建立在高山上，野外條件惡劣，對云臺的各項指標(biāo)有嚴(yán)格的要求。例如：機械傳動部分具有良好的抗風(fēng)性能，山上雷電較多，云臺自身要有避雷功能，云臺要抗腐蝕，云臺擔(dān)負(fù)著定位功能，機械加工精度要求較高。我公司GPI-V50T重型數(shù)字萬向云臺采用軍工技術(shù)，結(jié)合軍工雷達(dá)的工作原理，按照軍工級別的制造標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)。保證每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都控制在軍工標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，每一根導(dǎo)線、每一顆螺絲都由專家精心設(shè)計。 云臺采用不銹鋼材料鑄造，具有防水、耐高溫、耐老化、抗腐蝕的特點；選用高性能電機；大載重量，專為特殊環(huán)境設(shè)計；可內(nèi)置溫控電路、寬范圍溫度工作；云臺可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。 重型數(shù)字回顯云臺與市面上普通云臺的比較： 定位云臺 普通云臺 顯示角度 實時回傳角度值 不能實時回傳角度值，僅能預(yù)制位轉(zhuǎn)動 旋轉(zhuǎn)角度 水平0～360 俯仰0～45 水平0-355 俯仰10-―60 旋轉(zhuǎn)速度 水平垂直0.01~25度/S（或更高）變速 水平11度/S。垂直4度/S 承重 50kg 20kg 定位功能 結(jié)合GIS能實現(xiàn)精度為水平/垂直0.0125/0.0112定位 預(yù)制位定位，無法與GIS結(jié)合 工作溫度 -50C－＋70C（內(nèi)置加熱器） －25℃ ～55℃（加熱） 加工工藝 特制軍用級 普通工業(yè)級 傳動方式 渦輪蝸桿傳動（帶滑環(huán)） 齒輪減速傳動 抗腐蝕 抗酸、堿、鹽等腐蝕 無抗腐蝕功能 抗風(fēng)等級 8-9級 4級 接線方式 控制線纜與視頻線纜在云臺內(nèi)做內(nèi)接處理，線纜與云臺整體轉(zhuǎn)動，避免絞線與折線 控制線纜與視頻線纜在云臺外部接線，日久會發(fā)生絞線與折線現(xiàn)象 使用壽命 5年左右 3年左右（不適合森林防火監(jiān)控） 3.2.6無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計 a) 根據(jù)系統(tǒng)傳輸?shù)男枨?，我們認(rèn)為選擇IEEE802.11a/b/g國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與產(chǎn)品實現(xiàn)系統(tǒng)需求是最佳的方案； b) 系統(tǒng)設(shè)備全部架設(shè)在室外，要求設(shè)備必須能有出色的寬溫工作特性以及IP67以上的環(huán)境防護等級； c) 為保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行，整個系統(tǒng)的供電最好采用獨立的供電體系； d) 為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，設(shè)備必須具有較強的抗電磁干擾能力，機殼以及接頭的屏蔽必須良好。同時系統(tǒng)應(yīng)該具有避雷特性； 基于以上多方面的分析，本方案草案中選用的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，是BITWAVE的BWB310系列電信級無線網(wǎng)橋。這個系列的產(chǎn)品基于IEEE802.11a/b/g國際標(biāo)準(zhǔn)，具有108Mbps帶寬，全防塵防水密封屏蔽設(shè)計，高穩(wěn)定性、免維護，支持交流供電。 無線網(wǎng)絡(luò)在物理布局、通信距離等方面有其特殊性。采用無線方式，架設(shè)方便，運行、維護成本低，周期短。本方案的設(shè)計綜合考慮經(jīng)濟性、施工可行性等多方面因素，力求做到最優(yōu)。本方案僅供參考，如要實施此方案仍需協(xié)調(diào)后確定。 根據(jù)上述描述以及用戶需求，現(xiàn)提供解決方案如下： 如圖： 3.2.7系統(tǒng)設(shè)備配置圖 （見附圖） 3.2.8防雷接地 （1）防雷概述 森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)害之一，每年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機性、短時間內(nèi)能造成巨大損失的特點。 