智慧林火识别预警系统解决方案

前言森林火灾是世界性的林业重要灾害之一森林火灾的特点：-突发性-随机性-短时间內造成巨大损失森林火灾会造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。预防和减少森林火灾损失的关键所在：-能否及时发现险情-能否准确合理进行分析-快速制定应急方案-及时采取扑救措施近年来发生的山火2015年3月22日13时48分，市金州开发区大黑山突发山火，火灾造成5名登山者死亡。2015年4月24日19时30分，在市甘井子区乔山公墓老虎沟附近一山林发生大面积山火。2016年3月27日14时许，市中山区迎宾路发生山火。2016年2月7日23时左右，在中山区青云街发生山火。监控的必要性目前国内主流的监控方式为传统城市监控的简单延伸，将采集视频图像通过微波汇总，由人工完成集中监视。建立智能预警系统这是森林防火的发展方向，实现森林防火的智能化、信息化。监控的必要性利用无缝融合智能图像识别技术、面向对象的3DGIS技术、大型网络监控技术等高新技术，利用多项专利技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火智能监测预警及应急指挥系统。建立智能预警系统实现森林防火的智能化，信息化。建立林业防火智能检测预警及应急指挥系统。实现林区视频的自动监控、烟火准确识别、火点精确定位、火情蔓延趋势推演、扑救指挥的辅助决策、灾后评估等多方面功能。系统设计关键点环境导致监控范围大全天候监控传输链路是系统中最关键的环节森林防火涉及的范围广，距离远前端设备供的电避雷接地要安全可靠中心实时监控前端设备工作状态后端监控指挥系统通常以多客户端方式查看图像国内国际通用森林防火技术陆地数字化远距离观察系统采用数码摄像技术的森林火灾自动预警系统典型系统代表：德国护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻利用护林飞机、无人驾驶飞机配合遥感技术对地面的高温地区、浓烟地带进行探测典型系统代表：美国陆地数字化远距离观察系统利用卫星探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址典型系统代表：加拿大国内通用森林防火技术地面巡护卫星遥感瞭望塔监测航空巡护国际通用森林防火技术美国：护林飞机和红外遥感火灾预警加拿大：采用卫星巡回监测系统德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统国内森林防火技术地面巡护和瞭望台监测相结合不足：巡护面积、视野受限、有死角、受天气影响大、对工作人员的经验要求高、准确率低人工监测使用飞机巡护探测优点：视野宽、机动性好、速度快。不足：受气候、航线影响、时间连续性差、成本高航空监测利用卫星探测和发现热点优点：探测范围广、反应时间快、时间连续性好不足：准确率低，要求复核，探测灵敏度低卫星遥感采用在林区布点进行视频录像，并将图像信息传回监控中心，通过对实时林区图像的监测达到行林区防火监测的目的。林火视频监测我国主要林火监测方式对比项目人工巡护航空巡护卫星监测林火视频监测森林火灾智能检测监测范围小、有死角，林区深处巡护难度大大，有路线和巡护次数限制极大，无死角大，基本无死角大无死角监测效果效果一般好好好好监测情况依靠人工识别、受天气、光线、环境影响受路线和飞行时段限制受距离和像素限制，难于发现早期火情需要人工不间断监控不受天气、光线、环境限制，具有智能识别和自动预警功能。资金投入小大大中等中等人力投入大少少少少反应速度慢快快快自动预警、反应极快实现功能监控、人工报警监控、监测、报警、周边巡航监控、监测、报警、数据存储查询监控、监测、报警、数据存储查询可实现防火监控、林火智能识别、火险预警、应急指挥、办公信息化自动化、地理信息系统、数据存储查询、报表图标输出的过功能系统建设方式可以分批建设一次性投入一次性投入可分批建设可分批分期建设，灵活增加系统功能模块。