森林防火视频监控系统解决方案.doc

南京宽德智能森林防火视频监控GIS联动指挥监控预警系统解决方案 森林防火GIS联动指挥监控预警系统解决方案 南京宽德智能科技有限公司 - 14 - 目 录第一部分、概述- 1 -1. 引言- 1 -1.1 概况- 1 -2. 本方案的特点优势- 2 -3. 与传统森林监控系统对比如下：- 3 -第二部分、系统简介- 5 -1. 前端设备- 6 -2. 中继设备（适用于无线传输）- 7 -3. 中心控制设备- 7 -3.1 地理信息系统- 7 -3.2 GIS系统实现的功能- 8 -4. 防火指挥中心- 8 -第三部分、系统方案设计- 8 -1. 建设目标- 9 -2. 功能需求分析- 10 -3. 设计原则- 11 -4. 设计依据- 13 -5. 功能概述- 13 -6. 视频采集配置说明- 15 -6.1 视频监控应用背景- 15 -6.2系统建设的目标- 20 -6.3前端设备- 23 -6.4系统设计- 23 -6.4.1系统结构图- 23 -6.4.2系统功能- 23 -6.4.3设备选择要点- 24 -6.5 LCT/CTM系列森林防火预警监控摄像特点- 24 -6.6森林防火预警监控摄像机（10公里）- 26 -7. 无线传输配置说明- 32 -8. 视频监控平台- 36 -9. 防雷接地配置说明- 38 -9.1 防雷概述- 38 -9.3 雷电防护措施- 39 -9.4 防雷产品选型- 42 -10. 风光互补供电系统- 44 -10.1 设计原则- 44 -10.2 设计依据- 45 -10.3 电站功率及配置的确定- 45 -第四部分、红外热像仪林火监测预警系统- 51 -1、热成像技术：- 51 -2、红外热成像原理：- 51 -3、基于热成像技术的森林防火系统优点：- 52 -4、软件运行界面：- 53 -第五部分、森林防火GIS系统介绍- 54 -5.1总体设计描述- 54 -5.1.1 系统支撑平台设计- 55 -5.1.2系统安全设计- 56 -5.2系统模块功能描述- 57 -5.3森林防火辅助决策系统- 60 -5.4森林防火应急指挥调度系统- 65 -第六部分、监控中心建设- 67 -1液晶显示大屏- 67 -1）显示单元要求- 67 -2）、处理器要求- 68 -3）、大屏控制器及控制软件- 69 -2.监控中心控制、存储系统- 71 -3.监控中心供电系统- 74 -第七部分、项目实施计划- 75 -1. 施工总体部署- 75 -2. 进度计划及保证措施：- 75 -3. 安全计划：- 75 -4. 质量计划：- 76 -5. 劳动力安排：- 76 -6. 文明施工措施：- 76 -7. 台风防汛安全措施：- 76 -第八部分、技术支持及售后服务- 77 -1. 保修与维护- 77 -2. 紧急现场技术服务- 77 -3. 现场技术培训- 77 -4. 系统升级与更新服务- 77 -5. 提供完善的系统文档及使用手册- 77 -6. 由于人为或不可抗拒自然因素损坏不在保修之列- 77 -第一部分、概述1. 引言1.1 概况 森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救“的方针，真正做到早发现，早解决。目前，基于无线/有线网络技术的远程无线监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。森林防火远程监控系统，由森林防火指挥部监控中心、传输系统，以及前端采集点构成。前端采集点：一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上。包括全天候远红外热成像、可见光透雾摄像机、长焦距变焦透雾镜头、全方位定位云台、野外护罩、网络视频编码器等。前端采集设备负责全天候对林区自动扫描，具有多种光学传感器，利用可见光透雾摄像机与热成像探测成像性能，客服了林区水雾大、光照不足的缺点对林区植被情况、病虫害情况、火情现场情况进行实时观察、监控，并可对林火扑救提供远程指挥的可靠依据。如果要进一步了解前端发生火灾时，能准确判断出火势的蔓延情况，以及对林区造成的损坏的统计，可在前端增加设置智能化微型气象站，通过气象站采集到的林区实时环境下的风力、风向、风速、温湿度等数据，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。传输系统：本次建设拟采用有线光纤传输方式与无线数字微波传输相结合方式，在植被密集或不方便铺设光纤的监控点位置安装数字微波，将视频图像转发到就近的监控点，与该点视频监控系统数据图像同时利用光纤传输到监控管理中心。监控中心：不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制,对于前端发生林火报警的监控点，通过云台的实时角度回传，结合GIS系统的经纬度数据可以实现火灾发生点的精确定位； 通过森林防火远程监控系统，森林防火指挥中心能实时监控林区现场实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的。火灾发生时，该系统能将现场图像实时传回指挥中心，为指挥中心的远程指挥调度提供有力的保障，最大限度地减小火灾造成的损失；该系统能真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为火情的预防、治理提供真实有效的历史资料。