森林公園防火信息化建設(shè)探討
——以合肥市大蜀山國(guó)家森林公園為例

王南忠

（大蜀山國(guó)家森林公園，合肥 230031）

大蜀山國(guó)家森林公園位于合肥市西部蜀山區(qū)內(nèi)，面積1 003.01 hm2；大蜀山山峰孤突，海拔284 m，是合肥市城區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)；公園內(nèi)森林繁茂，環(huán)境優(yōu)美，是市民休閑、健身的好去處。該園已被劃為森林火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，也是合肥市公共安全十大隱患單位之一。森林公園現(xiàn)有的火災(zāi)防范管理，主要依靠人工監(jiān)測(cè)巡查。針對(duì)當(dāng)前游客井噴式的增量，現(xiàn)有的管理手段很難適應(yīng)新的復(fù)雜局面，亟需新的技術(shù)與管理手段提升管理水平與管理效率。建設(shè)一套基于智能監(jiān)控預(yù)警體系的綜合信息應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，整合多源感知，實(shí)現(xiàn)操作簡(jiǎn)便，用信息化高科技的手段解決生態(tài)安全保護(hù)問題，符合合肥市作為首批國(guó)家級(jí)園林城市、國(guó)家級(jí)城市信息化試點(diǎn)城市和國(guó)家創(chuàng)新試點(diǎn)市的定位。

1 防火信息化現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 防火信息化現(xiàn)狀

目前，大蜀山國(guó)家森林公園森林防火信息化建設(shè)比較滯后，尚未實(shí)現(xiàn)林火監(jiān)測(cè)、災(zāi)情預(yù)警和指揮調(diào)度的信息化建設(shè)。對(duì)森林防火的觀測(cè)、預(yù)警、處置主要依靠人工觀測(cè)、人工上報(bào)等方式，不僅值班人員工作強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，而且隨著惡劣天氣的增多，包括長(zhǎng)期干旱少雨，降雨致塌方、樹木倒伏，持續(xù)霧霾等，特別是防火期內(nèi)霧霾天氣持續(xù)居多，嚴(yán)重影響森林防火前端人員的瞭望觀察，往往是等到發(fā)現(xiàn)煙霧或聞到煙味時(shí)，才知道火災(zāi)發(fā)生，失去了早發(fā)現(xiàn)、早撲滅的時(shí)機(jī)。提高大蜀山國(guó)家森林公園森林防火的信息化水平迫在眉睫。

1.2 存在問題

通過對(duì)大蜀山國(guó)家森林公園森林防火信息化現(xiàn)狀調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)有的信息化建設(shè)需求和本次建設(shè)的任務(wù)要求，目前存在的主要問題可概括如下：

1.2.1 火源管理難度較大

大蜀山國(guó)家森林公園景區(qū)與林區(qū)交織在一起，林區(qū)內(nèi)人員活動(dòng)、生產(chǎn)活動(dòng)頻繁，林區(qū)森林防火布局分散，火源管理難度較大。有些人在景區(qū)內(nèi)亂扔煙頭等都可直接導(dǎo)致森林火災(zāi)。

1.2.2 防火信息化建設(shè)滯后

覆蓋山區(qū)的通訊設(shè)備設(shè)施不健全；制高點(diǎn)防火監(jiān)控點(diǎn)建設(shè)空白；對(duì)護(hù)林員等相關(guān)防火人員管理缺乏信息化系統(tǒng)的支持，配備達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；在空間地理信息方面缺乏統(tǒng)一的GIS平臺(tái)集中管理；數(shù)據(jù)方面缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

2 森林防火信息化建設(shè)的必要性

2.1 生態(tài)資源保護(hù)的需要

大蜀山國(guó)家森林公園在幾代人的努力下，資源得到很大發(fā)展，植物資源從以前的40余科240余種發(fā)展到如今的133余科393屬756種；野生動(dòng)物資源從以前的幾十種發(fā)展到169余種；負(fù)氧離子含量高峰值可達(dá)36 000個(gè)/cm3，是合肥市城市綠肺、資源瑰寶，具有重要的社會(huì)、環(huán)境效益，為建設(shè)生態(tài)文明合肥發(fā)揮著重要作用。

森林火災(zāi)一旦發(fā)生，不僅造成巨大的人員財(cái)產(chǎn)物質(zhì)損失，更重要的是對(duì)大蜀山整個(gè)生態(tài)體系不可逆的破壞。