針對我國森林面積覆蓋的實際情況，利用高科技手段提高森林防火救災(zāi)監(jiān)控的管理水平。由于林區(qū)地形條件很復(fù)雜，不適用通常的有線傳輸模式，本方案將采用無線傳輸系統(tǒng)，將遠(yuǎn)端的時實畫面通過微波傳到森林防火監(jiān)控指揮中心，監(jiān)控中心指揮人員可通過監(jiān)視器看到林區(qū)現(xiàn)場的時實連續(xù)畫面，一方面不僅減少了護林工作人員的巡山次數(shù)，另一方面還可為林區(qū)的防火防蟲災(zāi)工作提供強有力的保證。在森林火災(zāi)發(fā)生時，通過該系統(tǒng)能第一時間掌握火情，不僅為現(xiàn)場防火指揮工作提供決策依據(jù)，而且更重要是為指揮搶險救災(zāi)工作爭取寶貴的時間，將森林火災(zāi)帶來的損失減少到最小，不但保護了國家森林資源也減少了森林火災(zāi)對大氣環(huán)境的影響。 森林防火監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備六大特點： 1) 監(jiān)控范圍大； 2) 全天候監(jiān)控； 3) 無線傳輸； 4) 太陽能及風(fēng)力供電（采用太陽能與風(fēng)能組合互補供電系統(tǒng)，容量為完全放電情況下可繼續(xù)給系統(tǒng)供電24小時）； 5) 避雷接地安全可靠； 6) 前端設(shè)備工作狀態(tài)中心監(jiān)控。 而無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)防雷應(yīng)包括兩大方面： 1) 前端監(jiān)控點防雷； 2) 監(jiān)控中心防雷。 前端監(jiān)控點防雷又包含直擊雷防護，供電系統(tǒng)感應(yīng)雷防護，電子設(shè)備感應(yīng)雷防護，接地系統(tǒng)，線纜屏蔽；監(jiān)控中心防雷包含直擊雷防護，供電系統(tǒng)感應(yīng)雷防護，電子設(shè)備感應(yīng)雷防護，接地系統(tǒng)，線纜屏蔽，等電位連接處理。 （2）雷電侵襲主要途徑 直接雷擊的侵襲 雷電直接擊中建筑物或暴露在空間的各種設(shè)備、各種架空金屬線纜（如電力電纜、通信線路、網(wǎng)絡(luò)布線等）。它可能在數(shù)微秒之內(nèi)產(chǎn)生數(shù)萬伏乃至數(shù)拾萬伏的高壓，產(chǎn)生火花放電，形成巨大的熱能和機械能量，摧毀建筑物、設(shè)備，危及人身安全。 雷電波侵入 雷電雖然未直接擊中建筑物或設(shè)備，但擊中與本建筑物或設(shè)備相連的金屬管、線，通過傳導(dǎo)的方式經(jīng)電阻性耦合將雷電波引入建筑物內(nèi)，損害與之相連接的用電設(shè)備、通信設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備乃至危害人身安全。 雷擊電磁脈沖干擾 雷擊發(fā)生時，由于雷電流迅速變化在其周圍空間產(chǎn)生瞬變的強電磁場，使附近導(dǎo)體上感應(yīng)出很高的電動勢，誘發(fā)強大的雷擊電磁脈沖，經(jīng)感性耦合、容性耦合或電磁輻射產(chǎn)生脈沖過電壓和過電流損壞有關(guān)設(shè)備。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大量采用微電子技術(shù)的、先進的計算機信息系統(tǒng)、監(jiān)控、通信等網(wǎng)絡(luò)日益廣泛地應(yīng)用于各種建筑物中。而微電子設(shè)備的高度集成化，低工作電平和小工作電流的特點，又帶來絕緣強度低，耐過電壓、過電流的能力差等致命弱點。美國研究報告[AD-722675]指出：當(dāng)雷電活動時，磁感應(yīng)強度達(dá)到0.07GS時，計算機發(fā)生誤動作，當(dāng)磁感應(yīng)強度超過2.4GS 時，計算機發(fā)生永久性損壞。因而雷電所產(chǎn)生的雷電電磁脈沖對微電子設(shè)備將產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。根據(jù)統(tǒng)計，雷電對微電子設(shè)備的破壞而造成的損失，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了雷擊火災(zāi)的損失，成為當(dāng)今電子時代的一大公害。 地電位反擊 當(dāng)設(shè)備沒有采取等電位接地措施的情況下，由于各接地系統(tǒng)本身的接地途徑不同，沖擊接地電阻差異，以及在泄放雷擊電流時，所通過的雷擊電流存在差異，導(dǎo)致地電位升高和不平衡，當(dāng)?shù)仉娢徊畛^設(shè)備的抗電強度時，即引起反擊，損壞設(shè)備。 （4）雷電防護措施 根據(jù)以上分析，雷電侵入機房及計算機、通信等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的途徑主要有：經(jīng)電源系統(tǒng)引入；信號傳輸通道引入；由于多點接地而產(chǎn)生地電位反擊及因機房屏蔽不良而造成雷擊對網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的電磁脈沖干擾等。 現(xiàn)代防雷是一個系統(tǒng)工程。包括建筑物防雷和電器設(shè)備安全防護兩大部分，即外部防雷和內(nèi)部防雷，防雷工程設(shè)計強調(diào)全方位防護，綜合治理，層層設(shè)防。為了提高機房設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運行可靠度，為機房工作人員提供安全的工作環(huán)境，一方面需要架設(shè)良好的避雷針，避雷帶，采取完善的直擊雷防護措施。另一方面，還應(yīng)在建筑物的電源系統(tǒng)（所有供電設(shè)備、用電設(shè)備、備用發(fā)電設(shè)備）、天饋系統(tǒng)、信號采集傳輸系統(tǒng)、程控交換系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等設(shè)備進行可靠有效的防護，在攔截、分流、均衡、屏蔽、接地、布線等六大方面均作完整的，多層次的防護。 建筑物直擊雷防護 建筑物應(yīng)按GB50057-94《建筑防雷設(shè)計規(guī)范》（2000年版）一、二、三類防雷建筑物的要求安裝完善的直擊雷防護措施，防止雷擊直接危及建筑物。對于設(shè)有信息系統(tǒng)的建筑物， GB50057-94第6.1.3條規(guī)定，“在設(shè)有信息系統(tǒng)的建筑物需防雷擊電磁脈沖的情況下，當(dāng)建筑物沒有裝設(shè)防直擊雷裝置和不處于其它建筑物或物體的保護范圍內(nèi)時，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷的防雷措施”。即按GB50057-94的要求安裝接閃裝置（如避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)等）和接地裝置。使建筑物及屋頂設(shè)備（衛(wèi)星天線、通信天線、空調(diào)機組等）在接閃器的保護范圍內(nèi)。 雷電波侵入和雷擊電磁脈沖干擾防護 A. 供電系統(tǒng)防護措施 1) GA267-2000第7.8條要求，“計算機信息系統(tǒng)設(shè)備機房的供電系統(tǒng)宜采用三相五線制，引入計算機信息系統(tǒng)設(shè)備機房建筑物的低壓電力線路宜用電纜由地下引入機房。電纜埋地部分不應(yīng)小于15米，電纜外護套應(yīng)與保護接地連結(jié)?！币苑乐够驕p少直接雷擊和感應(yīng)雷擊電磁脈沖。 2) GA267-2000第8.1條要求，“凡設(shè)在年平均雷電日大于5的地區(qū)的計算機信息系統(tǒng)，原則上均應(yīng)裝設(shè)防雷保安器，以防止雷電電磁脈沖過電壓和過電流侵入計算機信息系統(tǒng)設(shè)備?！币虼诵畔⑾到y(tǒng)的供電系統(tǒng)應(yīng)安裝電涌保護器，采用多級防護的方式，逐級分流，降低殘留電壓，保護系統(tǒng)用電設(shè)備。 B. 信號系統(tǒng)防護措施 1) GA267-2000第7.5條要求，“進入機房的電線路宜用有屏蔽層的電纜，非屏蔽電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)?！币虼艘牖蛞鰴C房的全部信號電纜，包括電話通信線路、網(wǎng)絡(luò)線路、衛(wèi)星饋線及其他信號線路在室外布線時，應(yīng)穿金屬鋼管，金屬鋼管必需作良好接地。起到對信號線路的屏蔽作用，防止或減少直接雷擊和感應(yīng)雷擊電磁脈沖。也可以采用線路埋地敷設(shè)的方法，達(dá)到同樣的防護目的。 2) YD/T5098-2001第3.3.2條要求，“進局電纜的信號線均應(yīng)加裝信號SPD后，再接入通信設(shè)備?！?第3.2.3條要求，“建在城市郊區(qū)或山區(qū)地處多雷區(qū)、強雷區(qū)的通信局（站）各類網(wǎng)管系統(tǒng)的金屬數(shù)據(jù)線，若長度大于30m且小于50m，其數(shù)據(jù)線一側(cè)終端設(shè)備輸入口應(yīng)具有SPD；若長度大于50m，其數(shù)據(jù)線兩側(cè)的終端設(shè)備輸入口均應(yīng)具有SPD?！