2. 本方案的特点优势本次系统建设是采用目前国际先进的远距离透雾摄像系统配合远红外热成像系统实现远距离昼夜监控，系统成像技术性能稳定，不受天气环境因素影响，无论是白天还是雨雾天气、漆黑的夜晚均能正常工作，采集高效的视频图像信息24小时无缝监控；并且该系统采用了目前国内唯一的物体温度差值分析探测、燃烧临界温度值自动预警模式，系统应用具有独立运算功能的内置CPU计算系统，红外温度自动感应测温模块，该模块的预警功能是利用物体自身发出的温度与环境温度的差值进行自动分析计算，当温度差值超过设置的燃烧临界温度时，系统会自动报警，；不仅对燃烧的明火具有精准的判断，同时对冒烟状态的暗火、高温状态的自燃物同样可以检测、识别、预警；预警识别率高达98%以上；对林区进行全天候的远程监控、监测，避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。 该系统特点： 红外热成像: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。可见光摄像机、长焦距变焦镜头：可见光成像设备，做为红外热成像仪的补充，可实时采集符合肉眼成像特征的可见光彩色、黑白视频，进行录像存储。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；全方位定位云台：高精度定位云台，可以让监控位置间的回转速度达到20度或更高，定位精度达到0.01度，变速控制方式，重点部位可以设置预置点，随时进行快速切换；并可实时回传云台水平、俯仰角度数据给GIS系统，实现对火点的经纬度精确定位；设备防盗：由于系统设备造价较高，又处于野外无人地带，所以设备安全至关重要，配置设备防盗报警系统可以保护用户投资，保护设备安全，并能对入侵目标触发报警，通过语音警告非法行为驱离，为挽回损失提供有力措施；风光互补供电系统：由于施工困难，所以野外设备供电采用风力、太阳能方式逐渐被人们所青睐，我们通过对传统光伏供电系统的改进，利用传统系统一半的太阳能电池板即可实现同样或更大的太阳能转换效率，当无光照条件时自动转换为风力发电，为前端设备提供稳定可靠的不间断供电系统；网络综合视频管理平台：对前端视频进行解码，并做视频流转发、录像、回放、设备管理、多用户权限管理等服务，实现整个系统的集中管理和维护；GIS（地理信息系统）：和设备间及时联动，实现地图点与实际监控位置的协调一致，可以让您快速地从地图概念切换到实际的视频图像，或者从视频图像快速切换到地图位置，并可获得各类地形、地貌、植被等信息；林火自动监测报警系统：利用配套的林火监测报警软件，通过前端测温模块对实时红外热成像仪视频进行温度检测再结合其它数据判断被监控区域是否存有火灾险情，对于发生火灾的进行判决报警，并控制云台对火点的跟踪。识别率在95%以上； 传输：从监控点到分控中心采用微波传输，从分控中心到总控中心利用通信公司路由，进行远程视频传输。 3. 与传统森林监控系统对比如下：方式/比较森林防火数字化预警系统传统森林监控系统部署复杂度复杂度低很少的摄像机覆盖大面积区域复杂度高大面积区域需要大量摄像机，且某些地方根本无法覆盖，如港口、海湾、山林雾天正常监控能力利用远红外线大气穿透性，即使雨、雪、大雾天气都能正常成像雾天超出能见度无法监控夜间监控能力红外热成像属于远红外被动探测目标热辐射成像，不受可见光影响，夜间无光环境正常成像多采用一体机，照度差，无法监控，即使增加红外灯仍然距离有限和应用软件结合能力标准通讯协议提供和各类应用软件结合单一的应用软件，扩展性差GIS联动能力整合功能，可实现双向互动，高精度云台，0.01度的精度值，云台具有双向回馈功能，不仅可以实现电子地图精确定位，同时在地图中点击某一目标，摄像机自动转动到该目标位置监控的同时，显示出云台对应角度信息定位精度低，一般最大到0.1度，单反馈信息，只能实现目标物电子地图显示功能，不能实现反向跟踪 林火报警能力利用智能温度探测识别预警功能模块，检测目标物体与环境温度的差值，进行温度差判断，识别率98%以上，在环境好的情况下达100%软件视频分析方式，采用视频图像画面分析预预警，识别率低、误报率高火点定位能力系统自动对火点经纬度进行精确定位，并在地图上进行标注 对于大面积的林区人工定位不准确，不直观反应能力比较采用温度检测预警方式，实时预警，只要发现火情或高温状态“零时差”预警需要设置预置位，在每一个预置位需要停留10-25秒,对预置位的背景画面与当前画面进行比较做图像识别处理，发现不同画面产生预警，误报率极高林火预警方式温度检测预警，硬件检测方式，本系统摄像机为森林防火预警摄像机，在摄像机内设置两个视频口，一个远距离可见光透雾监控、一个远红外热成像摄像机，附带一个智能温度探测识别预警功能模块，检测前端目标物体与环境温度的差值，实时测温实时分，发现火情或高温实时预警，准确率极高在监控中心用终端视频分析软件进行图像对比分析，只要前端视频图像出现变化，即认为是有图像变化，就产生报警信息；林区出现团雾，即可误认为是烟而报警，林区出现红色物体，会误认为是火而报警。环境因素影响不受环境影响，不仅对燃烧的明火、冒烟状态的暗火准确识别预警，密林根部的枯枝落叶等自燃状态的高温堆积物、石油石化区防爆等，只要检测到温度差值超出预警范围，即可准确识别预警容易受环境因素干扰，对外界的干扰敏感，发生误判误报情况多，并且在林区树木茂盛、树叶密封的环境下，由于树冠的遮挡、小的火情基本没用，由于树冠的遮挡，视频图像不能正常分析无法检测，等该系统识别到火情时候，已经是“熊熊烈火”，无法达到真正有效的预警作用巡航能力巡航扫描监控能力高，设备在巡航检测中不需要做预置位停留，在巡航过程中实施检测监控点360度范围内的视距目标。