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系統(tǒng)概述

草原防火系統(tǒng)采用可見光煙火識別+紅外熱成像測溫識別智能雙光譜識別系統(tǒng)、攝像機、長焦鏡頭及后端監(jiān)測管理軟件實現(xiàn)煙火智能識別并自動報警，運用重型數(shù)字云臺轉動的方位角和俯仰角、長焦鏡頭的焦距及后端GIS管理軟件平臺實現(xiàn)火點自動精確定位，通過攝像機和傳輸鏈路將視頻影像和控制信號傳輸?shù)街笓]中心進行監(jiān)視、存儲、管理的智能型的森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

草原防火預警系統(tǒng)是由前端監(jiān)測基站、傳輸網(wǎng)絡、后端監(jiān)控管理平臺及輸出展示系統(tǒng)構成，系統(tǒng)結構如圖所示：

草原防火預警系統(tǒng)結構圖

前端監(jiān)測瞭望塔系統(tǒng)

前端監(jiān)測基站主要包括：視頻采集系統(tǒng)、智能雙光譜煙火識別系統(tǒng)、風光互補供電系統(tǒng)、防盜報警及對講系統(tǒng)、基站控制系統(tǒng)、氣象采集系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)及鐵塔基建系統(tǒng)等，是實現(xiàn)前端視頻影像采集、草原煙火識別并自動報警和煙火自動定位數(shù)據(jù)采集的重要站點。

（1）視頻采集系統(tǒng)

a 高清透霧攝像機

高清透霧攝像機是視頻采集重要的成像設備，通過攝像機將前端圖像捕捉進行編碼傳輸?shù)胶蠖诉M行顯示，由于草原防火要求24小時監(jiān)控，所以要求攝像機應具備日夜模式，考慮霧天觀測的要求，攝像機應具備透霧功能。

b 長焦鏡頭

根據(jù)草原防火監(jiān)控范圍的不同，選用不同焦距的長焦電動變倍鏡頭，以滿足草原防火監(jiān)控大范圍大視野監(jiān)控的需要，一般情況下，3公里的監(jiān)控范圍選用≥300mm的長焦鏡頭，5公里的監(jiān)控范圍選用≥500mm的長焦鏡頭，8公里的監(jiān)控范圍選用≥700mm的長焦鏡頭。

c 野外大型防護罩

由于草原防火系統(tǒng)前端基站在野外，需要采用野外大型防護罩用來保護攝像機和長焦鏡頭，將攝像機和長焦鏡頭安裝在防護罩內(nèi)是實現(xiàn)智能監(jiān)控全天候24小時工作的重要保障，面對野外惡劣的氣候條件，大型防護罩達到IP67防護等級，防火、防雨、防風、防潮、溫控、防腐性。

d 重型數(shù)字云臺

前端基站一般都位于林區(qū)較高的位置，風力較大，極易導致基站上的攝像機發(fā)生晃動從而引起監(jiān)控圖像抖動，為了滿足野外林區(qū)監(jiān)控的需要，采用重型數(shù)字云臺安裝攝像機和長焦鏡頭防止晃動，同時由于基于草原防火的智能監(jiān)控范圍較大，需要重型數(shù)字云臺能夠實現(xiàn)0～360°的全方位角以及－45°～＋45°俯仰角度的大范圍監(jiān)控才能滿足草原防火監(jiān)控的要求。草原防火系統(tǒng)配置的長焦鏡頭能夠監(jiān)控到數(shù)公里的范圍，較遠的監(jiān)視距離對重型數(shù)字云臺的運轉精度要求也非常高，越小的運轉精度在遠距離監(jiān)控時才能夠實現(xiàn)監(jiān)控畫面的平滑過渡，不會造成遠端林區(qū)監(jiān)視范圍畫面不連續(xù)的情況。