2.2 防火形勢(shì)的需要

2.2.1 可燃物多

大蜀山植被多以落葉喬木為主，且林分已近成熟或過熟林；多年來大蜀山未發(fā)生過森林火災(zāi)，也未曾進(jìn)行燒山防火，地下腐殖物厚實(shí)，森林可燃物聚積越來越厚，大大增加了森林火災(zāi)的突發(fā)性與偶然性。

2.2.2 人流量大

大蜀山國(guó)家森林公園年接待游客超600萬人次，周邊居住區(qū)、學(xué)校分布較多，登山不分季節(jié)不分時(shí)段，全天候24 h均有活動(dòng)人群；且大蜀山國(guó)家森林公園是敞開式景區(qū)，林間小路縱橫交錯(cuò)，游客登山穿行隨意性大，不易管控，人為因素隱患巨大。2012年，市政府又將西擴(kuò)景區(qū)360 hm2景觀林納入蜀山森林公園統(tǒng)一管理，使得大蜀山國(guó)家森林公園森林防火及安全工作難度進(jìn)一步加大。

2.2.3 交叉協(xié)調(diào)難

駐山單位較多，涉及生產(chǎn)性和非生產(chǎn)性活動(dòng)，加之景區(qū)內(nèi)廢舊建筑較多，因產(chǎn)權(quán)問題，暫不能拆除，容易形成盲流人員活動(dòng)點(diǎn)。這種交叉管理協(xié)調(diào)難、工作量大，致使森林火災(zāi)隱患增大。

2.3 安全防范的需要

大蜀山國(guó)家森林公園是市民戶外活動(dòng)的重要區(qū)域，日均游客過萬人次，游客量大，且不分男女老少，通行工具多樣，存在一定的安全隱患。加強(qiáng)主要活動(dòng)區(qū)域的安防工作顯得尤為重要。

2.4 安全、防火知識(shí)教育及信息服務(wù)的需要

依據(jù)大蜀山國(guó)家森林公園特點(diǎn)，提供一套行之有效的信息技術(shù)手段，將平時(shí)的安全、防火知識(shí)教育與旅游、健身業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)統(tǒng)一，使游客在游覽大蜀山美景的同時(shí)，得到安全、防火知識(shí)教育，一舉多得。根據(jù)《中國(guó)旅游業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》的要求，現(xiàn)代旅游業(yè)需要信息技術(shù)的支撐，有必要為公眾的旅游，提供更加豐富、生動(dòng)的公眾服務(wù)信息[1]。

3 防火可視化信息建設(shè)系統(tǒng)

3.1 智能識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)

智能識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)林火視頻及熱紅外成像信息，基于可見光像素比對(duì)與紅外多光譜雙模紅外智能識(shí)別煙火，并同步定位熱點(diǎn)，實(shí)時(shí)火情報(bào)警。系統(tǒng)識(shí)別火情后，基于同一操控平臺(tái)，與巡護(hù)人員及火情預(yù)案設(shè)定，將火情信息第一時(shí)間推送給最近的巡護(hù)人員，以及各級(jí)相關(guān)責(zé)任人。

系統(tǒng)采用視頻探測(cè)系統(tǒng)對(duì)前端采集的視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。公共安防監(jiān)控對(duì)景區(qū)各點(diǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可對(duì)進(jìn)出人群人數(shù)進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)；林火監(jiān)測(cè)則是白天檢測(cè)煙霧晚上檢測(cè)火焰，一旦發(fā)生火情，將向控制主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)[2]。

3.1.1 煙火紅外智能識(shí)別

煙火紅外智能識(shí)別系統(tǒng)通過對(duì)可見光和紅外兩個(gè)通道，對(duì)火焰、煙霧等火災(zāi)特征信息進(jìn)行智能分析，確定火災(zāi)發(fā)生方位與距離，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

本系統(tǒng)包含以下功能：在森林火災(zāi)中，林火燃燒初期往往處于陰燃狀態(tài)，此時(shí)可見光通道視頻探測(cè)，對(duì)此不敏感。采用紅外熱成像儀，則可以更早發(fā)現(xiàn)林火。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙霧很大，往往遮蓋了真正的著火點(diǎn)，以及火災(zāi)的蔓延趨勢(shì)，而紅外熱像儀有很強(qiáng)的穿透煙霧的能力，可更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，以及探測(cè)火災(zāi)的蔓延趨勢(shì)。森林火災(zāi)在地面火被撲滅的情況下，在地下往往還存在地下火的情況。紅外熱像儀可通過監(jiān)控火災(zāi)后森林地表的溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地表溫度的異常，確定地下火可能存在的地點(diǎn)。由于紅外熱成像系統(tǒng)是被動(dòng)接受目標(biāo)自身的紅外熱輻射，與氣候條件無關(guān)，因此無論白天黑夜均可正常工作。在雨、雪霧等惡劣的氣候條件下，工作在8～14 μm的紅外熱像儀，克服雨雪霧的能力較高，因此仍可以在較遠(yuǎn)的距離上正常觀測(cè)目標(biāo)[3]。

