電信鐵塔在林火防治中的應(yīng)用淺析

摘 要：本文以青島黃島森林防火一例實(shí)際需求為導(dǎo)線，淺析森林防火監(jiān)控的總體設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)架構(gòu)，重點(diǎn)闡述了前端感知系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，最后總結(jié)電信鐵塔在森林防火中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：森林防火;電信鐵塔;前端感知系統(tǒng)

1? 電信鐵塔森林監(jiān)控意義

該項(xiàng)目以黃島現(xiàn)有遠(yuǎn)程森林監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完善大珠山山系、藏馬山山系、鐵镢山等山系森林防火監(jiān)控體系，逐步實(shí)現(xiàn)區(qū)內(nèi)公益林區(qū)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控、森林火災(zāi)無人值守報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控24小時(shí)不間斷逐圈掃描，落實(shí)“早發(fā)現(xiàn)、早出動(dòng)、早撲滅”的森林防火“三早”戰(zhàn)略思想，力爭把森林火災(zāi)撲滅在萌芽階段。

2? 系統(tǒng)架構(gòu)

森林防火監(jiān)控項(xiàng)目總體上按照層次劃分原則分為：感知層、傳輸層、應(yīng)用層三個(gè)層次，同時(shí)建設(shè)安全管理和運(yùn)維管理體系，參照國家、省、市要求建設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

感知層：通過租用通信運(yùn)營商鐵塔，建設(shè)紅外熱成+高清可見光透霧攝像機(jī)、室外數(shù)字云臺(tái)。通過有線、無線傳輸途徑接入通信運(yùn)營商傳輸網(wǎng)絡(luò)。

傳輸層：充分利用現(xiàn)在通信運(yùn)營商傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)、信令與后端平臺(tái)的交互。

應(yīng)用層：森林防火監(jiān)控平臺(tái)部署七大功能模塊，實(shí)現(xiàn)全天候森林監(jiān)控、視頻管理、火情報(bào)警、森林氣象數(shù)據(jù)采集、違法行為取證、錄像管理、應(yīng)急指揮、工作人員調(diào)度和考核等功能。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

3 前端感知系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前端系統(tǒng)是由前端視頻采集定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、前端設(shè)備防盜監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

3.1? 前端視頻采集定位系統(tǒng)要求

前端火險(xiǎn)監(jiān)測功能通過高清透霧攝像機(jī)以及紅外熱成像儀對電信基站周邊數(shù)公里范圍內(nèi)林區(qū)進(jìn)行視頻監(jiān)控以及圖像采集，根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)位與覆蓋目標(biāo)距離不同設(shè)備鏡頭類型可分為2類，第一類覆蓋距離1-3公里，第二類覆蓋距離3-6公里;并要求前端設(shè)備在其監(jiān)測范圍內(nèi)可偵測到2*2米木質(zhì)火源;通過前端數(shù)字云臺(tái)的方位角配合系統(tǒng)高精度GIS地理信息，系統(tǒng)能迅速定位火情的精確位置，實(shí)現(xiàn)火情的初期識別。

3.2? 傳輸方式選擇

森林防火智能檢測基站一般都位于野外，需要通過傳輸鏈路將前端視頻圖像以及各種信號傳回監(jiān)控中心，針對野外監(jiān)控傳輸鏈路的選擇，目前主要使用2種方式。

無線傳輸網(wǎng)絡(luò)：主要由無線網(wǎng)橋構(gòu)成的無線傳輸，此種建設(shè)方式主要適用于有線網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)或者新建有線網(wǎng)絡(luò)成本過高情況下采用。租用通信運(yùn)營商光纖資源：此種建設(shè)方式適用于前端點(diǎn)位租用通信運(yùn)營商鐵塔或新建森林防火鐵塔距離通信運(yùn)營商有線資源點(diǎn)位置較近時(shí)采用。

3.3? 前端防盜系統(tǒng)

前端設(shè)備應(yīng)具備一定的防盜能力，可采用在鐵塔平臺(tái)森林防火監(jiān)測攝像機(jī)旁安裝小型視頻看護(hù)攝像機(jī)、區(qū)域闖入報(bào)警裝置對其實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)現(xiàn)自我看護(hù)、實(shí)時(shí)報(bào)警。其利用全球定位系統(tǒng)24小時(shí)全天候監(jiān)測設(shè)備所在位置，當(dāng)前端設(shè)備遭到非法移動(dòng)時(shí)GPS防盜系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出被盜信號和精確經(jīng)緯度信息，通過發(fā)送短信息方式和互聯(lián)網(wǎng)方式通知，這樣就能實(shí)時(shí)知道設(shè)備所在位置，進(jìn)行有效的抓捕，并能保持6小時(shí)以上的續(xù)航能力用來防盜追蹤。

3.4? 前端設(shè)備防雷要求

森林防火前端監(jiān)測設(shè)備多安裝于山頂之上，而山頂又是雷電多發(fā)生地區(qū)，為了保障森林防火系統(tǒng)設(shè)備安全穩(wěn)定的工作，對整套系統(tǒng)進(jìn)行行之有效的防過電壓設(shè)計(jì)是必不可少的。

