煙臺(tái)市蓬萊區(qū)森林防火預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)研究

丁 欣 劉 健 張冬生 邢思林

（1.山東省煙臺(tái)市蓬萊區(qū)自然資源和規(guī)劃局，山東 煙臺(tái) 265600；2.山東省煙臺(tái)市蓬萊區(qū)應(yīng)急管理局，山東 煙臺(tái) 265600）

森林防火手段日益進(jìn)步，衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)巡護(hù)、智能視頻監(jiān)控、熱成像智能識(shí)別等人工智能為森林火災(zāi)防治提供了助力[1-7]。本文旨在通過(guò)研究煙臺(tái)市蓬萊區(qū)森林防火預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，進(jìn)一步為改善當(dāng)?shù)厣址阑鸸ぷ魈峁┙梃b。

1 蓬萊森林防火現(xiàn)狀分析

1.1 森林資源現(xiàn)狀

根據(jù)蓬萊區(qū)林地變更數(shù)據(jù),全區(qū)土地總面積100 399.40 hm2。其中林地面積47 173.37 hm2,森林覆蓋率42.33%。林地中:生態(tài)公益林地面積11 342.32 hm2,占24.04%；商品林地面積 35 831.05 hm2,占75.96%。

1.2 森林火險(xiǎn)等級(jí)分析

根據(jù)森林火險(xiǎn)區(qū)劃原則和相關(guān)森林火險(xiǎn)分級(jí)研究，采用蓬萊林地變更數(shù)據(jù)，對(duì)各林地小班森林火險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，蓬萊火險(xiǎn)區(qū)面積共43 485 hm2,占國(guó)土面積的43.31%，其中:一級(jí)火險(xiǎn)區(qū)2 839 hm2，占火險(xiǎn)區(qū)總面積的 6.53%；二級(jí)火險(xiǎn)區(qū)6 139 hm2，占火險(xiǎn)區(qū)總面積的14.12%；三級(jí)火險(xiǎn)區(qū)34 508 hm2，占火險(xiǎn)區(qū)總面積的79.35%。蓬萊森林火險(xiǎn)地域明顯,高火險(xiǎn)區(qū)主要集中在村里集鎮(zhèn)南部和西部、艾山林場(chǎng)、大柳行東部以及小門(mén)家、大辛店、南王街道交界處等地。中火險(xiǎn)區(qū)則主要分布于蓬萊西南部、東南部、中部山區(qū)。低火險(xiǎn)區(qū)則主要分布于蓬萊山下的經(jīng)濟(jì)林區(qū)。

1.3 森林防火設(shè)施建設(shè)概況

蓬萊區(qū)歷來(lái)都非常重視森林防火工作,全面貫徹“預(yù)防為主、防滅結(jié)合、高效撲救、安全第一”的方針，按照“打早、打小、打了”的原則，加快森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍建設(shè)。各鎮(zhèn)街下大力氣，著力強(qiáng)化路網(wǎng)、水網(wǎng)、監(jiān)測(cè)網(wǎng)、阻隔網(wǎng)等重點(diǎn)設(shè)施建設(shè)，完成防火通道建設(shè)520 km，修建圍欄隔離網(wǎng)8 km，建設(shè)蓄水池212 個(gè)、配備串聯(lián)水泵82 套、水帶800 盤(pán)；建設(shè)執(zhí)勤卡口244 個(gè)。林火瞭望監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面，共調(diào)整建設(shè)360°高山視頻監(jiān)控45 處、高山瞭望哨36 個(gè)，在村里集鎮(zhèn)建成電子圍欄綜合監(jiān)控中心1 處，配備地面巡護(hù)人員341名,巡護(hù)線路長(zhǎng)度 550 km；配備監(jiān)測(cè)瞭望人員86 名，監(jiān)測(cè)覆蓋率重點(diǎn)林區(qū)達(dá)到95%。

1.4 森林防火監(jiān)測(cè)存在主要問(wèn)題

近年來(lái),雖然蓬萊加快了森林防火基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的步伐,但由于受經(jīng)濟(jì)、地理、交通等條件限制,森林防火監(jiān)控監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)尚處于起步階段。

1.4.1 預(yù)警監(jiān)測(cè)效率較低 蓬萊區(qū)的森林預(yù)警監(jiān)測(cè)手段目前較多采用人工瞭望臺(tái)監(jiān)測(cè)、群眾報(bào)告方式，發(fā)現(xiàn)能力有限，人力資源耗費(fèi)嚴(yán)重。部分位置安裝傳統(tǒng)視頻監(jiān)控，智能化程度低，準(zhǔn)確率低，且受環(huán)境影響較大。

1.4.2 監(jiān)管水平亟待提升 林區(qū)進(jìn)出人員車(chē)輛眾多，春耕生產(chǎn)、上墳燒紙等林內(nèi)活動(dòng)頻繁，管理困難，火災(zāi)隱患大，事后追溯困難，監(jiān)管取證手段不足，監(jiān)管水平亟待提升。

