森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

閻兵早

摘要：社會各界都重視生態(tài)森林的發(fā)展。目前，國家增加了對森林生態(tài)的保護(hù)，但國家森林資源的增長相對較慢，影響其增長的最大因素是森林火災(zāi)，幾百年的生態(tài)森林，可以被一場森林火災(zāi)破壞，杜克表達(dá)了森林里防火的意義所在。作為林業(yè)科學(xué)連鎖與技術(shù)創(chuàng)新的重要組成部分，中國林學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)取得了顯著成績及優(yōu)異成績，有著特色價(jià)值及寶貴的價(jià)值。對于森林也有一定的防護(hù)工作難度?，F(xiàn)在技術(shù)大躍進(jìn)，利用火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控森林情況，相關(guān)人員快速檢測和處理森林緊急情況，能夠有效防止森林中的火災(zāi)出現(xiàn)，該文基于目前的森林保護(hù)制度，以森林火災(zāi)無線監(jiān)控系統(tǒng)為目標(biāo)來分析森林保護(hù)情況。

關(guān)鍵詞：森林防火；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）29-0023-03

現(xiàn)在在生態(tài)環(huán)境建設(shè)之下，越來越重要的是要有效開展森林防火工作，從而更好地處理解決森林火災(zāi)，要提升工作人員的能力和技術(shù)水平，這是很重要的。特別是科學(xué)研究示范森林，森林火災(zāi)的預(yù)防是很重要的。目前研發(fā)利用視頻監(jiān)控等新技術(shù)，監(jiān)測森林火災(zāi)，打擊災(zāi)害，做好預(yù)估，森林防火工作，盡快實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、信息化的檢測，盡可能降低勞動力成本，達(dá)到森林資源最大化，這對于森林防火工作有很大的好處。森林火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)無線攝像機(jī)，基于無線傳輸系統(tǒng)，具有高速，清晰，及時(shí)的優(yōu)勢，可以簡單的監(jiān)測森林火災(zāi)，森林工作人員就能通過該系統(tǒng)時(shí)鐘的表面?zhèn)鬏敿皶r(shí)發(fā)現(xiàn)，并通過系統(tǒng)定位于屏幕上，火可以被確定，火的具體位置及形勢可以被確定，并及時(shí)有效解決，防止更糟糕的情況出現(xiàn)，保護(hù)森林資源。而森林防火無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)也具有記錄，審查功能，工作人員能夠根據(jù)視頻上的信息，來找出引發(fā)火災(zāi)的因素，因而來研究出處理方法，不讓森林悲劇重演。

1 森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1） 前端設(shè)備

相機(jī)用作視頻圖像傳感器，用于在監(jiān)視器中收集圖像成像信息，之后把其傳送到智能成像處理器。根據(jù)應(yīng)用性能和性能監(jiān)控需求，為相機(jī)篩選合適的相機(jī)性能及鏡頭。智能圖像處理器是森林火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，運(yùn)用SmartTrack模塊。SmartTrack模塊由微處理器，存儲器和其他外圍設(shè)備等圖像處理單元組成，根據(jù)煙火視頻圖像的特點(diǎn)，基于各樣的圖像處理技術(shù)來處理研究數(shù)字視頻和圖像，到達(dá)監(jiān)控的一定范圍內(nèi)。遠(yuǎn)程分頁設(shè)置功能，用戶可根據(jù)檢測參數(shù)（如最小檢測范圍，檢測范圍，報(bào)警級別）設(shè)置參數(shù)，遠(yuǎn)程便利，運(yùn)用靈活。依據(jù)實(shí)際運(yùn)用的情況分析，可以用防塵罩，萬能頭，太陽能發(fā)電等配套設(shè)備。

2） 網(wǎng)絡(luò)傳輸

連接器端子和中央控制系統(tǒng)之間的通信中間部分是系統(tǒng)的傳輸部分。廣播包含無線傳輸，如衛(wèi)星通信，GPRS / CDMA 1X通信，無線圖像頻譜傳輸圖像傳輸，遠(yuǎn)程微波成像，電纜傳輸，包括光纖，DDN綠色，軸向電纜 常見的ADSL）和常用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路。對不一樣的應(yīng)用和預(yù)算成本思考，能篩選出最好的傳輸模式。