本系统所选择云台的水平转速是025度/秒，最高可到30度/秒；巡航一周360度所需要时间14.4秒，最快可达12秒，并且在巡航过程中对目标物体温度实时监测，发现超出警戒温度数值立即报警，真正实现了“零时差”预警，真正实现了防火预警的功能。该系统是采用识别软件智能图像处理方式，在云台巡航监控中无法预警，只能利用预置位停留方式，等摄像机停止转动后，对视场目标进行分析，摄像机一周需要最少78个预置位，每个预置位需要10-25秒时间，一周需要130325秒，才能在360度范围内做到不遗漏视场区域、全覆盖扫描监控，这样如果在第一个区域转动过之后出现火情，等2030多分钟后第二圈转回，发现了林火“预警”出来，林火也已经燃烧起来，如果是大风天气，林火已经大范围燃烧，失去了预警的作用，只能通过视频“观看”燃烧的大火第二部分、系统简介 “南京宽德森林防火数字化监控预警系统”引进国际上先进的防火技术，以国内价格水平提供国际品质的优质、稳定的森林防火监控系统。该系统是以森林火情监测为主，将GIS技术、远红外热成像技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。 本系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物等进行有效监控。系统构成图示如下： 系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡视监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据，即可实现火点定位功能。同时，第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力，提供防火隔离带的位置和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息，相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。系统以数字设备的监控方式，通过传输网络将采集的信息、数据传输到防火监控指挥中心，利用GIS（地理信息系统）对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。l 获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像、环境信息，实现全天候不间断监控；l 动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；l 火灾预警：通过远红外热感应成像技术，准确探测林区火险，即使在恶劣天气，如雨、雪、大雾天气都不影响火情识别，是真正意义上的全天候火情自动识别预警手段；l GIS及辅助决策系统：如有火情，利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案；l 预报分析：参考林区物候、可燃物特性数据、气象信息等,利用专家数据库模型进行综合分析,预测出相应地区的森林火灾等级数据。“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。该系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物和乱砍乱伐等林业活动进行有效监控。1. 前端设备 前端由采集定位系统、传输设备、设备防盗报警系统、避雷接地系统、智能风光互补供电系统等组成： 2. 中继设备（适用于无线传输）中继由无线网桥、传输天线、智能风光互补供电系统、避雷接地系统等组成； 中继点选择可以是独立也可以利用其它监控点。3. 中心控制设备 中心控制设备视频监控设备及管理软件和GIS地理信息系统、林火监测预警系统、传输系统、电视墙系统、UPS电源等组成。 3.1 地理信息系统 现在的视频监控系统正在向数字化方向发展，并且与地理信息系统（GIS）结合也是其发展的必然方向。 经过与地理信息开发部门的合作，我公司应用定位云台与地理信息系统无缝连接，成功的投入使用，将定位云台所返回角度将送入地理信息系统，并在林业地理信息系统上进行精确坐标定位。 3.2 GIS系统实现的功能 利用1：10000、1：50000、1：100000等地形图进行数字化处理生成电子地图，并依据实际使用情况分层制作。 在地理信息系统上，可以对扑救林火进行宏观调控，指挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS对数据库资料进行统计分析，生成各类专题图，实现资源管理信息化。通过地理信息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场 的归属，林区面积，种植林种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。 此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、火势蔓延分析、是否可视分析、扑火最佳路径分析等。 