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系統概述

草原防火系統采用可見光煙火識別+紅外熱成像測溫識別智能雙光譜識別系統、攝像機、長焦鏡頭及后端監測管理軟件實現煙火智能識別并自動報警，運用重型數字云臺轉動的方位角和俯仰角、長焦鏡頭的焦距及后端GIS管理軟件平臺實現火點自動精確定位，通過攝像機和傳輸鏈路將視頻影像和控制信號傳輸到指揮中心進行監視、存儲、管理的智能型的森林防火視頻監控系統。

草原防火預警系統是由前端監測基站、傳輸網絡、后端監控管理平臺及輸出展示系統構成，系統結構如圖所示：

草原防火預警系統結構圖

前端監測瞭望塔系統

前端監測基站主要包括：視頻采集系統、智能雙光譜煙火識別系統、風光互補供電系統、防盜報警及對講系統、基站控制系統、氣象采集系統、防雷接地系統及鐵塔基建系統等，是實現前端視頻影像采集、草原煙火識別并自動報警和煙火自動定位數據采集的重要站點。

（1）視頻采集系統

a 高清透霧攝像機

高清透霧攝像機是視頻采集重要的成像設備，通過攝像機將前端圖像捕捉進行編碼傳輸到后端進行顯示，由于草原防火要求24小時監控，所以要求攝像機應具備日夜模式，考慮霧天觀測的要求，攝像機應具備透霧功能。

b 長焦鏡頭

根據草原防火監控范圍的不同，選用不同焦距的長焦電動變倍鏡頭，以滿足草原防火監控大范圍大視野監控的需要，一般情況下，3公里的監控范圍選用≥300mm的長焦鏡頭，5公里的監控范圍選用≥500mm的長焦鏡頭，8公里的監控范圍選用≥700mm的長焦鏡頭。

c 野外大型防護罩

由于草原防火系統前端基站在野外，需要采用野外大型防護罩用來保護攝像機和長焦鏡頭，將攝像機和長焦鏡頭安裝在防護罩內是實現智能監控全天候24小時工作的重要保障，面對野外惡劣的氣候條件，大型防護罩達到IP67防護等級，防火、防雨、防風、防潮、溫控、防腐性。

d 重型數字云臺

前端基站一般都位于林區較高的位置，風力較大，極易導致基站上的攝像機發生晃動從而引起監控圖像抖動，為了滿足野外林區監控的需要，采用重型數字云臺安裝攝像機和長焦鏡頭防止晃動，同時由于基于草原防火的智能監控范圍較大，需要重型數字云臺能夠實現0～360°的全方位角以及－45°～＋45°俯仰角度的大范圍監控才能滿足草原防火監控的要求。草原防火系統配置的長焦鏡頭能夠監控到數公里的范圍，較遠的監視距離對重型數字云臺的運轉精度要求也非常高，越小的運轉精度在遠距離監控時才能夠實現監控畫面的平滑過渡，不會造成遠端林區監視范圍畫面不連續的情況。

作為智能化的草原防火預警系統，其重型數字云臺必須具備自動巡檢和手動巡檢功能，日常運轉的情況下，通過系統管理員設定重型數字云臺預置位后，由系統控制云臺進行全天候24小時自動巡檢，當出現可疑情況時，可由管理員手動控制云臺到達需要的監看位置，對于遠距離大范圍的草原防火監控，其重型數字云臺的預置位越多越好，越多的預置位是實現對于草原防火所需的遠距離大范圍全面監控的重要保證。

為了實現草原防火預警系統的火點自動定位，需要采用的重型數字云臺具有定位功能，配合后端GIS平臺軟件實現火點自動定位。

（2）智能雙光譜火情預警識別系統

智能雙光譜識別系統是構成草原防火預警系統最核心的和最重要的功能，是實現傳統普通草原防火監控由人工監看向智能型草原防火監控由智能設備自動監看的重要轉換，采用智能設備自動監測的草原防火系統能夠提高工作效率，減少因人工的疏忽而造成的漏報情況，智能監控系統能夠實現全天候24小時監測草原防火，智能設備一旦發現疑似煙火通過系統報警平臺及時為用戶提供的現場信息，讓用戶在第一時間通過智能監控系統迅速判斷，并作出相關的應急處理措施。