3） 林火監(jiān)控中心

林業(yè)監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)前端視頻的瀏覽、控制，告警顯示、告警處理、設(shè)備自檢、相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動等功能。林火監(jiān)控中心由以下七部分組成：

①自動煙火識別

為了更好都監(jiān)測監(jiān)控范圍內(nèi)的火情，智能圖像處理器利用煙火識別算法，并基于網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，把監(jiān)測的結(jié)果傳到了監(jiān)控系統(tǒng)中心。

②實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對監(jiān)控區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，在監(jiān)控中心的顯示終端上，可以展現(xiàn)出前端的實(shí)時(shí)情境。

③云臺控制

控制云臺進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，這是智能圖像處理器可以實(shí)現(xiàn)的，對于監(jiān)控區(qū)域，要進(jìn)行全方位的監(jiān)測。

④視頻錄像

系統(tǒng)管理員能確定錄像通道記錄幀，編碼質(zhì)量，視頻空間大小，視頻顯示模式，系統(tǒng)可以自動管理磁盤空間，并對視頻任務(wù)做相應(yīng)的處理。

⑤語音對講

語音對講是前端和監(jiān)控中心的一項(xiàng)重大功能。前端的智能圖像處理單元可提供音頻接口，用戶在前端能方便地呼叫監(jiān)控中心，中心端可做語音廣播。

⑥報(bào)警系統(tǒng)

管理人員可以依據(jù)報(bào)警系統(tǒng)對圖像處理模塊及時(shí)表達(dá)出來的煙火信號做出準(zhǔn)確而迅速的反應(yīng)。

⑦日志信息

儲存在系統(tǒng)的存儲設(shè)備上的是管理日志，管理日志由前置智能圖像處理器生成，管理日志也能傳送到監(jiān)控服務(wù)器上。注冊表信息在監(jiān)控服務(wù)器上實(shí)時(shí)顯示，并依據(jù)配置需求提供預(yù)警。用戶能依據(jù)系統(tǒng)的條款請求注冊表歷史和錄像。

森林火災(zāi)監(jiān)測中心可以提供一個(gè)完整，清晰，可執(zhí)行，可重現(xiàn)的實(shí)時(shí)圖像，實(shí)時(shí)指揮和發(fā)送人員?，F(xiàn)在具有地理信息技術(shù)平臺和消防決策系統(tǒng)的森林火災(zāi)預(yù)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)被運(yùn)用于森林防火信息系統(tǒng)。它可以與監(jiān)控中心服務(wù)器上的地理信息系統(tǒng)開發(fā)單位合作，改善森林火災(zāi)預(yù)報(bào)系統(tǒng)和消防支援系統(tǒng)，拯救森林火災(zāi)，提供全面的技術(shù)支持。森林火災(zāi)預(yù)報(bào)預(yù)報(bào)系統(tǒng)能控制森林火災(zāi)，提升森林水平，保護(hù)森林。森林消防輔助系統(tǒng)可以按名稱和火點(diǎn)提供最好的消防方案，確定火災(zāi)的位置，了解周邊的住宅區(qū)，主要防御設(shè)施和火焰分散火區(qū)及周邊地區(qū)的情況。

2 視頻監(jiān)控技術(shù)

2.1 視頻系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成與傳播原理

無線傳輸系統(tǒng)，其是以物理原理傳輸?shù)?，人們可以看，但原理不是那么簡單，它是使用近紅外成像散射理論，因?yàn)樗哂锌梢蕴岣哂绊懙膬?yōu)點(diǎn)觀看距離傳輸。然而，強(qiáng)力分布基本上，波長短，分布不均勻，波長較長，耗散與波長的第四功率成正比，傳播恒定方向，輻射遠(yuǎn)離傳輸能量小，只有輻射的空間布局變了，分布式能量傳播才不可能消散，而傳輸?shù)木嚯x不斷在加大，能量會慢慢減弱，但這樣的能量也可以到大氣層里面，也能夠增加距離進(jìn)行調(diào)查。從總體目標(biāo)來看，森林防火無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的原理，很多人發(fā)現(xiàn)基于主機(jī)的同軸視頻電纜控制傳輸視頻屏幕，那么保護(hù)森林能夠基于簡便的PTZ按鈕操控，也能調(diào)整鏡頭。保護(hù)人員能夠做好簡單的工作或直接了當(dāng)?shù)目陬^表述引導(dǎo)，和森林中的火災(zāi)圖像監(jiān)控系統(tǒng)工作保持良好的一致性。它有屏幕智能輸入的一大功能，并且在視頻丟失的情況下，也可基于其視頻的文件發(fā)現(xiàn)影響因素，消防功能的進(jìn)展再次返回，以避免丟失重要的視頻效果。endprint

