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步入信息時代,物聯網應用越來越受關注。這一整合感知識別、傳輸互聯和計算處理等功能的新事物,悄然進入林業視野,成為林業加速現代化發展的新方向。
作為國家發改委、財政部、國家林業局在吉林森工集團開展的森林資源安全監管與服務首批國家物聯網應用示范工程建設項目、國家林業局信息化示范省項目,歷經5年潛心研究與試點實驗,光電轉臺通過了國家林業局科技成果鑒定,主要技術指標達到國際領先水平。
這一成果將尖端信息技術高度集成,實現了巡航周期短、監控全天候、圖像識別高、定位精度準、數據實時傳等功能于一體,填補了專業應用領域多項空白,有效地提高了森林資源保護特別是森林防火的監控能力,成功推動現代林業逐步邁向智能化、精細化和高效化。
傳統林業期待變革,呼喚科技發展改變面貌。
作為生態文明建設的主戰場,林業綠色發展與保護成果同等重要。有報道稱,“不冒煙的森林火災”每年導致中國直接經濟損失1100多億元,同時,森林火災造成的巨大損失,也讓生態安全受到極大威脅。實現我國林業“雙增”目標的國際承諾,需大力提高森林資源保護水平,“守住”來之不易的林業建設成果。無疑,科技創新成為提升保護實力的加速器。
物聯網,被譽為繼計算機和互聯網之后的第三次信息技術革命,它的應用意味著智慧時代的來臨。這個并不被人們熟知的領域,卻成為世界各國爭相搶占的科技制高點。
美國率先將物聯網計劃升級為國家戰略,日本推出了基于物聯網的國家信息化戰略,韓國將物聯網市場確定為新增長動力,加拿大、英國、德國、芬蘭、意大利等國家紛紛投入大量資金,用于物聯網應用技術的開發。
緊跟時代發展腳步,我國把物聯網提升到國家戰略層面,將加快物聯網的研發應用納入重點產業振興。
特別近年來,我國針對物聯網發展的政策不斷出臺,發改委、工信部、科技部等多部委共同制訂了10個《物聯網發展專項行動計劃》。如今,在我國交通、建筑、物流、醫療、軍事等領域,已經呈現出物聯網應用帶來的改變。
對于相對傳統的林業,物聯網應用是個全新課題。專家稱,維護林業生態安全,物聯網大有可為。早在2010年國家林業局信息辦主任李世東就提出了建設“智慧林業”的設想;又于2011年主持了“感知生態?智慧森林”項目可研編制和申報工作,為林業物聯網示范工程建設做好了頂層設計,描繪了美好藍圖。
以森林火災為例,它具有突發性、隨機性,在短時間內能造成巨大損失。一旦發現火情,必須快速采取撲救措施,以防止火勢擴大、蔓延。
撲救是否及時,決策是否得當,取決于對林火行為的發現是否快速,分析結果是否準確。為此,開發高精準度、實時監控的森林防火監測與預警系統產品迫在眉睫。
有需求就會有市場,有市場就會有動力。近年來,不少科技公司紛紛涉足林業,研發的相關產品琳瑯滿目。遺憾的是,在實際應用中,因產品始終無法與林業實情高度貼合,暴露出許多問題。
林業的復雜性、應用的需求點,只有林業人自己最清楚。雖然進入新的高科技領域,每一項破局都異常艱難,但在多方支持下,華瑞通科技研發的光電轉臺產品在不斷自我否定、不斷探索中完善,逐步成長為林業生態資源監管領域的開拓者和引領者。
一個僅有籃球兩倍大的前端監測設備擺放在角落的高臺上。小編感受了一次森林防火監測與預警系統高效、精準帶來的震撼。當記者將點燃的酒精燈任意放置在某一角落時,短短幾十秒后,后方監測平臺響起了報警聲,監控屏幕上閃爍著紅色報警提示,火點坐標同時出現在屏幕上方,工作人員的手機也幾乎同時收到了報警信息。
這雖然只是一個小小的演示,卻在實戰中有著重要的價值。光電轉臺是如何做到的?它究竟取得了哪些突破?
無法實現盡早發現、精準定位,就不能實現及早撲救。被視為當前最先進的衛星監測,雖然可以監測到火場蔓延情況,但一般情況下對面積小于1平方公里以下的火災無法準確識別,且存在衛星過境間隔時間長、受天氣影響大等問題;大林區常用的航空巡護雖可以進行林火的探測,但最大弊端是難以實現火點準確定位,同時受航線、時間、天氣的制約,無法實現全天候監控,巡護費用也較高,且無人機一旦失事,也會成為森林火災的另一大隱患;應用最廣泛的地面巡護,受人類自身能力因素影響極大,特別是交通不便、人煙稀少的偏遠山區,地面巡護難以完成;最傳統的瞭望臺監測,受地形地勢限制,存在死角和空白區域,且無法精準定位,不利于撲救指揮工作的開展。
無死角、周期短,監控更加高效。自主研發的可程控變速高精度球臺,巡航速度快,能夠在30分鐘內完成15公里半徑區域的無漏點巡航與預警。從而實現了前端無人值守,降低了后臺因工作懈怠造成監控不到位的問題。
不分白天、黑夜,實現24小時監控。光電轉臺前端監控設備采用紅外熱成像和可見光成像雙識別引擎工作模式,可實現24小時不間斷監控。
煙火均識別,最大限度降低漏報率與誤報率。系統配備紅外熱成像、可見光成像雙識別搜索引擎,結合6種運動補償技術、4種顯著性檢測技術,提取圖像的82維特征,進行25種分類器融合智能分析,全面實現煙火等目標的精準識別。在煙霧對比度為5%的情況下,對2×2像素火目標和7×7像素煙目標系統漏報率小于1‰、誤報率每萬公頃平均每天小于3次。
定位更準、傳輸更快,為快速和科學制訂撲救方案提供支撐。前端監控球臺指向精度指標小于0.0038度,最大軸向定位誤差小于61米,最大徑向定位誤差小于1米。通過將前端球臺的返角信息、報警信息與視頻信息進行同幀編碼、同步回傳,確保了火點的準確及時定位。
每一個突破都是一次登頂般的艱難跋涉。
在眾多突破中,自主研發的圖像識別算法是研發團隊最自豪的成果,也是研發過程中最艱難、最核心的技術。
前端監控設備在寒冷的北方林區難以正常運轉是一大難題,通過不斷對各種配件進行測試,最終光電轉臺通過了零下45度到零上75度的溫度變化檢測,保證了產品在南北方不同溫度環境中均能適用。
如何破解前端設備用電不間斷、并實現連續傳輸的難題?通過設計,光電轉臺智能監測站采用了光纖、微波主備雙傳輸模式,配備了市電、直流遠程供電、風光互補和72小時供電系統,實現了穩定性更高的效果。同時,增加的設備遠程管理和維護功能,解決了因監測站點分布在森林深處,造成的交通不便和現場維護管理成本高等問題。
為了更適應林業發展和市場需求,光電轉臺還在不斷升級,向著更智能、更小巧、成本更低等多方面發展。
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