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1、森林防火数字化监控预警系统解决方案白皮书北京世纪诚致科技有限公司2009年8月目 录第一部分、概述41. 引言42. 本方案的特点优势73. 与传统森林监控系统对比如下：8第二部分、系统简介91. 前端设备102. 中继设备（适用于无线传输）113. 中心控制设备114. 防火指挥中心13第三部分、系统方案设计131.建设目标142.功能需求分析153.设计原则164.设计依据185.功能概述186.视频采集配置说明217.无线传输配置说明288.视频监控平台- 33 -9.防雷接地配置说明- 36 -10.供电配置说明- 42 -第四部分、红外热像仪林火监测预警系统- 48 -1、红外辐射：
2、- 48 -2、红外热成像技术：- 49 -3、红外热成像原理：- 49 -4、用于森林防火的红外热成像仪：- 49 -5、用于森林防火的红外热成像仪特点：- 50 -6、软件运行界面：- 51 -7、软件功能总结：- 52 -第五部分、项目实施计划- 52 -1. 施工总体部署- 52 -2. 进度计划及保证措施：- 53 -3. 安全计划：- 53 -4. 质量计划：- 53 -5. 劳动力安排：- 53 -6. 文明施工措施：- 53 -7. 台风防汛安全措施：- 54 -第六部分、技术支持及售后服务- 54 -1. 保修与维护- 54 -2. 紧急现场技术服务- 54 -3. 例行技术
3、检查- 54 -4. 现场技术培训- 55 -5. 系统升级与更新服务- 55 -6. 提供完善的系统文档及使用手册- 55 -7. 由于人为或不可抗拒自然因素损坏不在保修之列。- 55 -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。包括全天候红
4、外热成像仪、彩转黑可见光一体化摄像机、全方位定位云台、网络视频编码器。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，利用红外热成像探测林区实时温差及最高温度，及时发现林火并报警。各监控点通过传输系统，将图像传输到监控中心；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系统可以实现火灾发生点的经纬度定位；前端可选设置智能化微型气象站，可以实时的了解当前监控点的风力、风向、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。通过森
5、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。1.2 国际通常森林防火技术 国际上现有的森林防火报警技术： 德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统 德国投入使用的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，正常监测半径10公里，安装该系统每套需7.5万欧元，而在勃兰登堡州安装需要120-130套，约1000万欧元。 美国：护林飞机和红外
6、遥感火灾预警飞机巡逻 美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测，虽获得了成功，但耗费了巨额资金。 加拿大：加拿大采用卫星巡回监测系统 加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出某一林区局部温度上升到150200，红外线波长达3.7微米时，便是火灾前兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火.同时，加拿大林区采用多架配备先进的直升飞机轮流监测森林火灾，飞行费每小时需5000-6000加元。 国外的技术有的虽然可靠，但需要借助高空卫星，且施工太复杂；有的技术方案基础实施投资太大，多达
7、几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。 1.3 国内采用的监测方法 l 地面巡护 地面巡护，主要任务是向群众宣传，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。l 瞭望台监测 了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能
8、设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；了望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。l 航空巡护 航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，
9、固定飞行费用2000元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。l 卫星遥感 卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。存在的不足：准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。在接到热点监测报告2小时内应反馈核查情况和结果。卫星遥感监控森林防火的其不足是：1.
10、 热点达到3个像素时，火已基本成灾。2. 从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长，起不到“打早、打小、打了”的作用。弥补以上手段不足，我公司“森林防火数字化监控预警系统”可以实现快速、准确、实时的监控林火情况，配合林政管理、生态建设管理及林业活动等功能实现各种管理。2. 本方案的特点优势“森林防火数字化监控预警系统”利用先进的智能化监控设备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。 该系统特点有： 红外热成像仪: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
11、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。可见光一体化摄像机：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；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10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
12、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，对发生的破坏事件进行全程录像，为挽回损失提供有力证据；光伏供电系统：由于施工困难，所以野外设备供电采用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，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
13、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；林火自动监测分析报警系统：利用专门定制开发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90%以上； 数字微波传输：可依据实际情况采用远距离微波传输方式，避免野外系统施工的难度，缩短系统建设周期。 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
14、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，可实现双向互动无，仅能单一的监控，无法实现视频和地图联动林火报警能力利用专用热成像测温模块及配套林火监测软件，识别率90%以上，并可结合人工识别人工识别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，可结合人工
15、定位对于大面积的林区人工定位不准确，不直观第二部分、系统简介 “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
