智慧監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火安全管理工作中的應(yīng)用研究

宋仕斌 于海躍

關(guān)鍵詞：智慧監(jiān)控系統(tǒng);5G;云計算;景區(qū)森林防火;方案研究;效果分析

風(fēng)景名勝區(qū)域植被茂密，森林覆蓋面廣，人員流動密集，游客吸煙等違規(guī)用火行為時有發(fā)生。隨著5G無線通信技術(shù)與云計算、云存儲技術(shù)的不斷發(fā)展與行業(yè)應(yīng)用，景區(qū)管理部門采用現(xiàn)代化的景區(qū)森林防火微波圖像智慧監(jiān)控系統(tǒng)作為森林防火的重要信息科技手段在風(fēng)景名勝森林區(qū)域推廣采用，致力于構(gòu)建更加完善智慧化森林防火安全管理體系，有效保護景區(qū)森林植被，維護旅游運營安全和高質(zhì)發(fā)展。

1景區(qū)森林防火常規(guī)安全管理現(xiàn)狀分析

風(fēng)景名勝區(qū)域傳統(tǒng)森林防火安全管理常規(guī)以地面巡護、瞭望臺監(jiān)測、航空巡護、衛(wèi)星遙感監(jiān)測方式開展。地面巡護是景區(qū)護林員向游客口頭宣傳，現(xiàn)場控制違規(guī)火源，對瞭望臺觀測不到的角落開展人工巡邏。地面巡護常因森林茂密及地形地勢崎嶇出現(xiàn)較大著火位置判定誤差;在人煙稀少、交通不便的偏遠景風(fēng)山路無法進行人工地面巡護。瞭望臺監(jiān)測是護林員通過瞭望臺來觀測景區(qū)森林火險情況，確定火災(zāi)發(fā)生地點并報警，護林員在雷電天氣無法上塔觀察。瞭望觀測是依靠護林員的經(jīng)驗觀測、判定導(dǎo)致存在一定誤判可能。航空巡護是采用巡護飛機進行森林火險的探測和觀察。護林飛機在夜間、大風(fēng)、陰天、能見度較低等惡劣氣候條件下難以起飛，巡護受航線、時間的限制，觀察范圍狹小，森林火災(zāi)不易被發(fā)現(xiàn)而釀成大災(zāi)。衛(wèi)星遙感是利用低軌衛(wèi)星等方式探測森林火災(zāi)監(jiān)測準確率低，需要地面配合大量的人力、物力、財力開展核實，遙感監(jiān)測在接到熱點監(jiān)測報告2小時內(nèi)應(yīng)反饋核查情況，尤其是交通不便地方的火情核實十分困難，容易延誤有利時機造成更大火災(zāi)和損失。

2智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的需求分析

采用智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測火情，可以做到早發(fā)現(xiàn)、早處置、早消滅，及時有效地保護珍貴的森林資源，具有較高的生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益。對于森林防火來說，建立監(jiān)測預(yù)警體系是控制和減少森林火災(zāi)損失的關(guān)鍵，開展森林防火視頻監(jiān)測，建立和完善現(xiàn)代林業(yè)防火監(jiān)管體系，對現(xiàn)代林業(yè)的發(fā)展具有重要的意義[1]。風(fēng)景名勝區(qū)森林防火智慧監(jiān)控系統(tǒng)需求如下：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時能夠精確定位火點及自動報警，智慧監(jiān)控系統(tǒng)抓取的火警圖像應(yīng)該以最快時間傳送到游客監(jiān)控指揮中心。游客監(jiān)控指揮中心管理人員通過遠程操作控制云臺攝像機進行全方位控制、監(jiān)測觀察、分析和研判，實時監(jiān)視各監(jiān)控點火災(zāi)情況并發(fā)出指令。森林火災(zāi)發(fā)生后，指揮中心管理人員可以通過智慧監(jiān)控系統(tǒng)對受災(zāi)面積、災(zāi)害損失、災(zāi)害原因做出相對準確的分析和評估，通過大屏實時查看現(xiàn)場視頻并調(diào)度處置。智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要視頻監(jiān)控和GIS地理信息系統(tǒng)的結(jié)合，指揮中心管理人員可在電子地圖上明確森林火災(zāi)具體位置。前端設(shè)備大多安裝在無人值守的山區(qū)環(huán)境，需要通過有效的安全防范手段對前端設(shè)備進行監(jiān)測管理，需要提供可靠的供電方式，要有效保證視頻監(jiān)控設(shè)備全年不間斷的持續(xù)運行。智慧監(jiān)控系統(tǒng)需要有效的信號傳輸解決方案，前端設(shè)備抓取的監(jiān)控視頻圖像高速傳輸?shù)接慰捅O(jiān)控指揮中心，為管理人員提供決策和指令的重要依據(jù)。

