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1、第 1 页 共 57 页陕西省华县森林重点火险区综合治理二期陕西省华县森林重点火险区综合治理二期 工程技术方案工程技术方案西安天琛安防设备有限公司西安天琛安防设备有限公司2016 年 2 月第 2 页 共 57 页目 录1.前言.3 2.需求分析.3 2.1.前端基站需求分析 4 2.2.传输网络需求分析 8 2.3.后端联网监控管理平台需求分析.9 3.建设目标.10 4.建设原则及标准.11 4.1.建设原则11 4.2.建设依据及标准 12 5.森林防火智能监测系统总体构成 .14 6.森林防火智能监测系统详细设计 .15 6.1.前端智能监测基站详细设计 15 6.1.1.视频采集系统
2、 .17 6.1.2.智能烟火识别处理器 .22 6.1.3.供电系统.23 6.1.4.防盗系统.24 6.1.5.基站控制系统 .25 6.1.6.防雷接地系统 .27 6.1.7.铁塔基建系统 .29 6.2.传输网络详细设计 32 6.2.1.传输网络选型 .32 6.2.2.传输网络配置 .34 6.2.3.传输网络路由 .35 6.3.后端监控管理平台系统详细设计.35 6.3.1.联网监控管理平台 .35 6.3.2.GIS 管理平台.39 6.3.3.大屏展示系统 .40 6.3.4.综合布线系统 .42 6.3.5.静电地板.44 6.3.6.防雷接地系统 .45 7电子卡口
3、子监控系统。 46 7.1 系统组成46 7.2 系统功能47 8.集群对讲子系统。.51 8.1 数字集群通信 51 8.2 通讯方案52 8.2.1 源自欧洲的 TETRA 方案：.52 8.2.2 摩托罗拉 iDEN 方案53 8.2.3 中兴通讯 GOTA 方案54 8.2.4 华为的 GT800 方案55 8.3 集群建设原则56第 3 页 共 57 页1.前言前言我国森林覆盖率只有全球平均水平的 2/3，排在世界第 139 位。人均森林面积 0.145 公顷，不足世界人均占有量的 1/4；人均森林蓄积量 10.151 立方米，只有世界人均占有量的 1/7，保护现有的森林资源显得非常
4、重要，随着国家对森林资源保护立法，破坏森林资源的行为和情况大为好转，但是由于人为活动和自然灾害等原因引起的森林火灾造成森林资源的破坏却无法避免，为了将因各种因素引发的火灾造成的森林资源破坏降低到最小，较为先进的手段是采用预警机制，既早发现、早扑灭的原则，早发现就是一种预警机制，国外一般式采用遥感卫星、护林飞机等先进的科技预警手段，符合它们森林资源广阔人员活动较少的一种监测方式，而我国则是森林资源少而人员活动频繁，因人为引起森林火灾的可能性极大，先进的遥感卫星和护林飞机较难满足这种范围较小的森林防火要求。针对这些情况，一种有效的解决手段是利用视频监控技术结合智能化的烟火识别技术，对数公里范围内的
5、森林资源进行监测的一种方式，通过智能化的森林防火预警手段，不仅可以实时监看和记录森林资源的情况，同时由于采用了智能化的监测机制，可以通过智能化设备自动完成对森林资源的火灾监测和报警，辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测，遇到火灾自动报警，及时通知相关的工作人员的一种先进的科技预警机制，采用这种预警机制可以为现阶段森林防火预警提供一种经济有效的解决方法。2.需求分析需求分析随着景（林）区内不断增长的游客活动，给森林防火带来了严重的考验，原有的人工看护方式已经不能满足森林防火要求，需要借助先进的信息技术对宝贵的森林资源进行智能化、大范围、大视野、全天候的实时监控，采用烟火智能识别技术、GI