用户需求分析科学化和信息化的决策分析水平需求：-提高火险等级预测-火灾损失评估-火灾日常管理-火灾遥感监测防火期间的日常检查和管理工作需求：-采用先进的现代信息技术-建立高效、可靠、实用的林火监控监测预警系统火灾发生后的需求：-能够迅速查明火情，分析火势，科学的制定灭火方案和调度现场灭火力。建设一个能够充分、妥善解决以上关键需求，具有综合性、系统性、功能性的森林火险监控预警和应急指挥系统，成为我国森林系统建设系统建设工作的迫切需求。工程建设要求高性价比、建设快速功能齐全、易学易用高度安全、系统稳定全模块化、容易扩展森林防火智能指挥平台综述森林防火智能监测指挥平台远程视频智能监控气象数据自动监测灾后处理和评估预警信息发布遥感技术RS全球定位技术GPS数字微波技术远程集中监控技术精确定位摄像技术林火智能识别技术计算机网络技术海量数据存储技术地理信息技术GIS应急指挥辅助决策办公信息管理林火智能预警信息安全和授权管理远程视频会议监控检测数据存储查询平台设计原则严谨的综合性设计与施工，严格执行各方面的标准与规范化进行。所用的设备器材都符合国家标准和行业规范。规范性原则软件配置、硬件选型均力求做到技术先进，安全可靠防范严密。先进性原则系统设计合理，具有良好的兼容性。兼容性原则遵循易用性原则，系统操作易学易用，能做到开机即可工作，通电即可运行易用性原则采用先进的模块化设计思路用户可以灵活选择搭建系统，便于系统升级，节省投资模块性原则系统的设计充分考虑森林防火工作的发展需要，能充分适应科技的快速进步。对系统的扩展性预留可持续发展的接口和技术空间前瞻性原则系统构成森林防火智能检测指挥平台森林防火地图综合展示系统智能林火识别预警系统森林防火指挥管理系统森林防火视频会议系统林业巡检管理系统平台功能林区内的视频图像监控，同时可显示监测点信息和时间；对险情现场的实时观测；实时监测图像远距微波传输模式，适合林区复杂的地形且不易受干扰和被中断；每个监测点的最大监测面积半径可达5公里；各监测点设备的网络管理和远程集中控制；远距传输、多级联动集中控制：海量数据存储功能，可以对所有数据进行存储；支持多种文件检索方式的查询，便于历史数据查询和回放；存储信息冗余备份；海量信息存储和查询：系统具有智能火情识别功能，可以智能识别疑似火情；对险情发生地点的准确定位；具有自动报警和联动报警录像功能，可以及早发现火情及火点位置；智能识别和火情监测：平台特点平台按照国际先进的模块化理念设计，可以根据实际需求搭建功能模块；智能化设计：自动采集、自动记录、智能分析、智能报警、智能控制；功能多样化、操作智能化、使用简单化、办公自动化；模块化、智能化全部数字化处理的图像和数据信息，具有超强的抗干扰和抗失真能力；即时信息发布，形式多样化，覆盖面大；全数字化存储格式，便于查询和长久保存；可实现数字化加密，保证信息安全；全数字化信息系统远程无线数字微波传送，可避免图像和指挥信号因人为、火灾或其他原因造成线路故障导致中断；视频监控点可配备防盗自动报警装置；系统采用多级安全认证、病毒防御系统和授权管理；风力发电+太阳能发电+UPS电源供给模式实现全天候不间断供电，适合林区复杂无电源环境；安全的防雷接地保障措施高安全性、高稳定性系统配置设备网络管理系统，实现对设备的综合网络管理；在各级林业系统之间实现数据共享，各级部门按授权级别实现对所有或指定设备的远程集中控制；系统集成化平台特点林火自动识别、自动报警系统几大特点火点结合GIS，精确定位具有透雾功能，清晰成像微波及光纤传输，保证传输信号安全、稳定智能风光互补供电，节能环保野外设备防盗、防雷，有效防止人为破坏及雷击强兼容性，可扩展性高平台特点智能林火识别预警系统发电系统前端图像采集系统防盗报警系统传输系统防雷系统大屏幕显示系统烟火识别系统地理信息系统森林防火远程视频智能监控系统前端监测站前端监测站前端监测站中心基站监视器大屏幕显示系统数据库服务器GIS视频服务器智能控制终端连接其他设备、系统监控中心火焰探测器火焰探测器火焰探测器智能林火识别预警系统多层级架构省林业厅监控指挥