3智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的應(yīng)用方案研究

森林防火遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以保護森林資源為目的，利用現(xiàn)代技術(shù)手段對森林火災(zāi)進行實時預(yù)警監(jiān)控，兼顧森林資源，同時具有森林火災(zāi)可視指揮（會商）功能，使各級林業(yè)主管部門能直觀地了解和掌握監(jiān)控區(qū)域的森林火災(zāi)動態(tài)，有效提高森林火災(zāi)管理水平的視頻預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)[2]。風(fēng)景名勝區(qū)域森林防火監(jiān)控系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、旅游運行管控中心等幾部分組成，借助云計算數(shù)據(jù)中心強大的數(shù)據(jù)分析、處理和存儲能力處理從林區(qū)采集到的視頻信息，從而使智能攝像機成為人的眼睛，云計算平臺成為人的大腦，為智慧景區(qū)提供系統(tǒng)化、高效、可靠的森林防火安全管理解決方案。

3.1前端系統(tǒng)

智慧監(jiān)控前端系統(tǒng)主要以紅外熱成像攝像機為核心技術(shù)滿足風(fēng)景名勝區(qū)域森林防火日常監(jiān)控需求，同時整合地理信息系統(tǒng)（geographicinformationsystem，GIS）、環(huán)境信息，形成景區(qū)森林防火高度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)景區(qū)森林防火24X7小時、遠距離在線監(jiān)視。從功能上要求必須看清五公里以外的火警目標(biāo)。前端系統(tǒng)須具備全天候的攝像機和鏡頭室外防護罩，云臺實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)功能，攝像機安裝固定牢實，確保監(jiān)控圖像清晰、穩(wěn)定。

3.2傳輸網(wǎng)絡(luò)

風(fēng)景名勝區(qū)智慧監(jiān)控設(shè)備點位優(yōu)先采用光纖傳輸解決方案，如圖1。可以租賃通信運營商光纜傳輸線路，包括GPEN技術(shù)或光纖專線，監(jiān)控點位設(shè)備通過光纖傳輸連接到景區(qū)旅游運行監(jiān)控中心。在光纖傳輸路由不能實現(xiàn)的點位，可采用微波傳輸和5G無線接入的方式解決，監(jiān)控點通過微波或5G無線接入傳輸將視頻信息數(shù)據(jù)發(fā)送到景區(qū)旅游運行監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)對智能監(jiān)控點位的有效監(jiān)測和視頻信息高質(zhì)量適時傳輸。

3.3供電系統(tǒng)

風(fēng)景名勝區(qū)旅游運行監(jiān)控中心采用普通辦公用電運行，并采用UPS備用電源，以保證最低8小時持續(xù)供電運行。前端系統(tǒng)的供電方式根據(jù)地形條件和氣候特征可采用太陽能及風(fēng)能，對于處于陽光與風(fēng)力資源豐富的高原地帶的景區(qū)森林區(qū)域，可采取風(fēng)能、太陽能儲能應(yīng)急供電。用于監(jiān)控點太陽能的電源系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的太陽能輻射數(shù)據(jù)進行計算，確保前端視頻監(jiān)控設(shè)備正常運行。

3.4防雷接地系統(tǒng)