3.1.2 林火報(bào)警

紅外智能識(shí)別系統(tǒng)通過火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火焰等火災(zāi)報(bào)警信息進(jìn)行智能分析，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過監(jiān)測(cè)圖像明確起火部位、火勢(shì)大小等情況，平臺(tái)聯(lián)動(dòng)其他終端應(yīng)用，信息傳達(dá)至相關(guān)人員。系統(tǒng)接收到由監(jiān)控點(diǎn)煙火智能識(shí)別或其他接警渠道獲取的火情信息后，分別通過以下三種方式實(shí)施報(bào)警發(fā)布，并啟動(dòng)相關(guān)預(yù)案。

（1）以消息推送的方式，向護(hù)林員手持終端發(fā)布火情信息。

（2）以短信方式，向相關(guān)責(zé)任人及領(lǐng)導(dǎo)發(fā)布火情信息。

（3）觸發(fā)與服務(wù)器連接的聲光報(bào)警器，在指揮中心同步發(fā)布報(bào)警信息。

3.1.3 火情定位管理

監(jiān)測(cè)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，通過火情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)云臺(tái)的機(jī)動(dòng)性能調(diào)整好攝像頭的角度，這時(shí)點(diǎn)擊火情報(bào)警，攝像頭的方向角度和俯仰角度通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，把參數(shù)傳回到指揮中心的森林防火可視化信息平臺(tái)系統(tǒng)上，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)監(jiān)控?cái)z像機(jī)的方向角度和俯仰角度解算出火點(diǎn)的具體位置，并以圖示的方式在地圖上顯示出來，給用戶以直觀的感受，便于指揮決策者的林火撲救部署[4]。

3.2 護(hù)林員管理系統(tǒng)

系統(tǒng)裝備應(yīng)用到近60人的護(hù)林員隊(duì)伍中，通過為森林公園巡護(hù)人員配備專用手持設(shè)備，將對(duì)講、定位、報(bào)警、取證等功能俱為一體，協(xié)助其在日常巡查中對(duì)于火點(diǎn)火情、隱患排查、安防執(zhí)勤等工作的取證、監(jiān)管工作，同時(shí)將技防與人防相結(jié)合，加強(qiáng)了隊(duì)伍的考核與管理。

護(hù)林員管理系統(tǒng)對(duì)護(hù)林員實(shí)現(xiàn)精確管理，構(gòu)建巡護(hù)人員的移動(dòng)綜合信息應(yīng)用，使得一線人員由原來的信息盲點(diǎn)躍升為系統(tǒng)移動(dòng)互聯(lián)應(yīng)用中的信息節(jié)點(diǎn)?？茖W(xué)規(guī)劃安排林區(qū)巡護(hù)任務(wù)，對(duì)巡護(hù)過程實(shí)時(shí)掌控，同時(shí)對(duì)護(hù)林員上傳林區(qū)前線情況精確掌握。通過配備給護(hù)林員的智能手持終端接入大蜀山國(guó)家森林公園的數(shù)字超短波通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)全覆蓋的通信對(duì)講功能。

系統(tǒng)是以“日常巡護(hù)，防火應(yīng)急”為目標(biāo)。在日常管理過程中，系統(tǒng)以巡護(hù)山林為主要任務(wù)，記錄護(hù)林員的日常巡護(hù)任務(wù)，接收火情信息或調(diào)度指令。應(yīng)急事態(tài)處置時(shí)，感知前線信息，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)指揮。

3.3 防火綜合應(yīng)用系統(tǒng)

系統(tǒng)平戰(zhàn)結(jié)合，真正實(shí)現(xiàn)以地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)的、一體化的實(shí)戰(zhàn)指揮。應(yīng)用軟件與監(jiān)控系統(tǒng)、巡山護(hù)林管理系統(tǒng)無縫連接，使用戶通過GIS這個(gè)統(tǒng)一的界面，利用公共接口構(gòu)件，任意調(diào)用、操作包括視頻監(jiān)控、決策指揮、護(hù)林員管理等在內(nèi)的其他系統(tǒng)[5]。