4. 防火指挥中心 远程控制与通讯是指挥中心的主要功能，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过有线、无线调度系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作；同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。第三部分、系统方案设计 “南京宽德森林防火数字化监控预警系统”项目由防火指挥中心（监控中心），前端视频、音频、数据采集系统，无线传输系统，林火监测及数字编码终端处理系统，铁塔，防雷接地，风光互补供电等组成。各个前端视频、音频、数据采集系统包括：视像采集、报警采集、气象数据采集、定位云台系统、太阳能供电及防雷、铁塔及接地系统及防护系统。软件系统包括：操作系统软件Microsoft Windows 2003 Server、数据库管理软件SQL Server 2000（企业版）、地理信息系统（GIS）、网络视频管理录像软件、林火预警软件、短信网关系统等组成。1. 建设目标根据用户提出的具体要求，依据中华人民共和国国家公共安全行业标准和安全防范工程程序及要求，结合贵单位的实际情况，我公司本着“布局合理、质优价廉、功能齐全、配套服务”的原则。经过对目前技术情况的调查了解，通过多方比较，结合森林防火的特殊性和实际需要，采用微波远程图像传输及控制系统，设计的一套经济、实用的森林防火瞭望观察系统方案，对林区实时瞭望观察，做到早发现，早扑灭，减少森林资源损失，降低防火工作难度，提高林业管理效益。l 在森林火灾发生前自动监测识别火险火情，做到及时预警，同时防范纵火、乱砍乱伐、捕杀野生动物等违法行为，从而起到预防的目的；l 在森林发生火灾时把现场的图像实时传回指挥中心，指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度救火，最大限度的减小火灾造成的损失；l 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，提供有效真实的直观资料；l 通过安装红外热成像、可见光摄像系统全天候监控林区，做到昼夜半径3公里和10公里内，观测森林火情、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；l 从瞭望塔设备安装点的图像传输到森林管理指挥中心，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;l 林区监控管理指挥中心可以对前端设备进行长焦、广角控制;对云台进行上下、左右控制、设置各种特殊位置的预置位，做到重点区域重点设防；l 设备红外线防盗功能、实时探测有无入侵破坏行为，并能做到语音警告和取证功能，保护设备投资的安全性。l 系统具有多路画面实时录像，多路画面实时显示，图像压缩质量设置，录像存储，用户管理等功能。l 配置GIS林业地理信息系统，将林区地形地貌、植被情况、监控点信息、分布状态等信息数字化处理，实现地图点与实际目标的一致，做到火情联动、视频切换等功能，同时可作为植被管理、辅助决策的重要手段；l 山上需要24小时不间断供电，满足所以设备用电需要，根据目前技术条件设计采用风光互补供电系统，保证山上不具备布线条件的监控点设备不间断供电，正常工作。l 在有灾难发生时系统可以与防火指挥车及移动救援系统对接，通过移动图像采集把现场情况传输各级指挥中心。该系统根据林区面积广、海拔高、环境复杂、山顶没有电源、布线困难等特点进行设计。2. 功能需求分析“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”项目是以森林防火信息为重点和主要对象，以地理信息为中心基础，基于成熟的传输技术、IP技术的网络视频系统和数字定位技术的，集防火信息管理、生态建设管理为一体的，为森林防火及其它林业工作服务的综合应用系统。该系统应具有以下特点：A. 投资省，建设快，无线传输方式特别适合无通信线路、无电能、无道路情况。B. 可实现远程图像实时图传和控制，通过前端设备实时掌握现场情况。C. 红外热成像实时温度监测，及时发现火灾隐患并报警D. 视频信息可在IP网络上传输，用户可在网络上的终端看到现场的图像。E. 系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。F. 界面清晰、操作简单。G. 具有森林地理信息系统等辅助决策系统、火势蔓延分析功能。H. 火点经纬度定位、最近路径分析功能。I. 林政资源管理及生态建设管理信息系统和其他林业信息系统。“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”前端信号采集平台采用远红外热成像仪+辅助可见光成像+定位云台+无线传输设备，由于该系统强大的数据处理和系统集成能力，可以实现在一个平台上完成数字图像监控采集、林火监测报警、无线传输、防盗报警监控管理、远程控制等功能，从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。采集平台可以高效的压缩处理接入的图像，通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视，同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料，本系统采用业内顶尖压缩技术MPEG-4/H.264算法，压缩比高达1:500。