2.2 貓眼監(jiān)控

夜晚和白晝對比發(fā)現(xiàn)，晚上出現(xiàn)火災(zāi)的機(jī)率會很大，并且解決的困難重重。人們一般所言的貓眼功能，這就是森林防火無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)的夜間監(jiān)控功能，其對于火災(zāi)的監(jiān)測有著重要的意義。和日常的攝像機(jī)的原理不一樣，其原理是平常的攝像機(jī)是利用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成的CCD為感光成像元件，器件的電荷是基于CCD把光線轉(zhuǎn)換過來的，其成像原理一般展現(xiàn)了圖像效果與運(yùn)用幀累積技術(shù)的超低照度攝像機(jī)有差距的因素，森林防火無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)運(yùn)用的就是幀累積技術(shù)，對于光線，其有更高的靈敏度，哪怕夜晚看不清楚，也可以監(jiān)測到清楚的畫面，并且在下雨天也不會被淋壞，因?yàn)槠溆蟹浪δ?，從而減少了不必要的麻煩，質(zhì)量也很高，也不用經(jīng)常維修。

3 防火監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

3.1 系統(tǒng)建設(shè)功能

重要的是在森林地方的大范圍之內(nèi)，要全天候的進(jìn)行森林火情圖像監(jiān)控操作，這就是林區(qū)防火圖像監(jiān)控工作。當(dāng)出現(xiàn)火情的時(shí)候，就要及時(shí)地傳輸?shù)缴只鹎榭刂浦行模⑶蚁嚓P(guān)人員要最快速度地趕往火災(zāi)的地方，立即有效地處理好森林滅火補(bǔ)救工作，不能使森林火情大范圍的擴(kuò)散，從而減少對周邊的破壞。

3.2 林區(qū)旅游治安圖像監(jiān)控

在某些景色漂亮的景區(qū)里，必須要確保景區(qū)旅游人員的安全，保護(hù)森林資源，這也是很重要的一個(gè)部分，系統(tǒng)是基于先進(jìn)的攝像機(jī)和影像技術(shù)，在監(jiān)控中心觀察各個(gè)地方的監(jiān)控點(diǎn)的高清晰度相機(jī)返回實(shí)時(shí)穩(wěn)定圖像。觀察者可以觀察街道，景點(diǎn)，人員，車輛等直接圖像，如果出現(xiàn)了緊急的情況下，工作人員能立即地在自動模式下將相機(jī)設(shè)置為手動模式，把目標(biāo)移動，放置，放大，仔細(xì)觀察視頻并進(jìn)行報(bào)警處理。

3.3 林區(qū)防蟲災(zāi)圖像監(jiān)控

目前需要重視的是省林區(qū)災(zāi)害的一些情形，特別是美國的害蟲，對我國的生態(tài)環(huán)境造成了極大程度的破壞。要及時(shí)有效監(jiān)測林區(qū)災(zāi)害的實(shí)時(shí)情況，在林區(qū)可以建設(shè)監(jiān)控點(diǎn)，能滿足基本的防火功能及治安防護(hù)功能?；诂F(xiàn)代有力的通信方式及時(shí)地預(yù)防和控制病蟲害的具體情況，發(fā)現(xiàn)前沿檢測回到預(yù)防控制中心，監(jiān)測病蟲害出現(xiàn)的情形，了解種類，對于病蟲害結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，來最好地進(jìn)行預(yù)防和控制森林病蟲害的發(fā)生工作。

3.4 計(jì)算機(jī)圖像存儲

當(dāng)運(yùn)用森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)候，能合理地運(yùn)用圖像存儲功能，對于森林大范圍的異常情況，要更加有力地處理監(jiān)測，需要特別關(guān)注會造成火災(zāi)的人或事。而且在合適的情形下，進(jìn)行人工控制圖像的操作。當(dāng)森林里面大范圍出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候，里面的詳細(xì)情形要記錄好，這就用到了系統(tǒng)監(jiān)控中心對于圖像的存儲操作，可以為以后追究責(zé)任和找尋證據(jù)提供根據(jù)。

