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文档简介
1、智慧森防,防患于未燃华为智慧森林防火监测预警解决方案Huawei Confidential2010203Huawei Confidential3国内当前现状据 统 计 , 1962 年 至 2017 年 , 内 蒙 古 大 兴 安 岭 林 区 共 发 生 森 林 火 灾3075 起,其中重特大森林火灾 359 起, 平均每年发生重特大火灾 6 起 。 国家统计局不完全数据显示近 10 年直接 / 生态损失 5 亿 /25 亿,伤亡 800 人。全 国林 区 预防 、扑 救 、保 障 三 大 体系 对应 信 息化 初现 雏 形 , 但卫 星 通信、机动通信保障能力不强,难以满足语音通信、火险预警
2、、图像监控、视频调度、信息指挥等防火业务工作的需要。主要痛点森林防火能力建设急需提升, 预警监测体系不完善 ,防火信息化水平不高,森林防火意识有待加强;森林防火体制机制急需完善,森林防火责任落实有待清晰, 森林防火科技水平不高 ,依法治火的力度有待加强。森林防火的行业现状及痛点分析全国森林防火规划纲要 (20162025) 提出 :充分利用信息化手段,加强预警监测、森林防火通信和信息指挥能力建设,构建森林防火信息化体系,大幅提升森林防火 信息感知、信息传输、信息处理和信息应用 四种能力,不断提高森林防火科技含量。全国森林资源分布图全国森林火险等级区划图全国森林防火建设分区图全国森林防火重点区布
3、局图3多级互联省应急厅市林草局市应急局县林草局县应急局4统一值守5灾后评估事后镇/林场2林火监测2林火监测2林火监测事中1火源管控1火源管控1火源管控事前Huawei Confidential4 业务目标 : “打早 、打 小、打了”,防火期对林区进行全天候林火监测(其中 95% 人为因素 引起林下火) 规划要求 : 全面加 强森 林防火 预防、扑救、保障 三大体 系 建 设 。 建立健全林火监测系 统 ,重 点区 域火情 瞭望覆盖 率 2025 年 达 95% 以 上 , 提 高 预 警监测能力。 部、省、市 、县四 级 森 林火灾预防 与指挥的数字 化、网 络化 和自动化 ; 建立 全覆盖
4、 的 森林防 火 通 信 系统,确保火场信息通 畅 ; 健 全全 国 森林火险分级预警模式 和预警 模型 ,提高预警时效和精度。 行业原则 : 做到林 火 事 前、事中、事后 的全面管控,及时 发 现,快速反应,彻底清理。全流程森林防火管理体系架构Huawei Confidential5集中提升“地”防信息化、智能化水平是华为当前的重点投入方向监控指挥中心空气象卫星遥感卫星火情识别火点定位航空巡航无人机巡航卫星火灾监测视频综合监测航空火灾监测构建“空天地”一体化森林防火网络地形地貌气象云图降雨天地Huawei Confidential6建设安装与维护成本高地面监测覆盖率低智能化普及率低 人眼盯
5、防为主 劳动强度大、压力大可靠性与安全性误报率高,定位精度低 误报率高导致人工处置工作量大,效率低 火点定位不精确,导致处置盲目无序 设备安装复杂,体积、重量受限 站点二次运输成本高昂 单次人工维护成本高 站点供网供电难度大 视频监控覆盖率 700 Mbps ,前端站点: 3Km 距离 250Mbps ,抗多径干扰供电首选太阳能 + 电池方案易运输、易组装、高野外可靠性多输出制式:摄像头 24V AC 、 12V DC ,交换机 -48V DC ,通用 220V AC工作温度覆盖 -20 -45 电池高可靠性场景 1 :高点站建设扩展视频监测覆盖范围光 纤 的 品 质 , Wi-Fi 的 便
6、捷AP (中心站)RTN510 公共频谱点对多点微波扇区天线定向天线RT (远端站)含集成天线 4.915.97 GHz 公共频谱即插即用,手机管理,集中网管Huawei Confidential11 最大 250 Mbps / 终端站 点对多 点 / 点 对点 / 全向 接 维护成本降低 80% 建设成本降低 70% (同比光纤) 最大 750 Mbps / 中心站 TDMA , 卫 星 同 步 , 抗 公共频谱,免挖沟埋缆干扰 (光纤部署平均 30 天) 带宽随天气变化自适应 10 分钟快装,即插即用入 -40+60 , 10 千 伏 防 供电 / 网络一站交付 树木遮挡可传输 雷 IP6
7、7 ,高抗腐蚀RTN510 ,公共频谱大带宽微波,支持非视距传输监控指挥中心全向接入树木遮挡传输点对多点最远 10 公里1 天上线 1 个站高清视频网格化覆盖在线率 95%免线路维护Huawei Confidential12太阳能市电220 V ac-48 V dc24 V ac12 V dc电池林地215 分钟拼装完成VS站点供电方案:能源 MIMO ,满足全场景供电需求多能源输入,多制式输出,可靠温控,站点全设备能源可供给山区过去现在室外一体化机柜支持散件运输、现场快速安装Huawei Confidential13应用场景: 重点区域资源卡口,人员 / 车辆监控及识别抓拍 实现进出山 人员