作為智能化的草原防火預警系統(tǒng)，其重型數(shù)字云臺必須具備自動巡檢和手動巡檢功能，日常運轉的情況下，通過系統(tǒng)管理員設定重型數(shù)字云臺預置位后，由系統(tǒng)控制云臺進行全天候24小時自動巡檢，當出現(xiàn)可疑情況時，可由管理員手動控制云臺到達需要的監(jiān)看位置，對于遠距離大范圍的草原防火監(jiān)控，其重型數(shù)字云臺的預置位越多越好，越多的預置位是實現(xiàn)對于草原防火所需的遠距離大范圍全面監(jiān)控的重要保證。

為了實現(xiàn)草原防火預警系統(tǒng)的火點自動定位，需要采用的重型數(shù)字云臺具有定位功能，配合后端GIS平臺軟件實現(xiàn)火點自動定位。

（2）智能雙光譜火情預警識別系統(tǒng)

智能雙光譜識別系統(tǒng)是構成草原防火預警系統(tǒng)最核心的和最重要的功能，是實現(xiàn)傳統(tǒng)普通草原防火監(jiān)控由人工監(jiān)看向智能型草原防火監(jiān)控由智能設備自動監(jiān)看的重要轉換，采用智能設備自動監(jiān)測的草原防火系統(tǒng)能夠提高工作效率，減少因人工的疏忽而造成的漏報情況，智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)全天候24小時監(jiān)測草原防火，智能設備一旦發(fā)現(xiàn)疑似煙火通過系統(tǒng)報警平臺及時為用戶提供的現(xiàn)場信息，讓用戶在第一時間通過智能監(jiān)控系統(tǒng)迅速判斷，并作出相關的應急處理措施。

草原防火智能雙光譜火情預警識別系統(tǒng)主要由基于草場區(qū)視頻監(jiān)控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器和基于草場區(qū)熱輻射探測通過不同目標溫差實現(xiàn)煙火的智能探測的紅外熱成像識別構成。

基于草場區(qū)視頻監(jiān)控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器可以在監(jiān)控中心通過遠程視頻監(jiān)控圖像直觀、真實的反映草場區(qū)的情況，并且能夠在能見度較好的環(huán)境下有效識別草場區(qū)的煙火，且即使草場區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)煙火的情況也能有效的識別，但是在霧霾天氣由于能見度較低造成視頻監(jiān)控的圖像不清晰從而會出現(xiàn)不能夠正確識別煙火的情況存在。

紅外熱成像智能識別系統(tǒng)由于紅外熱成像探測林區(qū)熱輻射，通過不同目標溫差實時成像，且圖像為灰度圖像，不能直觀、真實的反映草場的情況，但是由于紅外熱成像是通過探測草場熱輻射不受霧霾天氣影響，所以能夠全天候的探測，但是紅外熱成像探測的物體之間不能有遮擋，例如林區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)林火時，由于有高大的樹木遮擋，存在有遮擋的地方不能有效的探測物體表面溫度從而造成不能正確探測的情況。

基于以上單個智能識別系統(tǒng)的優(yōu)缺點分析，采用基于視頻影像分析的智能煙火識別+基于物體溫差探測的紅外熱成像構成的雙重智能識別系統(tǒng)，可以有效的解決單一智能識別系統(tǒng)存在的缺點，可以極大的提高草場煙火的智能識別能力，從而達到全年全天候的高效智能預警系統(tǒng)。

（3）供電系統(tǒng)

采用市電供電或者風光互補供電，風光互補供電時在連續(xù)3天陰雨天的情況下保證設備正常運行3天。

（4）防盜報警及對講系統(tǒng)

草原防火預警系統(tǒng)前端基站設備大多數(shù)安裝在無人值守的草場深處，需要考慮設備防盜的問題，對于野外草原防火監(jiān)測基站的防盜，采用安防攝像機視頻移動偵探方式進行自動防盜報警，并采用雙向語音對講方式起到警告和威懾作用。防盜報警系統(tǒng)工作方式為：

在防盜攝像機后端安裝一臺數(shù)字報警主機，根據(jù)防盜攝像機動態(tài)攝像的圖像，設置周界保護、物品丟失等報警類型，確保前端基站的設備安全。

一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統(tǒng)啟動，安保攝像機錄像回傳至監(jiān)控中心并實時錄像，同時，喇叭現(xiàn)場播放語音警示。監(jiān)控中心接收到報警信號后，立即通過語音對講系統(tǒng)對現(xiàn)場喊話。