6、S 定位技术、视频监控技术为指挥中心提供大范围、全天候的实时视频监控图像、林火智能识别并报警、GIS 快速定位现场等，为日常森林防第 4 页 共 57 页火管理、遇到火灾及时报警，为决策层制定快速高效扑救方案提供可靠的依据和保障。 根据项目的规划，结合实际情况，需要在智能化森林防火监控点，采用无线网络方式将视频监控图像及信号传回监控中心，监控中心需要采用联网监控管理平台管理，需要采用大屏显示前端监控视频图像等信息。智能化的森林防火监控系统是由前端基站、智能烟火识别处理器、传输网络、后端联网监控管理平台构成，根据森林防火智能监控的系统特点结合项目的需求进行部署的监控点具体分析如下：2.1.前端基
7、站需求分析前端基站需求分析前端基站对于森林防火智能监控系统是非常重要的，是实现林区视频采集、烟火智能识别、GIS 定位等森林防火中非常重要功能的设备站点。由于前段基站位于野外林区内，而且四周一般都有高达灌木林以及林区的地形地势条件等，森林防火智能监控需要考虑监控半径范围、野外供电、烟火智能识别，根据地势地形结合智能监控的特点需要进行基站选址，根据四周灌木林的高度以及所需监控的范围选择修建铁塔的高度，根据气候条件考虑设备是否需要保温措施等；在无人值守的环境需要考虑基站自身的防盗问题，以及野外环境必须要考虑的防雷接地，铁塔基站等问题。 前端基站选址分析前端基站首先需要分析的是基站的选址，基站选址主
8、要是根据林区的地形地貌结合智能化森林防火监控的特点进行选址，其选址原则如下： 1) 根据地形选址原则：根据地形选址原则：长条形山选址：一般选址在长条形山两侧向外的位置；可以获得较大监控半径范围。山峦较起伏的山：一般选址在山峰比较高的位置以获取较开阔的视野和较大的监控范围。起伏较大的山：一般选址在半山腰视野较为开阔的位置；起伏较小的山：一般选址在山顶制高点位置；第 5 页 共 57 页长条形山沟：一般选址在半山腰的位置；2) 根据智能化监控烟火识别的特点选址原则：根据智能化监控烟火识别的特点选址原则：摄像机监控范围以平视为主、俯仰为辅的原则，这也是我们选址基站铁塔高度的重要因素之一。3) 根据林
9、场林区植被疏密选址原则：根据林场林区植被疏密选址原则： 选址林场林区植被较密的，火灾易发生的地方对于不符合以上选址原则的山形，可以根据实际的山形进行现场实地勘察进行选址。监控范围分析作为智能化监控系统需要涉及到摄像机、镜头、防护罩、云台，根据用户对监控图像质量需求分析摄像机，根据监控的范围需要分析镜头和云台。1) 摄像机按分辨率可以分为：标清 D1、高清：720P、全高清 1080P；2) 根据监控半径的范围，一般采用长焦电动镜头，监控半径范围及长焦镜头选择如下：3-5 公里的监控范围：选择不低于 300mm 长焦镜头；5-8 公里的监控范围：选择不低于 500mm 长焦镜头；考虑到野外恶劣的
10、环境，需要采用野外大型防护罩对摄像机和镜头进行保护，采用的野外大型防护罩需要配有温控系统，保障摄像机和镜头能够在全天候的高低温环境下正常工作，有特别针对北方，能够支持在零下 45环境下保障摄像机和镜头正常工作的保温性能。智能化森林防火监控需要采用云台实现对林区资源进行大范围、大视野的监控，云台是森林防火智能化监控系统中非常重要的设备，因为森林防火的云台一般都安装在野外较高的位置，一般的普通云台在林区有风的情况下，非常容易发生抖动，从而导致监控图像抖动，对于森林防火智能监控系统需要采用重型数字云台才能满足野外森林防火监控的要求，针对森林防火智能监控系统需求的重型数字云台是：自重20kg 以上，防
11、止监控图像抖动；载重50kg 以上，满足森林防火监控采用较重设备的承重需要；第 6 页 共 57 页旋转范围：0-360方位角，俯仰角：4545，实现对林区资源大范围监控需要。集成数字云台接口，支持远程控制云台的角度回传，并联动控制镜头焦距，支持实时采集云台的方位角和俯仰角以及镜头焦距等参数；可维护性：云台控制电路板可以插拔，通过更换云台控制电路板即可完成云台维护；耐低温性：特别针对北方，能够支持在零下 45环境下正常工作的性能。 前端基站供电分析森林防火智能监控前端基站一般都位于野外，基站设备的供电是非常重要的环节，是保障前端基站设备正常工作的重要前提的条件，大多数情况下，野外前端基站都没有