草原防火智能雙光譜火情預警識別系統主要由基于草場區視頻監控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器和基于草場區熱輻射探測通過不同目標溫差實現煙火的智能探測的紅外熱成像識別構成。

基于草場區視頻監控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器可以在監控中心通過遠程視頻監控圖像直觀、真實的反映草場區的情況，并且能夠在能見度較好的環境下有效識別草場區的煙火，且即使草場區內部出現煙火的情況也能有效的識別，但是在霧霾天氣由于能見度較低造成視頻監控的圖像不清晰從而會出現不能夠正確識別煙火的情況存在。

紅外熱成像智能識別系統由于紅外熱成像探測林區熱輻射，通過不同目標溫差實時成像，且圖像為灰度圖像，不能直觀、真實的反映草場的情況，但是由于紅外熱成像是通過探測草場熱輻射不受霧霾天氣影響，所以能夠全天候的探測，但是紅外熱成像探測的物體之間不能有遮擋，例如林區內部出現林火時，由于有高大的樹木遮擋，存在有遮擋的地方不能有效的探測物體表面溫度從而造成不能正確探測的情況。

基于以上單個智能識別系統的優缺點分析，采用基于視頻影像分析的智能煙火識別+基于物體溫差探測的紅外熱成像構成的雙重智能識別系統，可以有效的解決單一智能識別系統存在的缺點，可以極大的提高草場煙火的智能識別能力，從而達到全年全天候的高效智能預警系統。

（3）供電系統

采用市電供電或者風光互補供電，風光互補供電時在連續3天陰雨天的情況下保證設備正常運行3天。

（4）防盜報警及對講系統

草原防火預警系統前端基站設備大多數安裝在無人值守的草場深處，需要考慮設備防盜的問題，對于野外草原防火監測基站的防盜，采用安防攝像機視頻移動偵探方式進行自動防盜報警，并采用雙向語音對講方式起到警告和威懾作用。防盜報警系統工作方式為：

在防盜攝像機后端安裝一臺數字報警主機，根據防盜攝像機動態攝像的圖像，設置周界保護、物品丟失等報警類型，確保前端基站的設備安全。

一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統啟動，安保攝像機錄像回傳至監控中心并實時錄像，同時，喇叭現場播放語音警示。監控中心接收到報警信號后，立即通過語音對講系統對現場喊話。

上級監控指揮中心可通過對講系統對本地實現單向對講，本地聲音可被上級單向監聽。

通過遠程控制軟件，在監控中心遠程控制前端基站的電子監控設備，可控制云臺、攝像機、鏡頭等設備。

可以根據草場的特殊自然環境，采用視頻移動偵探。并配合前端報警設備聯動智能預警監控管理平臺。

（5）基站控制系統

由于前端基站設備都工作在野外，前端基站涉及到煙火識別系統、防盜報警的數字報警主機、功放、控制電路、編碼器、交換機等設備，針對野外惡劣的氣候條件，這些電子設備都無法正常工作在野外的環境，只有采用一體化設計的集成控制設備，將前端基站的智能監控設備集成到一個恒溫控制防水箱內，才能保證野外草原防火預警系統長時間穩定可靠運行。

基于草原防火預警系統特點基站控制系統采用一體化集成設計，有如下功能

1、防護等級IP66

2、數據交換模塊：4路RJ45輸入，路RJ45輸出

3、電源轉換模塊：AC180V-240V轉DC24V

4、遠程控制模塊：可遠程通過軟件控制DC24V斷電、取電

5、遠程溫濕度采集模塊：采集溫濕度數據通過網絡傳回指揮中心并在軟件顯示

6、溫控模塊：高于35度自動啟動風扇，低于0度自動啟動加熱器（高低溫度均可設置）

7、防雷模塊

8、接口：RJ45、DC24V、DC12V

（6）防雷接地系統

對于野外的草原防火監測基站，防雷接地是保障基站及設備安全必不可少的一項，草原防火監測基站防雷接地系統包含2個部分，第一部分為：基站鐵塔的防雷接地，第二部分為：基站設備的防雷接地， 按照防雷接地的國家標準：基站鐵塔防雷接地小于10Ω，基站設備的防雷接地小于4Ω。

基站防雷接地主要包括：避雷針、小于10Ω接地系統；

基站設備防雷接地主要包括：電源防雷、信號防雷、無線設備防雷、小于4歐姆接地系統。本次采用共用接地方式，即共用接地系統小于4歐姆，基站避雷針和基站設備都接在該防雷接地系統上，但是基站鐵塔防雷接地點和基站設備防雷接地點需要隔開10米的距離，做到共地不共點。