此外实现了自动磁盘空间动态检测功能，图像动则录，不动则不录或慢录。 另外系统还可以灵活的设置报警信号和图像的联动关系，当系统发生报警时，通过事先的设置，可以启动相应的摄像机录像及报警输出功能。同时控制中心也可同时得到报警信号，并可通过远端控制进行实时监控观察等功能。监控服务器提供了对前端采集工作站的分层次管理，对用户的分级权限管理；用户可以根据需要通过网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是分布在各个采集工作站或服务器）、报警信息、监控点信息、其它数据信息，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持多播的网络环境，服务器提供了单播到多播的数据转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。3. 设计原则“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”项目设计和功能的实施将遵循以下原则：先进性：所谓先进是指要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果，具有一定的前瞻性，特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。保密性和安全性：必须符合国家的安全标准和要求，以保护内部信息特别是密级信息不被非法访问。系统设计时应充分考虑数据库和应用系统的安全性， 建立身份认证、权限认证，彻底屏蔽内外非授权用户的非法访问。 智能化：系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征，比如自主编程、记忆功能、主动检测等；前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能等等。网络化：在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会，设计完成的监控系统中所采用的产品和系统，必须与计算机网络技术相结合，实现各个子系统的信息共享，才能适应时代的前进、技术的进步，满足更广范围巡查的要求。实用性：我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲目投资、浪费资金。兼容性： 考虑到国家林业局、区林业局已建成的或在建的防火信息系统，本系统能与区林业局、国家林业局的防火信息系统接轨和共享数据；同时考虑到今后重新开展森林资源调查后资源数据库与最新卫星影像的更新问题；另外，本系统能够妥善处理好与上下级防火信息系统的连接，做到与相关已建立好的信息系统的兼容。成功应用：系统设计采用的产品和系统，必须是经过了一定时间市场考验的成熟产品，特别是在国内应该有成功的应用案例。合理配置：系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并且这种配置应该是可以被改变的，甚至在工程完成后，功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。良好操作：系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性，应使一般水平的管理人员，在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达到能完成监控任务的操作水平。可靠性：设计必须遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。这个原则要兼顾到两个方面：系统运行可靠系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题，对所有的设备进行认真的可靠性认证。保存和恢复设置方便在实际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以在系统设计时要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。开放性：即使是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中，我们选用产品和系统时，应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题，设计应全面、周到，注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要，主要体现在以下方面：智能化升级系统的软件是最有可能升级的，选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单，由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。模块化结构为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是模块化结构。这样便于系统的维护和升级。