上級監(jiān)控指揮中心可通過對講系統(tǒng)對本地實現(xiàn)單向對講，本地聲音可被上級單向監(jiān)聽。

通過遠程控制軟件，在監(jiān)控中心遠程控制前端基站的電子監(jiān)控設備，可控制云臺、攝像機、鏡頭等設備。

可以根據(jù)草場的特殊自然環(huán)境，采用視頻移動偵探。并配合前端報警設備聯(lián)動智能預警監(jiān)控管理平臺。

（5）基站控制系統(tǒng)

由于前端基站設備都工作在野外，前端基站涉及到煙火識別系統(tǒng)、防盜報警的數(shù)字報警主機、功放、控制電路、編碼器、交換機等設備，針對野外惡劣的氣候條件，這些電子設備都無法正常工作在野外的環(huán)境，只有采用一體化設計的集成控制設備，將前端基站的智能監(jiān)控設備集成到一個恒溫控制防水箱內(nèi)，才能保證野外草原防火預警系統(tǒng)長時間穩(wěn)定可靠運行。

基于草原防火預警系統(tǒng)特點基站控制系統(tǒng)采用一體化集成設計，有如下功能

1、防護等級IP66

2、數(shù)據(jù)交換模塊：4路RJ45輸入，路RJ45輸出

3、電源轉換模塊：AC180V-240V轉DC24V

4、遠程控制模塊：可遠程通過軟件控制DC24V斷電、取電

5、遠程溫濕度采集模塊：采集溫濕度數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳回指揮中心并在軟件顯示

6、溫控模塊：高于35度自動啟動風扇，低于0度自動啟動加熱器（高低溫度均可設置）

7、防雷模塊

8、接口：RJ45、DC24V、DC12V

（6）防雷接地系統(tǒng)

對于野外的草原防火監(jiān)測基站，防雷接地是保障基站及設備安全必不可少的一項，草原防火監(jiān)測基站防雷接地系統(tǒng)包含2個部分，第一部分為：基站鐵塔的防雷接地，第二部分為：基站設備的防雷接地， 按照防雷接地的國家標準：基站鐵塔防雷接地小于10Ω，基站設備的防雷接地小于4Ω。

基站防雷接地主要包括：避雷針、小于10Ω接地系統(tǒng)；

基站設備防雷接地主要包括：電源防雷、信號防雷、無線設備防雷、小于4歐姆接地系統(tǒng)。本次采用共用接地方式，即共用接地系統(tǒng)小于4歐姆，基站避雷針和基站設備都接在該防雷接地系統(tǒng)上，但是基站鐵塔防雷接地點和基站設備防雷接地點需要隔開10米的距離，做到共地不共點。

（7）鐵塔基建系統(tǒng)

本次采用新立桿的方式進行設備的安裝，高度為15米。

（8）傳輸網(wǎng)絡

傳輸網(wǎng)絡采用基于IP網(wǎng)絡的有線數(shù)字化傳輸網(wǎng)絡，通過本次建設的通信光纜和計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)草原防火預警的傳輸承載。草原防火預警前端點位接入附近交換機，通過計算機網(wǎng)絡將信號傳輸?shù)街笓]中心。

（9）后端監(jiān)控管理平臺

后端監(jiān)控中心由網(wǎng)絡接入、視頻監(jiān)控管理平臺、GIS平臺、管理服務器、存儲服務器、報警對講設備、監(jiān)控及報警客戶端、圖像工作站、指揮中心拼接大屏等、輔助保障系統(tǒng)等構成，是實現(xiàn)日常在指揮中心對草原防火預警系統(tǒng)進行遠程集中監(jiān)控，通過傳輸網(wǎng)絡實現(xiàn)草原防火監(jiān)控的數(shù)據(jù)采集、分析、火點定位、自動報警、指揮調度等功能。中心視頻監(jiān)控管理平臺軟件主要包含以下管理和服務：