12、市/农电接入，接入市/农电的接入点距离一般都较远，长距离的接入市/农电到前端基站不仅导致到达基站的电压非常低容易造成设备损坏，而且沿途施工会对环境造成破坏，费用也非常高，所以针对野外森林防火智能监控前端基站优先考虑采用太阳能供电或者风能和太阳能互补供电。采用太阳能或者风光互补发电系统，是根据当地的气候条件进行选择，其供电系统的选择原则如下：1)基站附近有市基站附近有市/农电接入的情况下：农电接入的情况下：采用市/农电接入，由于野外电压不稳容易造成前端基站设备的损坏，须在市/农电接入到基站后加入稳压电源设备，通过稳压电源设备输出稳定的 220V电源为基站设备供电。2)基站附近无市基站附近无市/农
13、电接入的情况下：农电接入的情况下：采用太阳能或者风光互补发电系统；根据当地的气候条件，如果当地日照时间长的情况下，优先考虑采用太阳能发电系统，如果当地日照一般，但是风能非常丰富，优先考虑采用风光互补发电系统，风光发电系统发电功率配置一般为 6：4；智能化森林防火监控系统前端基站均采用低功耗的设备，实际功率第 7 页 共 57 页为 100W，峰值功率为 150W；所以前端基站发电系统配置 600W-1000W 的发电系统就可以满足要求，配置 4 只 200ah 的太阳能专用蓄电池即可满足设备 3 天的供电要求。针对北方和南方冬天不同的低温环境，需要考虑采用不同的太阳能专用蓄电池，在摄氏 20以
14、下，需考虑采用胶体电池，并采用保温箱保护电池，在摄氏 20以上，可以考虑采用深循环电池，并采用普通电池箱即可。 前端基站防盗系统分析前端基站一般都处在无人值守的地方，为了预防基站设备被盗，需要考虑基站自身的防盗，前端基站防盗有多种方式，较为安全的方式是采用红外入侵探测加自动监控录像取证以及采用对讲系统进行喊话起到威慑作用。防雷接地系统分析前端基站所处位置一般都在野外林区内，无论是针对基站铁塔还是基站上的设备，都需要考虑防雷接地的安全措施，防雷接地措施是保障前段基站设备全天候安全正常工作的重要前提，为了防止基站铁塔和基站设备雷击造成破坏，需要采用接地系统将雷击大电流迅速导入大地，从而起到保护基站
15、的作用，针对基站铁塔需要采用避雷针保护铁塔，需要采用防雷器保护基站设备的安全。铁塔基站系统分析铁塔是森林防火智能监控为了实现对林区大范围、大视野进行全方位监控，需要将监控摄像机提高到一定高度才能符合要求的一项复杂系统工程，铁塔高度是由三个方面的条件决定的：监控点周围的植被高度；所需要的监控半径范围；智能烟火识别处理器的技术特点。在确定好铁塔高度后，根据监控点的选址，结合选址点的地势条件进行铁塔基站系统设计、建设。在进行铁塔基础建设时一般需要同步进行接地系统的设计和建设。第 8 页 共 57 页综上几种情况，结合华县地形，我们选择的地点如下：兼顾监控、接电、小集群、微波无线传输等。经纬度经纬度序
16、序号号名名 称称/座落位置座落位置海拨高海拨高度度北纬北纬东经东经监控面积监控面积（公顷）（公顷）1金堆林场磨沟岭385341712109585165002金堆林场东西坪梁1913341820109535175003金堆林场鲁家沟西梁1825341856109562065004少华山森林公园1805343047109492470005大明镇桥峪西梁1850342347109424260002.2.传输网络需求分析传输网络需求分析传输网络是构建森林防火智能远程监控系统重要组成部分，前端基站的监控视频图像、双向控制信号、报警信息、火点定位等重要信息都需要通过网络传回到监控中心，与普通监控不同，森林防火智能监控一般距离监控中心都较远，需要采用有线光缆或者无线网络才能够实现远距离传输。由于智能化的森林防火监控系统现在及未来需要通过传输网络承载更多的视频、图像、数据、语音等信息，所以传输网络需要采用基于 IP 技术的数字化网络。传输网络选择有线光缆还是无