经济性为了确保投资合理性，要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品，从而使系统投资物有所值，不造成盲目投资4. 设计依据民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB/50198-94)系统接地的型式及安全技术要求（GB14050-93）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）安全防范工程验收规则（GA/T308-2001）工业电视系统工程设计规范(GBJ 115)安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94）火灾自动报警设计规范（GB50116-98）安全防范工程费用概预算编制办法（GA/T70-1994）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）用户技术需求书5. 功能概述“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”项目为监控控制人员提供监控控制功能，正常情况下摄像机在云台带动下工作在多角度自动扫描方式下时，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的森林、道路、人员等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。防火信息系统的主要功能如下：1) 监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；2) 数字图像可以通过无线通讯和计算机网络实现远程传输；3) 所有视频图像进行全程录像存储，并可对以往的历史图像进行查询和回放；4) 采用全方位定位云台，具有实时回传角度信息功能；红外热成像仪，具有全天候林区温度监测及视频采集的功能，不受雨、雪、大雾、黑夜影响。同时搭配可见光摄像机，确保火灾探测的准确性；5) 通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；6) 系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；7) 查询简便：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；8) 数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理部门连接；9) 防盗告警，在监控点装置红外探头，有盗窃破坏者入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；10) 火情识别报警：当配备了测温分析模块的红外热成像探测到异常林区温度信息，可及时告警并联动报警录像，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置；11) GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管理，为防火提供直观的规划和决策支持。12) 火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的定位云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能。13) 辅助决策功能：GIS信息系统提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息。14) 电源系统:电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电；15) 防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；16) 系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理。林火监测预警系统、网络视频监控系统、地理信息系统(GIS)是本项目建设的核心，是防火指挥平台，对整个系统的日常管理和防灾的指挥都是在这三个平台上完成。本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、林区资料、森林资源统计数据、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理系统。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。工程建设的主要功能是在硬件设备和远程网络的基础上，建设森林资源GIS数据库和以及基于GIS公共数据库的基础上，建立远程监控硬件支撑平台，以现有森林资源建档数据库、资料为基础,解决森林防火业务的管理信息化系统，最终形成一个有效、实用的森林防火指挥信息系统。系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。同时，启动后台的短信发布平台在第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力，提供防火隔离带的位置和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。