（1）中心管理模塊功能

a 身份認證與權限控制

b 機構管理

c 設備的管理與監(jiān)控

d 控制命令管理

e干線路由管理功能

f 日志管理

（2）流媒體服務模塊功能

a 管理各監(jiān)控中心流媒體轉發(fā)服務

b分發(fā)限制管理策略，包括路數(shù)、用戶優(yōu)先級和事件優(yōu)先級等；

（3）遠程管理模塊功能

a 遠程預覽圖像

b 遠程配置與維護

c遠程控制

d 遠程回放

e 遠程備份

f 遠程監(jiān)控輔助功能

g 支持IE客戶端配置界面

（4）報警管理模塊功能

a 支持可見光視頻監(jiān)控圖像和熱成像灰度圖像同時顯示；

b 支持火點定位坐標與第三方的GIS地理信息數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù)；

c報警源管理：對前端的報警源，關聯(lián)視頻錄像通道進行布防、撤防，報警預案設置；

d 智能雙光譜識別報警處理

雙識別同時發(fā)現(xiàn)火點和熱點，系統(tǒng)鎖定目標，立即發(fā)送報警信號；

煙火識別首先發(fā)現(xiàn)火點，啟動告警信息，系統(tǒng)鎖定目標，由熱成像定位探測，熱成像發(fā)現(xiàn)熱點，立即發(fā)送報警信號，熱成像沒有發(fā)現(xiàn)熱點轉為人工提醒；

熱成像首先探測到熱點，啟動告警信息，系統(tǒng)鎖定目標，由煙火識別系統(tǒng)定位識別，煙火識別發(fā)現(xiàn)火點，立即發(fā)送報警信號，煙火識別系統(tǒng)沒有發(fā)現(xiàn)火點轉為人工提醒。

（10）防火指揮管理系統(tǒng)

GIS智能監(jiān)測系統(tǒng)與數(shù)字云臺與地理信息系統(tǒng)無縫連接，將數(shù)字云臺所返回角度將送入地理信息系統(tǒng)，并在地理信息系統(tǒng)上進行精確坐標定位，系統(tǒng)根據(jù)前端控制系統(tǒng)能實時采集的云臺的水平轉角、垂直夾角，鏡頭的焦距這三個參數(shù)，根據(jù)智能監(jiān)測點所在位置的經(jīng)度、緯度、海拔高度，結合GIS系統(tǒng)測算出火點的經(jīng)度、緯度、海拔高度，并在GIS地圖上標注。

煙火蔓延分析系統(tǒng)

1、火勢蔓延動態(tài)預測軟件：支持動態(tài)分析和預測火勢蔓延的方向、火場面積、火場邊界、火勢蔓延速度等功能。2、火點定位軟件：支持通過煙火自動檢測軟件、煙火自動識別和報警軟件的連動控制，自動跟蹤和鎖定的火點位置，并能接入、跟蹤和顯示在 GIS軟件平臺上。

2、火源分析管理系統(tǒng)

火源影響程度分析軟件：支持按不同半徑或區(qū)域，查詢分析火源對周邊設備，設施的信息，并顯示在地圖上。2、統(tǒng)計結果輸出軟件：支持以excel報表格式或統(tǒng)計圖形等方式、輸出打印火源分析結果。

3、滅火路徑分析系統(tǒng)

1、最佳路徑分析軟件：支持分析計算滅火指揮管理中的最佳路徑。2、路徑相關信息查詢軟件：支持動態(tài)查詢最佳路徑的道路狀況、通行狀況、沿路設施等信息。3、通過路徑時間預測軟件：支持動態(tài)預測通過最佳路徑的時間。

4、災損評估管理系統(tǒng)

1、火場面積和范圍評估軟件:支持根據(jù)煙火自動識別、檢測的實時動態(tài)圖像，計算和評估火場面積和邊界范圍等功能。2、災損評估報表輸出軟件：支持以報表輸出的形式，及時或根據(jù)需要輸出當前森林資源災損評估結果數(shù)據(jù)或預測評估結果數(shù)據(jù)等功能。