對于野外的森林防火監(jiān)測基站，森林防火監(jiān)測基站防雷接地系統(tǒng)包含2個(gè)部分，第一部分為：基站鐵塔的防雷接地，第二部分為：前端監(jiān)測設(shè)備的防雷接地， 按照防雷接地的國家標(biāo)準(zhǔn)：基站鐵塔防雷接地小于10Ω，防火前端監(jiān)控設(shè)備的防雷接地小于4Ω。

3.4.1? 靜電感應(yīng)雷、直擊雷的防護(hù)

直擊雷破壞力強(qiáng)大、概率較低，靜電感應(yīng)雷和直擊雷類似，但破壞力減弱了很多，同時(shí)發(fā)生概率提高了很多，鑒于其破壞性均從最高的金屬體導(dǎo)入，在保護(hù)設(shè)備免受直擊雷方面，基站防雷一般采用引雷器（避雷針）、引下線、接地體網(wǎng)組成。基站防雷可直接利舊運(yùn)營商鐵塔原有基站防雷系統(tǒng)，但注意前端監(jiān)測設(shè)備必須位于運(yùn)營商鐵塔避雷針45°避雷夾角內(nèi)。

3.4.2? 電磁感應(yīng)雷的防護(hù)

電磁感應(yīng)雷一般采用避雷器組合的方案實(shí)現(xiàn)，這是在建筑領(lǐng)域經(jīng)受住時(shí)間、雷擊檢驗(yàn)的合理方案，混入供電鏈路的感應(yīng)雷，一般有數(shù)千伏到數(shù)萬伏不等，通常在其入口處配置一套防雷避雷設(shè)施。

前端監(jiān)測設(shè)備防雷接地主要包括：電源防雷器、信號防雷器等、小于4歐姆接地系統(tǒng)。

3.5? 前端設(shè)備引電、接地要求

3.5.1? 前端設(shè)備引電要求

本期前端設(shè)備均采用交流220V供電方式，引電位置均從運(yùn)營商機(jī)房內(nèi)壁掛交流配電箱引接，具體占用端子位置由運(yùn)營商指定，占用端子大小為16A。

3.5.2? 前端設(shè)備接地要求

接地子系統(tǒng)是防雷子系統(tǒng)正常工作，起到引流、泄雷作用的前提條件和基礎(chǔ)，一套合理的接地能有效地防止、降低雷電造成的損害。

雖然高山環(huán)境土壤稀薄、導(dǎo)電性差、沙石眾多，但合理的選擇接地點(diǎn)，先進(jìn)的施工經(jīng)驗(yàn)依然可以獲得較低的接地電阻;

1.盡可能避開裸漏的巖石，因?yàn)橄喈?dāng)一部分裸露巖石之所以沒有森林覆蓋，是歷史上經(jīng)常遭受雷擊的緣故。

2.盡可能選擇土壤相對肥厚的地段，或者土壤較為濕潤的區(qū)域。

3.采用石墨接地體。

4.施工嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范。

3.6? 前端室外防護(hù)性

監(jiān)控?cái)z像機(jī)由于長期工作在室外，風(fēng)吹日曬對攝像機(jī)的損害極大，為了保證前端設(shè)備工作的穩(wěn)定性以及后期維護(hù)的便捷性，前端設(shè)備需滿足以下要求：

1.為提高前端視頻采集系統(tǒng)穩(wěn)定性，所有攝像機(jī)供電電壓統(tǒng)一AC24V，（市電AC220V轉(zhuǎn)AC24V），相對于直流供電，交流供電更適合于室外長距離應(yīng)用，壓降較小，不易受到雷擊。考慮到部分點(diǎn)位電壓不穩(wěn)定，所有攝像機(jī)須滿足±10%電壓范圍變化。

2.系統(tǒng)前端基站在一般安裝在野外，在野外惡劣的自然環(huán)境為保證基站24小時(shí)全天候的正常運(yùn)行，野外大型防護(hù)罩是實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控的重要保障，大型防護(hù)罩具備除濕、加溫、雨刮，風(fēng)扇功能、滿足全天候運(yùn)行、滿足IP66防護(hù)等級，同時(shí)護(hù)罩需具備遮陽措施，在大多數(shù)的情況下可以保證設(shè)備在烈日下，成像不會(huì)泛白，長時(shí)間曝曬下，傳感器不會(huì)損壞。

3.攝像機(jī)需支持寬溫工作，考慮到青島的全年氣溫變化較大，要求槍機(jī)工作溫度滿足-25℃-60℃的范圍。

4結(jié)語

森林防火前端感知系統(tǒng)的建設(shè)充分利舊已有的電信鐵塔及電信傳輸資源，可大幅降低建設(shè)成本，縮短建設(shè)工期，對于增強(qiáng)森林防火體系建設(shè)、保護(hù)森林資源、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展，意義深遠(yuǎn)而重大。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

陳方亮，中級工程師，主要從事信息化工程、數(shù)據(jù)通信、無線通信設(shè)計(jì)工作.