6. 视频采集配置说明6.1 视频监控应用背景数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。在人类感官接受的各种信息中约有80%来自视觉。视频、图像是对客观事物形象、生动的描述，是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。特别是在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐，监控产品也正经历着从模拟化向数字化、网络化的革命。根据森林防火的需要，前端监控点必须具备360度全方位、24小时全天候监控的特点，因此选择的设备必须符合森林防火的实际需求。前端监控点的功能是采集视频、音频、报警信号后，利用成熟的音视频数据处理技术，对视频、音频、报警数据信号进行压缩、分析、IP化处理，然后通过无线传输系统传输到监控中心。前端视频采集配置示意图：“南京宽德森林防火数字化监控预警系统”项目建设的前端视频采集部分主要完成音视频数据的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：全方位定位云台、红外热成像、可见光摄像、长焦距变焦镜头、无线传输设备、智能风光互补供电系统、野外保温箱等设备。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码设备再通过以太网连至传输设备发送至中心控制室，通过传输设备可以传输多种需求的信号，为实现系统的音视频信号、报警信号、定位云台角度数据回传、前端设备控制信号等传输提供了一个更为方便的平台。系统设备外型（实际安装案例图）i. 视频监控摄像系统的选择 由于监控环境为林区，光线变化很大，要求摄像机具有彩色/黑白自动转换功能，在白天摄取的图像为彩色的，当光线弱的时候自动转换成黑白模式；并且由于林区水汽浓度大，有雾气情况多的特点，利用视频监控系统的透雾功能，可以在有雾天气正常工作，以实现防火监控的目的。林区范围较广，为了减少安装、维护的工作量，安装的摄像机应该数量少，这就要求每个摄像机负责的“片”就较大。要使摄像头能够监测的范围够大，除了需要选择合适的安装地点（无遮挡）和天气良好（无雾）外，另外就是要选择大变焦的镜头。摄像机具有优良的光圈范围、适中的焦距范围、具有透雾、自动聚焦功能、预置位功能。 透雾开启前成像效果 透雾开启后成像效果由于可见光与红外光的波长不同，所以当摄像机切换到黑白红外模式和透雾模式时，用普通镜头会出现偏焦、无法聚焦的问题。我们采用Raymax透雾镜头通过切换多种红外波长的功能对焦点进行修正，配合透雾像机实现更清晰的监控效果。电动长焦透雾镜头与普通镜头比较表：电动长焦透雾镜头普通镜头远程切换镜头内置转盘使滤色片中心始终与主光轴保持一致，并且支持远程切换滤色片修正焦点，从而达到透雾清晰成像功能不支持远程切换滤色片，无焦点修正功能滤色片多栅格滤光片850nm、880nm、950nm无滤色片配套摄像机专门配套双电路CCD芯片摄像机，防火专用，采用光学透雾与数字透雾模式，在摄像机前端怎家滤波片，率除掉其他光色，只保留红外光进入摄像机，利用红外波的透雾性能成像，摄像机内置DSP芯片，透雾后的视频图像听过芯片内置的优化处理软件，对视频图像做二次优化处理，增强视频效果和清晰度，进一步加强了透雾效果一般无专用配套摄像机，采用谱图的低照度摄像机或者采用 假性透雾模式ii. 远红外热成像系统的选择鉴于监控的目的是森林防火，不但对于明火能够进行监测，对于一些隐患也应该能够进行发现、监测，为此需要用监控型红外热像仪，该红外热像仪通过接收物体发射的红外线，经过一系列的处理，可形成物体表面的热图像，并进行相关部位的温度测量，这样将有助于发现火情隐患。 非制冷氧化钒焦平面探测器，不小于320240的分辨率，AGC，图像增强DDE技术，图像帧频:8.3Hz(NTSC)或9.0Hz(PAL)、结合智能火情探测识别预警功能模块，对视场区域目标做360度实时巡航扫描监控，并可根据需要设置任意路径的巡航路线，在扫描过程中发现火情，立即预警，真正实现了24小时探测识别、“零时差”预警功能。iii. 云台的选择在本系统中配置云台的作用就是实现视频监控系统大范围扫描，在选择云台方面除了需要满足适应室外使用的要求外，很重要的一点就是要选择高精度重载变速云台，同时具备水平转角、垂直转角定位参数的回传功能，实现云台与GIS系统的联动集成。且云台变速范围需要和近远焦时视场角范围相适应。ZTLC-T45重型数字回显云台与市面上普通云台的比较：定位云台普通云台显示角度实时回传角度值不能实时回传角度值，仅能预制位转动旋转角度水平0360 俯仰075水平0-355 俯仰10-50旋转速度水平垂直030度/秒变速，垂直017度/秒水平11度/秒。垂直4度/秒承重55kg20kg定位功能结合GIS能实现精度为水平/垂直0.0125/0.0112定位，不需要预置位，巡航一周最大25秒预制位定位，精度很差，每个预置位需要停留15-25秒，巡航一周时间半小时以上，工作温度-40C75C（内置恒温控制系统）25 55（加热）加工工艺专业工业级（特制军用级）普通民用级传动方式涡轮蜗杆传动（带滑环）齿轮减速传动抗腐蚀抗酸、碱、盐等腐蚀无抗腐蚀功能抗风等级9级5级接线方式控制线缆与视频线缆在云台内做内接处理，线缆与云台整体转动，避免绞线与折线控制线缆与视频线缆在云台外部接线，日久会发生绞线与折线现象使用寿命不少于6年左右2-3年左右（不适合森林防火监控）iv. 