8、及车辆管控选址原则: 山脚、路口,无电、有 / 无网PoE/POE+/POE+场景 1 :卡口站建设管控人、车等森林火源1 、摄像机适配全天候自动抓拍覆盖双向车道宽度 4-5m200 万像素支持补光接入2 、森防宣传语音广播LED 文字播报光电警示3 、网络连接支持有线网络接入支持 WIFI 接入支持微波接入支持 4G/5G 接入4 、野外供电输入支持:市电、太阳能、电池输出: 24V AC 、 12V DC 、网线GE口Huawei Confidential14极简可靠智能高点云台 & 球型摄像机供电供网示意图PowerCube 500市电输入(取自铁塔现有电力)24Vac接地24Vac网线
9、 GE 口回传网络电源 & 通信线缆光纤 网络 & 电源一体化集成 支持三种网络回传 ( 以太、 GPON 、微波) 支持四种电压输出 (DC12V AC24V POEPOE+) 前端本地存储 30 天 6 路 ,支持断网续传 高性能循环铁锂电池,保证高可靠备电 自然散热 -4055 ( 气温 ) 宽温度适应 内置防雷模块,摄像机无需额外方案设计 和华为 SDC 智能配合,实现人脸检测、车辆分析、行为分析、周界入侵检测等多种智能能力 传感器告警联动 ,多维感知 远程统一网管,故障自动上报,远程重启PowerCube500 , SDC 最佳伴侣,一体化电网解决方案Huawei Confident
10、ial15九要素传感器(包含风速、风向、大气温度、大气湿度、蒸发、雨量、照度、 PM2.5 、负氧离子)轻型百叶箱太阳能供电系统可以采用有线、微波、 4G 、 WiFI 等方式,与铁塔站、卡口站共同组网( 3Km 内)场景 1 :综合监测站点建设支持多维度监测预警选址原则:重要森林资源生态环境较为空旷区域独立部署应用场景:动态监测 森林火险等级 、森林资源生态环境为保护森林资源生态环境提供决策依据站点建设需考虑:Huawei Confidential16原始图像图像增强增强效果0.1 场景 2 :高精度的烟火识别算法、火点定位算法烟雾静态特性分析烟雾动态特性分析Huawei Confident
11、ial17人工瞭望视频监控热成像(主) + 视频监控(辅)AI 可见光(主) + 热成像(辅)体力劳动,环境艰苦、后继无人人眼盯防,强度大、效率低1. 成本优势 ,可见光镜头对应到 3 公里,5 公里成本是红外镜头的 一半2. AI 可见光 可以利用白天的烟发现林下火和遮挡火,夜晚利用火光,能够比热成像 更早发现火情 ,真正实现“打早、打小、打了”3. 巡航周期短 ,可见光设备可以利用变焦技术,在视场角很大的情况下巡航,可以在 5-10 分钟 内完成全域巡航。红外镜头受制于大焦距小视野, 3 公里范围完成巡航都要半小时以上1. 热成像林火识别可识别 火源(火焰)本身2. 热成像林火监测画面为
12、黑、白、灰。3. 热成像在低能见度天气条件下有一定的检测优势4. 多干扰因素导致误报率高,林下火、山背火存在较多漏报华为监测预警技术路线选择, AI 可见光更早发现火情业界Huawei Confidential18检 测 区 域 AI 自 识 别 判 定能够实现让系统自己划分检测场景自主“理解”复杂多变的林场监控场景,自动区分天空、山体、村庄、湖泊和道路等,屏蔽干扰纬度可见光算法关键技术AI 场景自主识别判定,适应不同气候,提升准确率集团性云体自主识别检测云层,雾气体积,预估场景湿度注:不同地域的林区气候、外观差异大,算法对于不同气候、不同天气的适应性十分重要。Huawei Confident
13、ial19基于单帧图像的识别方法识别过程中 丢失了烟雾的运动特征,导致误报率较高 。因此只能用于检测非常明显的火灾,不适合于大范围的早期森林火灾监测。可见光算法关键技术基于视频多帧运动特征识别烟雾,更精准VS基于视频的识别方法模拟人眼识别烟雾的方式,关注多帧图像中 烟雾的飘动、扩散等运动特征 ,进一步提高识别精度。抗干扰能力强,适合于大面积、远距离的早期森林火灾监测。Huawei Confidential20AI 可见光识别为主,热成像识别为辅 ,构建林火双光智能监测体系可见光林火识别 白天识别烟雾、晚上识别火光,更快识别林下火、遮挡火 ,有利于实现“打早、打小、打了”。可见光林火识别 画面内
14、容丰富、直观 ,有利于人工进行火情研判。可见光 适应性强 ,画面友好,报警快速;热成像在低能见度天气条件下有一定的检测优势可见光林火识别特点白天判别 烟雾 、夜间判别火光地形、遮挡影响小,发现时间 早画面分辨率 高 ,信息 丰富视场角大,检测周期 短林下火检测时间: 5-15 分钟热成像林火识别特点判别火焰本身地形、遮挡影响大,发现时间晚画面分辨率低 ,不直观视场角小,检测周期长林下火检测时间: 2 小时可见光 vs 热成像 优缺点对比Huawei Confidential21智能生态支持第三方算法多算法验证 ,更精准极致图像AI 增强, 更多细节极致可靠10KV 防雷设计M9341-10-T