智慧監(jiān)控系統(tǒng)需進行系統(tǒng)化的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計。對于高位支架安裝的攝像機，有遭受直擊雷的危害，需要安裝避雷針，并采用扁鋼或其他等效導(dǎo)體作為引下線，有效泄放雷擊強電流。避雷針的架設(shè)需要確保林區(qū)設(shè)備處于直擊雷有效防護范圍。攝像機外殼、攝像機支架及場地終端盒等通信設(shè)施均應(yīng)按規(guī)范要求可靠接地，接地電阻小于6Ω。為有效抗擊直擊雷和感應(yīng)雷，監(jiān)控設(shè)備需自身具備防雷功能外，各類可能引入雷電流的通信及電源線纜應(yīng)加裝防雷器以達到三級防雷技術(shù)要求。對于網(wǎng)絡(luò)攝像機，可采用單相電源防雷器及機架式網(wǎng)絡(luò)信號防雷器，接地電阻符合規(guī)范要求，為智慧監(jiān)控系統(tǒng)提供安全保障。

3.5景區(qū)旅游運行管控中心

風(fēng)景名勝區(qū)域旅游運行管控中心由管理服務(wù)器、級聯(lián)服務(wù)器、存儲服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、工作站、解碼設(shè)備、存儲設(shè)備、顯示設(shè)備等系統(tǒng)設(shè)施組成，通過光纖線路、微波或5G無線接入系統(tǒng)跟監(jiān)控前端設(shè)施連接。前端監(jiān)控點數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在景區(qū)旅游運行管控中心，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以存儲到云服務(wù)運營商提供的云存儲設(shè)備。景區(qū)旅游運行管控中心通過隨機調(diào)取云存儲服務(wù)器數(shù)據(jù)對森林火災(zāi)監(jiān)控點進行觀察、監(jiān)控、控制和指揮。平臺的網(wǎng)絡(luò)采取雙網(wǎng)配置，所有設(shè)備都要求冗余配置，保障云平臺的穩(wěn)定運行。智慧監(jiān)控系統(tǒng)包括遠程圖像傳輸、硬盤錄像、圖像顯示、報警預(yù)警、遠程控制等基本功能，可提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像[3]。旅游運行管控中心云平臺對前端監(jiān)控資源進行整合，對前端設(shè)備進行集中維護和管理。

4解決方案應(yīng)用成效分析

景風(fēng)智慧監(jiān)控系統(tǒng)在某景區(qū)的推廣應(yīng)用中實現(xiàn)了森林防火安全管理目標(biāo)和預(yù)期功能。旅游運行管控中心通過對所轄景區(qū)的任一攝像機進行遠程控制，實現(xiàn)遙控云臺的方向和鏡頭的變倍、聚焦，及時提醒值班人員及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置，利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺實現(xiàn)精準定位火災(zāi)現(xiàn)場。中心工作人員在瞭望臺通過對講設(shè)備指導(dǎo)護林員巡檢及應(yīng)急搶險滅火工作，利用云計算中心平臺回放事故錄像，為事故原因分析和調(diào)查處理提供重要依據(jù)。景區(qū)智慧監(jiān)控系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)相結(jié)合，規(guī)劃系統(tǒng)總體框架，設(shè)計所需各個部分的功能、性能等要求[4]。利用電子地圖功能對景區(qū)森林火災(zāi)進行分析預(yù)報，使森林防火安全管理實現(xiàn)可視化、生物多樣性及自然生態(tài)監(jiān)測，為智慧景區(qū)森林防火安全管理提供決策與支撐服務(wù)。

5結(jié)語

旅游景區(qū)通過5G、云計算、云存儲、智慧監(jiān)控系統(tǒng)和GIS地理信息系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)通過旅游運行管控中心實時監(jiān)控景區(qū)森林火警情況，及時發(fā)現(xiàn)火情、迅速處置火災(zāi)。通過紅外熱成像、可見光攝像等智能監(jiān)控系統(tǒng)觀測森林火情，對初期火情做到早報警、早發(fā)現(xiàn)、早撲救。智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的推廣應(yīng)用能積極推動旅游業(yè)安全、高質(zhì)量發(fā)展。3B07C8FC-B918-4C58-BC2A-B1B86894886D