奔丛诟黝愋盘柧€、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線進出機房應(yīng)在設(shè)備端安裝SPD（電涌保護器），建筑物內(nèi)的信號、數(shù)據(jù)線應(yīng)根據(jù)布線長度在其一端或兩端安裝電涌保護器。 C. 屏蔽與接地系統(tǒng) 1) 信息系統(tǒng)所在建筑物應(yīng)采取屏蔽措施，可利用建筑物的鋼筋混凝土的鋼筋、金屬支撐物、金屬框架等自然構(gòu)件構(gòu)成格柵型大空間屏蔽，并實施等電位連接，使建筑物內(nèi)部處于LPZ1防雷區(qū)。 2) 信息系統(tǒng)機房可利用裝修吊頂、間隔和防靜電地板的金屬龍骨組成六面屏蔽網(wǎng)格，形成LPZ2防雷區(qū)。重要信息系統(tǒng)機房和有條件的機房應(yīng)增設(shè)電磁屏蔽設(shè)施，進一步降低機房內(nèi)雷擊電磁脈沖干擾。 3) 室外衛(wèi)星饋線和其它各種通信電纜應(yīng)采用具有雙層金屬防護層的電纜，其外層金屬防護層在頂部及進入機房入口處的外側(cè)就近接地。當(dāng)采用單層屏蔽電纜或無屏蔽線纜時，應(yīng)穿金屬管或金屬線槽引入建筑物內(nèi)，金屬管（或線槽）的兩端就近接地，金屬管（或線槽）的連接處應(yīng)有效跨接。 4) 信息系統(tǒng)設(shè)備機房的接地系統(tǒng)應(yīng)采用共用接地系統(tǒng)。宜利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋地網(wǎng)或樁基網(wǎng)作為共用接地系統(tǒng)的基礎(chǔ)接地裝置。無條件采用共用接地系統(tǒng)的機房，可設(shè)獨立接地裝置引入機房。獨立接地裝置不能與避雷帶、避雷針及其引下線連接。 5) 機房內(nèi)設(shè)置環(huán)型接地體或接地母線，環(huán)型接地體與建筑物基礎(chǔ)接地系統(tǒng)（或獨立接地體）連接。電涌保護器地線、電源保護地（PE線）、機房防靜電地板、金屬走線架、機架、重要設(shè)備不帶電金屬機殼、金屬穿線管道、大面積金屬門窗、吊頂和間隔用金屬龍骨以及其它金屬管線，均應(yīng)與均壓環(huán)連接，采用M型或S型接地方式，形成等電位網(wǎng)。 D. 布線布局 1) 機房供電線路與信號線路應(yīng)分開布線，并采用屏蔽電纜。非屏蔽電纜應(yīng)穿鋼管或走金屬布線槽。鋼管、金屬布線槽與環(huán)型接地體連接，鋼管、線槽連接處應(yīng)有效跨接。 2) 機房內(nèi)信號傳輸線路和低壓電力線的排列應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物有引下線、格柵或接地主筋的墻體。機房盡可能設(shè)置在建筑物頂四層以下樓面中心位置，以減少電磁脈沖干擾。設(shè)備不宜放置在外墻窗口，且離外墻至少0.83米。 3) 防雷應(yīng)包括兩大方面：一、前端監(jiān)控點防雷；二、監(jiān)控中心防雷。前端監(jiān)控點防雷又包含直擊雷防護，供電系統(tǒng)感應(yīng)雷防護，電子設(shè)備感應(yīng)雷防護，接地系統(tǒng)，線纜屏蔽；監(jiān)控中心防雷包含直擊雷防護，供電系統(tǒng)感應(yīng)雷防護，電子設(shè)備感應(yīng)雷防護，接地系統(tǒng)，線纜屏蔽，等電位連接處理。 第四章工程軟件系統(tǒng) 4.1 系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)和總體架構(gòu) 系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：客戶端、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)服務(wù)層。 客戶端包含：系統(tǒng)管理員客戶端、高級客戶端、網(wǎng)絡(luò)客戶端、移動客戶端四種。業(yè)務(wù)邏輯層包括：森林資源管理和監(jiān)測、生態(tài)效益監(jiān)測、森林防火預(yù)報決策、林業(yè)執(zhí)法管理信息系統(tǒng)、公眾信息發(fā)布系統(tǒng)等模塊。數(shù)據(jù)服務(wù)層由地圖服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖： 系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）和C/S（客戶機/服務(wù)器）混合體系結(jié)構(gòu)。