3.5 系統(tǒng)多級聯(lián)網(wǎng)

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)要按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，為了達(dá)到系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的兼容性和滿足分級控制的需求。為確保省、市聯(lián)網(wǎng)，必須要達(dá)到三統(tǒng)一：統(tǒng)一控制協(xié)議；統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字鏈路接口；統(tǒng)一控制軟件。

4 森林防火監(jiān)控問題及對策

社會上各個(gè)方面都積極運(yùn)用了視頻觀察和無線技術(shù)，現(xiàn)在數(shù)字和網(wǎng)絡(luò)管理在森林火災(zāi)里發(fā)揮了很大的作用?，F(xiàn)在林區(qū)多次開展森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測?，F(xiàn)有視頻監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成，包括監(jiān)控管理控制中心和多個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)，運(yùn)用無線橋接數(shù)據(jù)傳輸，可重點(diǎn)監(jiān)控和該地區(qū)的森林管理中心。這種視頻監(jiān)控系統(tǒng)在依靠傳統(tǒng)觀測平臺方面取得了長足的進(jìn)步，但在功能和性能等方面仍然存在一些缺點(diǎn)，有視頻控制設(shè)備性能不佳等內(nèi)在因素。這些限制使得各種視頻監(jiān)控系統(tǒng)檢測報(bào)警有一些缺點(diǎn)，如信息準(zhǔn)確性差，精度低，預(yù)警的時(shí)間長等。

4.1 存在問題

1） 監(jiān)控設(shè)施硬件建設(shè)需要加強(qiáng)

森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件水平不高原因是由于缺乏足夠的資金支持，例如森林防火視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)層次不高，夜晚拍的效果不好；森林防火視頻監(jiān)控塔前端設(shè)計(jì)的電量不夠也是因?yàn)楣こ淘靸r(jià)的緣故。

2） 監(jiān)控范圍小

現(xiàn)在對于監(jiān)測的范圍大小，森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)還有一定的局限，前端監(jiān)控塔攝像頭數(shù)量少，攝像范圍很小，只有 5 km。

3） 通信成本高

傳輸通信系統(tǒng)是用的電信部門的光纖，通信成本很高，占運(yùn)行總成本較大比例，并且對于系統(tǒng)升級、完善及推行，運(yùn)行的成本一直在增長。

4） 專業(yè)技術(shù)人員匱乏

現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)還是一些林業(yè)站的兼職人員在管理，相關(guān)工作人員的技能知識不足夠，對于系統(tǒng)維護(hù)、保養(yǎng)、管理不熟悉，發(fā)生故障時(shí)不會排除處理，設(shè)備運(yùn)行不良。

4.2 解決措施

1） 選擇鏡頭的大型變焦范圍，以便攝像機(jī)監(jiān)控的單攝像機(jī)范圍最大化，以最大限度地降低內(nèi)置望塔的數(shù)量，從而降低塔式監(jiān)控施工的繁瑣，以減少系統(tǒng)工作量和加大現(xiàn)場維護(hù)。

2） 選擇質(zhì)量高、全功能的相機(jī)，以保證森林全天候的天氣監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)清晰掃描，廣泛的圖像質(zhì)量達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)，能夠使用紅外夜攝攝像機(jī)。

3） 使用雙電源提供穩(wěn)定的電源。沒有供電領(lǐng)域，根據(jù)太陽能發(fā)電需求，供電風(fēng)能，發(fā)電達(dá)標(biāo)，電池容量應(yīng)足夠大，能夠提供穩(wěn)定的電源。加大太陽能電池板的功率，風(fēng)力發(fā)電的高度為10米以上。

4） 使用有線或無線通信的塔與指揮中心之間的通信，還可以一起使用來提供信息流，既可以最小化建筑和運(yùn)行成本。

5） 現(xiàn)場安裝現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，安裝設(shè)備，結(jié)構(gòu)考慮現(xiàn)場工作要求，盡量減少系統(tǒng)維護(hù)負(fù)荷。

6） 安裝必要的防雷措施。首先是要安裝高避雷針安裝，為防止直接的打擊損壞，相關(guān)的關(guān)鍵裝置過電流損壞設(shè)備，是良好接地安全附件的關(guān)鍵。另外避雷針和避雷器還可以安裝在指揮中心。