1.4.3 火情響應(yīng)速度較慢 火情信息上報(bào)依靠口頭依次傳遞，中心管理人員消息獲取滯后。出現(xiàn)火情后無(wú)法快速定位，無(wú)法查看現(xiàn)場(chǎng)情況；指揮撲救依靠經(jīng)驗(yàn)，決策依據(jù)不足，分析手段有限，決策難度增加導(dǎo)致防滅火效率低下。

2 系統(tǒng)建設(shè)必要性分析

森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)是以保護(hù)森林資源為目的，利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)、智能分析等技術(shù)手段，對(duì)森林火災(zāi)實(shí)時(shí)可視監(jiān)控、預(yù)警預(yù)測(cè)，及時(shí)提供相關(guān)信息，森林防滅火指揮部和鎮(zhèn)街政府可直觀了解和掌握監(jiān)控區(qū)域的火情動(dòng)態(tài)，有效提高森林火災(zāi)管控水平[8-10]，較大限度地降低森林火災(zāi)損失，提供可視化現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)，提高森林火災(zāi)的預(yù)防和處置能力，改變森林火災(zāi)防控的被動(dòng)局面，有利于保護(hù)森林資源安全，鞏固森林生態(tài)建設(shè)已經(jīng)取得的成果，加快林區(qū)生態(tài)建設(shè)步伐[11-13]。

3 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容概述

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

森林防火智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)主要由前端感知系統(tǒng)、視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)和森林防火系統(tǒng)平臺(tái)等組成。

3.1.1 人車(chē)管控子系統(tǒng) 人車(chē)管控子系統(tǒng)通過(guò)在重點(diǎn)區(qū)域部署激光球機(jī)，對(duì)各進(jìn)山道路、公路重要節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行自動(dòng)巡視，對(duì)闖入的車(chē)輛人員進(jìn)行抓拍識(shí)別，對(duì)夜晚時(shí)間段進(jìn)山人員進(jìn)行圖像抓拍報(bào)警，同時(shí)采集人像等數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)比對(duì)報(bào)警。

3.1.2 林火監(jiān)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng) 林火監(jiān)測(cè)預(yù)警子系統(tǒng)通過(guò)部署在關(guān)鍵點(diǎn)位的熱成像雙目高清攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)，除進(jìn)行對(duì)闖入人員報(bào)警外，可同時(shí)對(duì)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)火情隱患，當(dāng)有火情隱患發(fā)生時(shí)，通過(guò)前端攝像機(jī)進(jìn)行火情識(shí)別，火點(diǎn)定位并上傳中心進(jìn)行報(bào)警等。

3.1.3 中心平臺(tái)子系統(tǒng) 中心平臺(tái)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)接入前端報(bào)警設(shè)備，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、預(yù)覽回放、報(bào)警管理等功能，同時(shí)可對(duì)前端傳回中心的視頻、報(bào)警記錄圖片進(jìn)行存儲(chǔ)，并支持對(duì)前端人臉數(shù)據(jù)比對(duì)。

3.2 熱成像監(jiān)測(cè)云臺(tái)

熱成像監(jiān)測(cè)云臺(tái)采用一體化設(shè)計(jì)，熱成像采用非制冷氧化釩焦平面探測(cè)器，能在遠(yuǎn)距離對(duì)林火進(jìn)行識(shí)別，具有較高的準(zhǔn)確性。同時(shí)，攝像機(jī)還能對(duì)火點(diǎn)位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，支持火點(diǎn)探測(cè)報(bào)警、支持煙霧識(shí)別、火點(diǎn)檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)到的異常情況進(jìn)行標(biāo)注。

3.3 空中無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

空中無(wú)人機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)主要包括以下3 個(gè)方面：1）巡護(hù)林區(qū)。由于林區(qū)具有地域廣、地形地貌多樣的特點(diǎn)，利用無(wú)人機(jī)巡護(hù)效率高、視野廣、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，尤其是在人、車(chē)無(wú)法快速覆蓋的偏遠(yuǎn)區(qū)域等，可做到快速巡視的目的；2）火情監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)能搭載攝像設(shè)備，對(duì)已經(jīng)發(fā)生的火情進(jìn)行態(tài)勢(shì)持續(xù)觀察，地面人員通過(guò)接收無(wú)人機(jī)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)可以使滅火指揮部門(mén)能夠迅速有效地組織部署撲救力量，提高滅火作戰(zhàn)效率，降低火災(zāi)事件對(duì)環(huán)境造成的損害；3）輔助救援。無(wú)人機(jī)可攜帶多種功能類(lèi)掛載進(jìn)行輔助救援和應(yīng)急指揮，可利用無(wú)人機(jī)喊話器傳遞逃生、救援信息，有效提升異常情況下應(yīng)急指揮效率。