C/S結(jié)構(gòu)用于系統(tǒng)管理維護，B/S結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)字林業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。其中系統(tǒng)管理員客戶端、高級用戶客戶端采用TITAN GIS下的TITAN OCX控件開發(fā)方式來滿足高級GIS應(yīng)用需求, 用戶使用浮動許可證使用本系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)用戶客戶端、移動用戶使用采用TITAN OCX編制的客戶端程序，不受地理信息系統(tǒng)軟件使用許可協(xié)議的限制，能獨立的合法使用。系統(tǒng)將用戶劃分為4個不同的用戶組，分別為：系統(tǒng)管理員客戶組、高級用戶客戶組、網(wǎng)絡(luò)用戶組和移動用戶組；賬戶驗證采用戶名加口令驗證方式。 系統(tǒng)中所有空間數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的屬數(shù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一以TITAN空間數(shù)據(jù)模型通過TITAN 數(shù)據(jù)引擎（TOSA,TIDB）存儲在商業(yè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，提高了數(shù)據(jù)存儲和提取的效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理模塊的無縫連接，使得森林防火地理信息相關(guān)數(shù)據(jù)操作和提取變得更加方便靈活，并為今后的系統(tǒng)升級打下良好基礎(chǔ)。 4.2 數(shù)據(jù)服務(wù)層框架與數(shù)據(jù)庫設(shè)計 聯(lián)峰山森林防火綜合管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)服務(wù)層由TITAN 軟件及開發(fā)平臺與數(shù)據(jù)庫組成。 結(jié)構(gòu)圖如下： 4.2.1 TITAN軟件平臺 TITAN軟件平臺包含下列組件： 泰坦地理信息系統(tǒng)（TITAN GIS）: 一套功能先進、算法新穎、使用靈活和完善的專業(yè)地理信息系統(tǒng)平臺。集中了目前國際上優(yōu)秀的地學(xué)軟件的優(yōu)勢，廣泛使用了目前國際上先進的軟件技術(shù)及工具。 泰坦三維虛擬景觀軟件（TITAN VRMAP）: 專門為數(shù)字城市建設(shè)而研制的軟件產(chǎn)品，應(yīng)用于數(shù)字城市、城市規(guī)劃、社區(qū)管理、交通監(jiān)控、林業(yè)資源等領(lǐng)域。 泰坦三維地質(zhì)建模軟件（TITAN 3DM）：基于框架建模的軟件產(chǎn)品。 泰坦立體影像判讀系統(tǒng)（TITAN STEREO ANALYSIS）：獨立的航空、衛(wèi)星影像立體綜合信息提取軟件系統(tǒng)。 泰坦掃描矢量化軟件（TITAN SCANIN）：是一綜合圖形輸入、屬性輸入、矢量輸出為一體的地圖掃描矢量化軟件。 泰坦網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)平臺（TITAN WEB　GIS）: 是一個功能強大的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，具有建立動態(tài)GIS WEB頁面的能力，能夠提供GIS數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)。 4.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 4.3.1數(shù)據(jù)設(shè)總體結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)庫存放全區(qū)林業(yè)相關(guān)的全部地理數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫由元數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用模型數(shù)據(jù)庫四大類組成。 