15、h(75mm)AI 双光谱热成像摄像机2Tops 算力 | 400 万像素 | F1.4 大光圈40 倍变焦 | 5km 火点检测火眼金睛火点准确率 98%+周界准确率 95%+林场化工园区重点周界水运航道秸秆焚烧治理AI 数字细节增强技术深度学习人车周界算法“火眼”: AI 可见光 + 热成像双剑合璧,守护青山绿水Huawei Confidential22X6921-Z484T 200 万星光级激光红外球型摄像机 支持 4 TOPS 算力能力 支持行为分析,异常侦测,智能跟踪,场景自适应,机非人检测,人体属性识别,车牌识别,人群密度分析,排队长度检测,违章检测 采用 1/1.8 逐行扫描 C
16、MOS -20 度镜头仰角,提升监控视野,更适合复杂地形监控 内置 GPS 、北斗定位和校时模块 内置 NPU 神经网络引擎,极大提升深度学习算法性能 软件定义,支持算法在线加载与升级 AI 场景自适应,实时识别场景,针对性优化图像 48 倍光学变倍, 16 倍数字变倍 500 米激光红外,内置光学变焦激光器 智能透雾 ,增强雾天场景下图像清晰度 支持区域裁剪,有限带宽看清局部细节 支持码流平滑,适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求 支持流量整形,精准控制视频编码瞬间突发,视频流畅不丢包 TCP 加速,让网络承载更高质量的视频码流 SEC 超强纠错, 20% 网络丢包图像依然流畅 -40
17、 60 超宽工作温度范围系列化智能前端产品支持多种监测覆盖场景Huawei Confidential23视频误报正报非 智能前端智能前端一次识别图片图片前端识别市县林区边缘智能(一次识别)智能前端非 智能前端场景 3 :前端识别与一、二次识别融合支持全网智能省AI 平台(二次识别)二次识别Huawei Confidential24识别方式边缘计算捕获率100%误报率0.5%技术特点通过模式识别和计算机视觉技术对高清森林监控视频直接在边缘端 进行分析优点:网络带宽占用少,延迟低云计算边缘计算+云计算100%100%1%5 Years芯片级的 SDC 高可靠性与安全性设计系统安全威胁系统安全防护手
18、段数据安全威胁数据安全防护手段 IP 地址过滤 802.1x 接入认证缓存补录AES 码流加密数字水印MTU 可设QoS 可设媒体流超强纠错强密码策略认证与会话控制最小授权规则文件授权管理安全日志入侵进不来 加密算法 安全协议数据偷不走7种策略8种技术业内 TOP 友商10 三维立体内循环风道业内 TOP 友商2K省级管理设备种类: 50网络设备: 20K电源设备: 3K视频前端设备: 30K镇 / 林场监控中心管理: 200场景 5 :全网远程管理和维护远程统一网管性能视频存储拓扑摄像机维护服务器状态网络告警站点电源Huawei Confidential30中小值班室一体机镇 / 林场值班室
19、县值班室FusionCube 1000 ( 8U )FusionCube 1000 ( 24U )FusionCube 支持镇 / 林区、县级监控中心快速建设部署场景描述林场、县局等中小型值班室,网络、备电、视频(汇聚、分析、存储)一体机,远程运维方案组成计算: 国产自主服务器存储:最大 20000 IOPS , 200TB网络: 10GE/GE 交换、路由功能安全: Firewall 、 IPS 、 IDS 、 URL 防护备电: 12 分钟视频分析: Atlas300 ( 16 路林火视频分析) /IVS3800 单台支持存算检,支持 800 路接入方案特点林火预警算法从云端下发到林场 /
20、 县局,在汇聚点计算,节省网络带宽一台起步,单台设备即可支持存算检集中监管林场 / 县 IT 基础设施,运维成本降低Huawei Confidential31传统运维方式,故障定界难,成本高VS拓扑自动发现: 还原 IPC 与设备的整体网络拓扑,端到端自动化运维故障自动诊断: IPC 离线智能定位, 分钟级定位故障点质差故障定界: 视频质量出现卡顿、花屏, 分钟级故障定界定位手段原始 : 出现故障,靠微信群,电话等形式报障及定界,逐屏逐机排查定位时间长 : 多团队协同,依靠人工和经验,排障时间平均 24 小时 / 个端到端智能运维,自动化定界,效率高eSight 质差故障定界 ( eMDI ) IPC 拓扑发现FusionCube K
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