（7）鐵塔基建系統

本次采用新立桿的方式進行設備的安裝，高度為15米。

（8）傳輸網絡

傳輸網絡采用基于IP網絡的有線數字化傳輸網絡，通過本次建設的通信光纜和計算機網絡實現草原防火預警的傳輸承載。草原防火預警前端點位接入附近交換機，通過計算機網絡將信號傳輸到指揮中心。

（9）后端監控管理平臺

后端監控中心由網絡接入、視頻監控管理平臺、GIS平臺、管理服務器、存儲服務器、報警對講設備、監控及報警客戶端、圖像工作站、指揮中心拼接大屏等、輔助保障系統等構成，是實現日常在指揮中心對草原防火預警系統進行遠程集中監控，通過傳輸網絡實現草原防火監控的數據采集、分析、火點定位、自動報警、指揮調度等功能。中心視頻監控管理平臺軟件主要包含以下管理和服務：

（1）中心管理模塊功能

a 身份認證與權限控制

b 機構管理

c 設備的管理與監控

d 控制命令管理

e干線路由管理功能

f 日志管理

（2）流媒體服務模塊功能

a 管理各監控中心流媒體轉發服務

b分發限制管理策略，包括路數、用戶優先級和事件優先級等；

（3）遠程管理模塊功能

a 遠程預覽圖像

b 遠程配置與維護

c遠程控制

d 遠程回放

e 遠程備份

f 遠程監控輔助功能

g 支持IE客戶端配置界面

（4）報警管理模塊功能

a 支持可見光視頻監控圖像和熱成像灰度圖像同時顯示；

b 支持火點定位坐標與第三方的GIS地理信息數據庫交換數據；

c報警源管理：對前端的報警源，關聯視頻錄像通道進行布防、撤防，報警預案設置；

d 智能雙光譜識別報警處理

雙識別同時發現火點和熱點，系統鎖定目標，立即發送報警信號；

煙火識別首先發現火點，啟動告警信息，系統鎖定目標，由熱成像定位探測，熱成像發現熱點，立即發送報警信號，熱成像沒有發現熱點轉為人工提醒；

熱成像首先探測到熱點，啟動告警信息，系統鎖定目標，由煙火識別系統定位識別，煙火識別發現火點，立即發送報警信號，煙火識別系統沒有發現火點轉為人工提醒。

（10）防火指揮管理系統

GIS智能監測系統與數字云臺與地理信息系統無縫連接，將數字云臺所返回角度將送入地理信息系統，并在地理信息系統上進行精確坐標定位，系統根據前端控制系統能實時采集的云臺的水平轉角、垂直夾角，鏡頭的焦距這三個參數，根據智能監測點所在位置的經度、緯度、海拔高度，結合GIS系統測算出火點的經度、緯度、海拔高度，并在GIS地圖上標注。

煙火蔓延分析系統

1、火勢蔓延動態預測軟件：支持動態分析和預測火勢蔓延的方向、火場面積、火場邊界、火勢蔓延速度等功能。2、火點定位軟件：支持通過煙火自動檢測軟件、煙火自動識別和報警軟件的連動控制，自動跟蹤和鎖定的火點位置，并能接入、跟蹤和顯示在 GIS軟件平臺上。

2、火源分析管理系統

火源影響程度分析軟件：支持按不同半徑或區域，查詢分析火源對周邊設備，設施的信息，并顯示在地圖上。2、統計結果輸出軟件：支持以excel報表格式或統計圖形等方式、輸出打印火源分析結果。

3、滅火路徑分析系統

1、最佳路徑分析軟件：支持分析計算滅火指揮管理中的最佳路徑。2、路徑相關信息查詢軟件：支持動態查詢最佳路徑的道路狀況、通行狀況、沿路設施等信息。3、通過路徑時間預測軟件：支持動態預測通過最佳路徑的時間。

4、災損評估管理系統

1、火場面積和范圍評估軟件:支持根據煙火自動識別、檢測的實時動態圖像，計算和評估火場面積和邊界范圍等功能。2、災損評估報表輸出軟件：支持以報表輸出的形式，及時或根據需要輸出當前森林資源災損評估結果數據或預測評估結果數據等功能。