中心地/市/州林业局监控指挥中心县区林业局监控指挥中心县区林业局监控指挥中心县区林业局监控指挥中心林业站林业站林业站监测点火焰探测器监测点火焰探测器监测点火焰探测器智能林火识别预警系统省林业厅指挥中心大屏幕显示系统数据库服务器视频服务器GIS防病毒服务器森林防火应急指挥应用服务器信息服务器远程视频会议/指挥中心国家森林防火指挥部其他社会联防单位应急办地市州指挥中心智能林火识别预警系统•组成•前端基站•前端传感器•微波传输链路•监控中心前端基站拓扑图太阳能供电系统风力供电系统UPS供电系统无线微波系统数据传输设备基站控制设备视频处理设备安保系统视频采集设备扩展接口设备参数信号和控制信号的接收与发送视频采集设备设备远程控制设备参数回传数字视频信号安保系统信号的接收与发送实时图像采集设备供电设备供电信号传输前端基站的工作原理烟火智能识别处理视频编码器基站控制器烟火识别视频编码数据传输设备发送信号发送控制信号接收参数数字云台摄取图像控制云台、摄像机接收云台、摄像机参数接收实时图像接收控制信号前端系统结构设备说明主要参数1基塔接地防雷2重型数字云台控制摄像机旋转水平0°~360°垂直夹角0°~±45°3摄像机三可变长焦、透雾4摄像机护罩保护摄像机防雷电、防雨、防尘5基站控制箱保护控制设备防雷电、防雨、防尘、恒温6智能解码器控制云台和镜头接受镜头和云台相关数据可设置N个预置位可设置多条扫描轨迹7视频编码器视频解码8供电器太阳能、风能互补供电300W9微波发射器微波发射，兼具微波中继≤30km前端系统结构智能林火识别预警系统智能林火识别预警系统智能林火识别预警系统智能林火识别预警系统无线传输平台优点I.无线传输系统的功能是连接前端监控点和监控中心，将前端监控点的音视频信号传导监控中心，将监控中心的控制信号传输给前端监控点，以实现远程管理。II.无线传输系统有很多的优点，带宽较高、建设周期短；一次性投资、建设简单、组网灵活、易于维护、管理，设备可重复利用。III.而一般传统的方法是通过租用运营商（如：电信、移动等）的光纤，这种方式每年的租用费用极高，而且森林防火的监控点多数在偏远的山顶等高地，多数运营商的光纤也无法到达。智能林火识别预警系统可实现：设置云台的水平转角、垂直夹角，镜头的焦距；用户可根据实际环境设置多个预置位；多个预置位串联可形成自动扫描轨迹；用户可根据环境、季节的变化设置多条扫描轨迹。前端传感器网络预警系统森林防火传感器网络预警系统，是利用传感技术、卫星定位、地理信息、人工智能等高新技术研制的物联网系统，适用于城市森林、自然保护区、旅游景区等环境，可对监测区域实现全数字、全覆盖、全天候火情与盗林监测，可探测着火位置、蔓延面积、蔓延速度、蔓延方向和发展趋势，真正实现森林火灾“打早、打小、打了”；可探测盗伐树木、环境温湿度、珍稀动植物等信息，构建起数字化森林的物联网络，可为森林防火、林木盗伐等提供实时、准确、科学的决策。该预警系统由：火灾探测传感器网络、防火基站和GIS预警系统三部分组成。火灾探测传感器网络由分布在森林边界及林内的若干个火焰探测器构成，每个火焰探测具有火焰探测和无线通信功能，可在10秒内探测到100米可视范围内不超过1平方米的早期火焰，并通过无线通信方式向相邻探测器发送火情消息，并自动在网络中以“接力”方式跳传，直到将火情传到防火基站，再由防火基站通过GPRS远程无线传输到GIS预警系统，以三维电子沙盘地图方式呈现火灾现场情形。前端传感器网拓扑图物前端传感器网络预警系统性能指标火焰探测：5m距离，可探测一打火机火焰50m距离，可探测50X50cm火焰100m距离，可探测100X100cm火焰温度探测：可探测环境温度-40~120度，误差1度；盗林探测；可探测附近100~200m范围内盗伐林木；抗干扰：内置人工智能算法，可抗太阳、雷电、电磁干扰；无线传输：RF433MHz无线通信，通信距离：100～300m；自组网络：探测器自动组成传感器网络，无线“接力”跳传；自动路由：探测器自动发现故障节点，重新选择传输路由，寻找测控基站；盗取报警：自