7） 加強(qiáng)安全措施。當(dāng)設(shè)備的安裝方式安裝在高塔監(jiān)視器上時(shí)，通過專用維護(hù)梯，另一方面為具有圖像功能的攝像機(jī)安裝防盜報(bào)警裝置，可以爬上未經(jīng)授權(quán)的攻擊列監(jiān)視器自動點(diǎn)火現(xiàn)象，報(bào)警。endprint

8） 加大森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)人員的管理。森林消防員監(jiān)控系統(tǒng)的專業(yè)人才是最重要的，如整個(gè)森林范圍的防控。為加強(qiáng)森林安全，最重要的是森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性，這就要專業(yè)培訓(xùn)人員有很高的技能素養(yǎng)。所以在防御森林災(zāi)害或進(jìn)行最有利的檢查工作。保證工作順利，確保森林的安全。

第二在森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)里，要對有關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，不僅要建立嚴(yán)厲的責(zé)任制度，還要提高他們的技能素質(zhì)。這樣工作人員就可以很熟練地操作森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，并且不會出現(xiàn)差錯(cuò)。為了提升相關(guān)人員的綜合素質(zhì)，促進(jìn)他們的工作積極性，要提升他們的質(zhì)量意識。相關(guān)人員應(yīng)具備工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度及先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)水平。工作嚴(yán)格按照規(guī)則執(zhí)行，有安全第一的意識，明確其工作職責(zé)。

確保員工具有極高的專業(yè)素質(zhì)和全面的能力，以達(dá)到森林中火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的最好質(zhì)量。確保森林消防人員有自己的專業(yè)知識和良好技能，能夠最大地促進(jìn)森林火災(zāi)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行，以防止人為的原因阻礙了防火工作的進(jìn)行，規(guī)范工作，確保森林安全。

5 加強(qiáng)系統(tǒng)故障預(yù)報(bào)檔案庫、案例庫、知識庫的構(gòu)建

建設(shè)系統(tǒng)檔案，案例庫，知識庫等改進(jìn)了預(yù)警和安全技術(shù)，更有力地建設(shè)了和及時(shí)整合有關(guān)資源，使提供最完整的資源的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。另外應(yīng)該配備高水平的專家系統(tǒng)，因而能夠確保最大程度上地運(yùn)用發(fā)揮數(shù)據(jù)庫的作用。數(shù)據(jù)庫主要是缺陷分析圖和歷史信息的整合，確保專家系統(tǒng)保證最好的水平，并可以優(yōu)化不一樣的模型和方法。為預(yù)測應(yīng)用程序提供了更好的方法來實(shí)現(xiàn)。

6 加強(qiáng)森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用管理

6.1 建立相關(guān)的管理機(jī)構(gòu)

需要建設(shè)一個(gè)綜合的管理部門來管理操控森林火災(zāi)檢測系統(tǒng)，明確界定各部門的權(quán)責(zé)，各部門的聯(lián)合工作得到更有效的保證，提倡創(chuàng)新管理方法。提高工作管理效率，森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量水平得以提升。此外，盡可能選擇管理層的人員，選擇綜合素質(zhì)，實(shí)用技能和強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識的人員配置，以便開發(fā)更全面的管理方法。

6.2 建立創(chuàng)新管理機(jī)制

對于創(chuàng)新管理機(jī)制，在管理森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)等方面的運(yùn)用，有著巨大的意義。森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)管理部門要主動完善有關(guān)的管理體制。對外引進(jìn)具有優(yōu)勢的現(xiàn)代管理機(jī)制。設(shè)立激勵(lì)機(jī)制對于管理機(jī)構(gòu)里是一個(gè)不錯(cuò)的辦法?？梢宰畲蟪潭日{(diào)動工作人員的積極性。而管理層面可以進(jìn)一步創(chuàng)新。

7 結(jié)束語

林業(yè)相關(guān)管理部門一直在主動研究開發(fā)新的技術(shù)，目的是對于森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的估測、森林火災(zāi)的預(yù)報(bào)及情報(bào)監(jiān)測更加準(zhǔn)確，對森林火災(zāi)的響應(yīng)加快及組織指揮能力的提升，以防范森林火災(zāi)，減少森林火災(zāi)事故。森林火災(zāi)的監(jiān)測系統(tǒng)及信息系統(tǒng)的組合運(yùn)用，基于地理信息平臺的森林火災(zāi)預(yù)報(bào)系統(tǒng)和決策輔助系統(tǒng)，使用范圍廣。

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