3.4 中心系統(tǒng)化建設(shè)

防滅火指揮中心包含控制部分、解碼及顯示部分、存儲(chǔ)部分和平臺(tái)承載服務(wù)器。指揮中心是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)視頻圖像資源的匯聚，并對(duì)視頻圖像資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。視頻綜合平臺(tái)完成視頻解碼上墻和圖像的拼接控制，同時(shí)其在硬件層面支撐管理平臺(tái)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鍵盤(pán)進(jìn)行視頻切換和控制，通過(guò)高清大屏對(duì)高清視頻進(jìn)行精彩展現(xiàn)[14-15]。

3.5 監(jiān)控點(diǎn)位設(shè)計(jì)

3.5.1 監(jiān)控點(diǎn)建設(shè) 監(jiān)控設(shè)備包括基座、立桿、攝像機(jī)、防雷系統(tǒng)、太陽(yáng)能板、太陽(yáng)能專(zhuān)用蓄電池、控制器等以及紅外熱成像、可見(jiàn)光攝像系統(tǒng)等。

3.5.2 技術(shù)指標(biāo) 熱成像機(jī)：氧化釩非制冷型探測(cè)芯片，最大圖像尺寸≥384 mm×28 mm ，熱成像視頻圖像輸出分辨率≥706 px×576 px；熱成像鏡頭：焦距75 mm，光圈：F1.0，電子調(diào)焦和自動(dòng)聚焦雙模式；高清透霧攝像機(jī)鏡頭：400 萬(wàn)像素，最大分辨率1 920 px×1 080 px，支持光學(xué)透霧、自動(dòng)聚焦、逆光補(bǔ)償功能；數(shù)碼云臺(tái)：最大承載 30 kg；水平角度360°。

3.5.3 林區(qū)位置 十公里覆蓋范圍點(diǎn)位3 個(gè)：艾山（艾山林場(chǎng)）、空山（村里集鎮(zhèn)）、馬山（南王街道）。 五公里覆蓋范圍點(diǎn)位27 個(gè)：歪嘴山、卸甲山（艾山林場(chǎng)）；插旗頂、城隍山、單孤頂西山、老朵頂北山、馬山、圈柱山、香爐頂（村里集鎮(zhèn)）；龍山、丘山、鷹回山（大辛店鎮(zhèn)）；磁山北山、磁山南山、東石硼南山、何頭箭、強(qiáng)家溝西山、燕山（大柳行鎮(zhèn)）；盒山、虎山、巨山、抓髻山（小門(mén)家鎮(zhèn)）；烽臺(tái)、宋家店北、雨山（北溝鎮(zhèn)）、紅石山（新港街道）；西大山（紫荊山街道）。公里覆蓋范圍點(diǎn)位15 個(gè)：鳳林口、冷山、南崮頂、紫牛山、小柱山（村里集鎮(zhèn)）；韓家山、回家虎山、蓬半山（大辛店鎮(zhèn)）；九目山（大柳行鎮(zhèn)）；大王山（北溝鎮(zhèn)）；風(fēng)山、金果山、戰(zhàn)山（劉家溝鎮(zhèn)）；西峰臺(tái)（紫荊山街道）；雨山北（南王街道）。

4 系統(tǒng)建設(shè)效益淺析

森林防火預(yù)警系統(tǒng)建成后，可打造“戰(zhàn)區(qū)化”防滅火體系，某一防區(qū)發(fā)生火情，平臺(tái)值守人員及相關(guān)管理人員即時(shí)接收火警信息，聯(lián)動(dòng)火點(diǎn)附近攝像機(jī)實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)、確認(rèn)火情，并匯報(bào)至防滅火指揮部，無(wú)人機(jī)迅速抵達(dá)火點(diǎn)上空偵察、實(shí)時(shí)展示火場(chǎng)視頻，為指揮員滅火決策提供信息支持，一鍵遠(yuǎn)程調(diào)度附近森林防滅火人員10 min內(nèi)到達(dá)火點(diǎn)，其余各防區(qū)隊(duì)員在20 min內(nèi)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)共同處置，實(shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”。森林防火是一項(xiàng)公益性事業(yè)，加強(qiáng)森林防火預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，一方面將進(jìn)一步增強(qiáng)森林資源保護(hù)和建設(shè)能力，另一方面可解決過(guò)去林區(qū)用電困難、無(wú)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

煙臺(tái)市蓬萊區(qū)森林防火預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”與森林防火結(jié)合在一起，可充分利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，為綠水青山撐起一片智慧保護(hù)傘，能夠?qū)ι只馂?zāi)進(jìn)行的有效預(yù)防和科學(xué)撲救、保護(hù)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)和森林資源安全，鞏固林區(qū)生態(tài)建設(shè)成果，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。