系統(tǒng)承擔(dān)了信息系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)綜合處理、分析運(yùn)算、指令發(fā)布、服務(wù)推送等工作。所有火情信息結(jié)合基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)最終匯集在后臺(tái)系統(tǒng)中，并將各類信息之間的內(nèi)在關(guān)系統(tǒng)一管理、展現(xiàn)、分析，最后將反饋信息及調(diào)度指令下達(dá)到前線。

3.4 公眾信息服務(wù)與發(fā)布系統(tǒng)

在園區(qū)主要出入口附近，建設(shè)基于觸控屏的信息亭，為公眾提供生態(tài)信息、環(huán)境信息、防火教育、火險(xiǎn)等級(jí)、應(yīng)急疏散等信息發(fā)布服務(wù)，提高群眾森林防火與生態(tài)環(huán)保意識(shí)，提升大蜀山國(guó)家森林公園的管理水平與品位。

系統(tǒng)建成后可應(yīng)用于下列信息發(fā)布服務(wù)：

3.4.1 新聞信息

為游客提供動(dòng)態(tài)新聞信息，以及森林防火知識(shí)宣傳、森林及生態(tài)科普等信息服務(wù)。

3.4.2 應(yīng)急疏導(dǎo)

為周邊餐飲、服務(wù)點(diǎn)等機(jī)構(gòu)提供位置服務(wù)；標(biāo)注廁所、健身設(shè)施等位置信息。在應(yīng)急處置過程中，通過語音廣播、指引疏散路線等方式輔助應(yīng)急疏導(dǎo)工作。

3.4.3 生態(tài)服務(wù)

系統(tǒng)發(fā)布實(shí)時(shí)環(huán)境信息、氣象信息，提供生態(tài)信息服務(wù)，宣傳生態(tài)保護(hù)、健身保健知識(shí)等。

3.5 系統(tǒng)后臺(tái)管理

森林防火可視化平臺(tái)系統(tǒng)軟件運(yùn)行在合肥蜀山森林公園管理處應(yīng)用服務(wù)器中，通過網(wǎng)絡(luò)訪問信息中心的服務(wù)器應(yīng)用軟件，系統(tǒng)分配不同的用戶權(quán)限進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的安全管理，并能夠?qū)τ脩舻臋?quán)限進(jìn)行設(shè)置。

采用合適的技術(shù)建立統(tǒng)一的權(quán)限管理應(yīng)用集成平臺(tái)，各子系統(tǒng)以此平臺(tái)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，平臺(tái)制訂相關(guān)統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用構(gòu)件開發(fā)模式，具有良好的應(yīng)用管理、個(gè)性定制、系統(tǒng)擴(kuò)展、權(quán)限管理、單點(diǎn)登錄等相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)組件[6]。

4 防火信息化建設(shè)效益分析

4.1 生態(tài)效益

森林防火信息化建成后，可有效提高森林防火的綜合控制能力，最大限度地減少森林火災(zāi)的發(fā)生和森林火災(zāi)的損失，使現(xiàn)有森林資源得到有效保護(hù)，持續(xù)發(fā)揮森林凈化空氣、固碳制氧、調(diào)節(jié)氣候、提供公眾棲息、維護(hù)生物多樣性等多種生態(tài)功能。

4.2 社會(huì)效益

大蜀山作為合肥市主城區(qū)內(nèi)一座國(guó)家級(jí)森林公園，對(duì)該市森林城市建設(shè)、生態(tài)環(huán)境改善發(fā)揮著積極的作用。由于所處特殊的地理位置，其生態(tài)系統(tǒng)極為脆弱，一旦遭遇大的森林火災(zāi)破壞，在幾十年甚至百年內(nèi)極難恢復(fù)，必將關(guān)系到本地區(qū)的生態(tài)安全。防火信息化建設(shè)對(duì)維護(hù)森林景觀、社區(qū)穩(wěn)定、群眾生產(chǎn)生活安全以及促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益

防火信息化實(shí)施后的經(jīng)濟(jì)效益，主要以減少森林資源災(zāi)害的損失、保障森林資源安全、保護(hù)好生態(tài)建設(shè)成果的形式來體現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益融于生態(tài)效益和社會(huì)效益之中。