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下圖： 4.5.系統(tǒng)亮點： 本方案緊密依靠林業(yè)專業(yè)單位，提出了面向?qū)I(yè)應(yīng)用、滿足項目專業(yè)需求的專業(yè)分析產(chǎn)品開發(fā)方案，可滿足系統(tǒng)對專業(yè)分析、處理、輔助決策方面的總體要求。 --- 煙火識別系統(tǒng)與視頻監(jiān)控管理相結(jié)合，實現(xiàn)煙火的智能識別與快速報警； --- 防火手持定位系統(tǒng)與林業(yè)日常管理和應(yīng)急指揮管理相結(jié)合，即可以加強日常管理，也可實現(xiàn)撲救人員的精確定位與更有效指揮調(diào)度管理； --- 遙感圖像處理與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)三維的形象、逼真瀏覽與全區(qū)域可視化展現(xiàn)和動態(tài)分析； --- GIS定位與撲救指揮管理相結(jié)合，實現(xiàn)防火決策的預(yù)控性、準(zhǔn)確性與實效性； 4.6火動態(tài)檢測 傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和森林煙火識別結(jié)合，實現(xiàn)無人值守；森林煙火識別和地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合，實現(xiàn)煙火精確定位；傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡結(jié)合，保證視頻有效傳輸和系統(tǒng)穩(wěn)定工作；視頻瀏覽和錄像結(jié)合，需要時可以回放。 4.6.1云臺控制模塊 用戶可以通過對云臺的控制來實現(xiàn)鏡頭的調(diào)節(jié)，還可以通過云臺的調(diào)節(jié)來獲取不同角度的圖像。通過云臺控制模塊控制云臺固定范圍（或定點）掃描。當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情時，報警模塊發(fā)出報警信息，回傳火情方位數(shù)據(jù)到監(jiān)控主機。 林火識別軟件有客戶端軟件和管理端軟件組成，每個前端攝像機對應(yīng)一個客戶端軟件，可以將每個客戶端軟件布置在一臺電腦上，也可以把多個客戶端布置在一個電腦上，這樣可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和項目的實際需求配置電腦等硬件設(shè)備。 4.6.2視頻采集設(shè)置模塊 煙火識別敏感度（可根據(jù)火險等級自動調(diào)整），掃描時間，掃描范圍等設(shè)置。 林火識別算法機制： 初判時鏡頭處于自動轉(zhuǎn)動狀態(tài)，初判所利用的火的靜態(tài)特性主要有：火的顏色分布、紋理特性、火的圓形度以及與背景的相關(guān)性等。根據(jù)以上火的靜態(tài)特性將火從單張圖片中提取出來，得到多個多邊形區(qū)域。如果對某張圖片進行初判后得到一個或者多個多邊形區(qū)域，則說明有可疑火情，隨之對該圖片進行復(fù)判分析，復(fù)判所利用的火的動態(tài)特性主要有：火的閃爍特性（火苗外沿變化率）、火的顏色變化率。此時控制鏡頭靜止于該區(qū)域，得到多張圖片進行復(fù)判分析。如果復(fù)判認(rèn)為可疑區(qū)域符合火的動態(tài)特性，則向系統(tǒng)發(fā)出報警信號，如果不符合火的動態(tài)特性，則控制鏡頭繼續(xù)進入自動轉(zhuǎn)動模式。 白天或晚上試驗效果如圖： 煙識別 火識別 火識別 業(yè)務(wù)流程分為數(shù)據(jù)采集、圖像處理和識別、云臺定位和控制、報警等步驟。具體說明如下： （1） 監(jiān)測點根據(jù)監(jiān)測員的設(shè)置對監(jiān)測區(qū)域循環(huán)監(jiān)測，采集視頻，截取單幀圖像，進行預(yù)處理，并分析其光譜紋理特征，判斷是否起火。如果起火，則執(zhí)行初次報警，并且彈出顯示可疑煙火的報警窗口，等待監(jiān)測員的人工判定，監(jiān)測點繼續(xù)進行常規(guī)的監(jiān)測； （2） 操作員在報警后可以操作模擬云臺更進一步對可疑區(qū)域進行目視確認(rèn)，如果確定起火，系統(tǒng)發(fā)出正式報警信息，持續(xù)記錄發(fā)生林火區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通知防火撲救指揮子系統(tǒng)進行撲救準(zhǔn)備；如果確定未