设备安全性及避雷系统安装在较高处（保证可视范围需要），发生雷击的可能性很大，需要考虑全面的防雷措施，第一是在安装杆的高处需要安装避雷针，以防直击雷的破坏，各个关键设备需要安装避雷器以浪涌对设备的损坏，接地良好是保证设备安全的关键。红外热成像在林火识别中的作用红外热成像系统通过接收物体发射的红外线，经过一系列的处理，可形成物体表面的热图像，并进行相关部位的温度测量。由于红外热成像系统是被动接受目标自身的红外热辐射，与气候条件无关，因此无论白天黑夜均可正常工作。在雨、雪雾等恶劣的气候条件下，由于可见光的波长短，克服障碍的能力差，因而观测效果较差，甚至不能工作。与可见光相比红外线的波长较长，特别是工作在8到14m的热像仪，克服雨雪雾的能力较高，因此仍可以在较远的距离上正常观测目标。所以，在夜间以及较恶劣气候条件下，采用红外热成像监控设备可以对各种目标进行可靠监控及预警。最新一代非制冷式远红外探测识别系统，具有距离远、热灵敏度高、图像更清晰的技术特点。使用更高精度的14位数字图像，能更准确的发现温度异常，可自动捕捉全屏高温区域，实现多区域高温分析，可设定上限报警温度值，高于该温度值可以自动报警。设备结构紧凑，安装方便，内部集成了图像采集、图像处理以及网络通信等模块，通过可靠性设计使系统具有较高的效率及稳定性，工作时可完全脱离PC，多个设备可通过标准网络连接，组成区域监控报警系统，可实现火警探测、温度异常报警、非接触测温等功能；不仅对已经发生的明火火灾具有精准的识别功能，而且对烟雾状态的暗火具有很强的识别预警功能，同时对具有自燃可能性的高温发热枯树叶/树枝堆积物等，在设置了温度预警值后，检测到温度达到或接近自燃预警点温度时，也会产生预警；从根本上实现了将林区可能出现的各种火情隐患都能够精确探测识别并产生预警；加强了林区火灾识别预警的高防范性能，弥补了普通林火识别系统只能在发生火灾时才能进行识别的不足；从根本上解决了林火监测、识别、预警的综合一体化系统。l 高温探测预警监测6.2系统建设的目标实时监控利用建立分布在各野外监控点，获取覆盖范围内的监控红外及可见光视频图像，实现全天候不间断监控。在正常情况下摄像头工作在自动巡航扫描方式，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的动植物生长、生活情况，濒危物种繁育情况，林区自然环境，动物繁育监控，珍惜物种保护监控，林火探测识别情况等红外及可见光视频图像，系统可进行全程录像，若遇异常情况，工作人员可及时将红外及可见摄像头从自动状态下转为手动状态，并对相关目标进行跟踪、定位、放大（可见光），以便仔细全面地进行观测分析。动态监控在有、无线传输系统的支持下，将红外及可见光视频图像及其它信息实时、同步传输到监控中心，实现真实观测森林区域的动态情况。超温自动报警实时自动测量视场中物体的最高温度，超过系统设置报警温度自动报警，并输出报警信号，实现森林防火早期预警。系统组成红外热成像森林防火图像监控系统一般由中心监控管理系统、传输系统、红外热成像系统、可见光成像系统、云台控制系统、供电系统、避雷系统和铁塔组成。中心监控管理系统主要实现视频信号的图像显示、录像控制，远程控制、数据压缩处理、网络传输、系统控制管理、防火预警及数据库管理。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，并提供向上级部门连网功能。传输系统提供系统互联及信息交互的联网能力，本次系统建设采用自建微波系统作为视频数据传输媒介。红外热成像林火识别系统提供森林防火早期预警信号，自动测量视场中物体的最高温度，超过系统设定的报警温升，自动报警。可见光成像系统提供直观准确地现场情况和定位信息，在无灾情期间里，可见光成像系统为森林巡检增加了远程视察的能力，在灾情发生时，可见光成像系统能为监控中心提供直观的现场信息，以便及早做出有效的应对方案。云台控制系统对监控主机发出的控制信号进行解码，控制云台、镜头动作，操作人员可用计算机、控制键盘等进行画面的操作和云台控制等的动作。供电系统提供系统运行的基本电力保障及突发情况下的后备电力供应，供电系统根据各野外监控点的具体情况，采用市电及太阳能供电方式满足常规使用及极端情况下的电力储备和供应。避雷系统为系统提供安全保障；由于设备安装在高山上，设备的避雷与接地对系统的稳定运行是非常重要的，系统的所有设备都将严格的实施防雷接地措施，采用标准化安装防雷接地实施方案，建设防雷接地网，采用专用避雷针和专用接地导线，将安装铁塔防雷与设备防雷分开实施，在设备端导线解除位置安装专用防雷器，保证设备的安全，安装铁塔整体接地电阻小于10欧姆。实际案例安装图6.3前端设备 前端由采集定位系统、传输设备、设备防盗报警系统、避雷接地系统、智能风光互补供电系统等组成： 单套系统结构图6.4系统设计6.4.1系统结构图森林防火监控系统主要由前端远距离视频林火识别预警系统、传输系统、中心管理系统3个部分构成。整个系统的主要作用在于快速处理警情和及时防范火警。一旦遇有火灾报警，可以为指挥中心提供准确的时间、地点、灾情及详细的图像信息，便于中心及时做出相应的决策。本森林防火监控系统采用微波远程监控设计，具有监控图像质量好,实时性好,并进行多层次的并行分控，可以大大降低误警的概率，提高系统的灵活性和实用性。6.4.2系统功能 林区图像监控利用先