森林防火系统集成解决方案

二、 方案设计

2.1 系统简介

“xx工程项目”引进国际上先进的防火技术，以国内价格水平提供国际品质的优质、稳定的森林防火监控系统。该系统是以保护区火情监测为主，将GIS技术、纳米波滤光技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于自然保护区的高科技产品。

本系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、野生动物，以及非法闯入保护区盗砍盗伐等进行有效监控。系统构成图示如下：

      系统由前端、传输及指挥中心三部分构成。另外，由于两个前端没有市电，因此要建设太阳能供电系统三套，还要新建两个铁塔。

系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据，即可实现火点定位功能。

该系统应具有以下特点：

Ø  采用高可靠，大容量无线网桥实现远程恶劣环境下的视频回传。

Ø  可实现远程图像实时图传和控制，通过前端设备实时掌握现场情况。

Ø  视频信息可在IP网络上传输，用户可在网络上的终端看到现场的图像。

Ø  系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合保护区防火防护监控系统的发展要求。

Ø  实现无人值守,传统的视频监控方式与烟火自动识别报警软件相结合。

Ø  烟火自动识别报警,火点经纬度定位。

Ø  烟火识别报警软件与森林防火监控管理平台相结合。

Ø  具有强大的系统管理能力，实现多平台用户权限的管理。

2.2方案说明

“xx工程项目”项目由防火指挥中心（监控中心），传输系统，前端视频、数据采集系统，监控终端，铁塔，太阳能供电等组成。前端视频监控系统共计1个，各个前端视频监控系统包括：视像采集、云台控制及角度数据反馈系统、防雷、铁塔及地线系统。

软件系统包括：操作系统软件Microsoft Windows 2008 Server（企业版）、数据库管理软件SQL Server 2008（企业版）、GIS地理信息平台软件及地理数据库、森林防火监控系统等组成。

（1）信息采集

利用建立分布在不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频信息，实现全天候不间断监控。

（2）动态监测

在传输系统支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现实时观测保护区的动态情况，如盗砍盗伐及野生动物的监控。

（3）预案处理

监控中心配备林火自动识别报警系统，其主要任务是自动接收来自林火检测子系统的图像，进而根据图像上的信息来自动判断是否起火，并唤醒监测人员进行交互式的林火识别，最后做出确定的林火报警。

（4） GIS地理信息

利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位。

2.2.1 系统功能概述

“xx工程项目”项目为监控控制人员提供监控控制功能，正常情况下摄像机在云台带动下工作在自动扫描方式下时，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的森林、道路、人员及野生动物等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。

防火信息系统的主要功能如下：

1.          采用国产46寸2*4液晶拼接屏实时显示保护区监控图像，图像中同时包括相关数字信息如坐标,时间等；

2.          数字图像可以通过无线通讯和计算机网络实现远程传输；

3.          所有视频图像进行全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放；

4.          采用野外定位云台，具有实时回显角度信息功能；电动可变长焦距镜头配备远程可控滤色片低照度高清晰透雾摄像机，具有透雾、深化云烟功能，即使雾天也可以进行正常的监控；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；

5.          系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；

6.          查询简便性：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；

7.          数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；

8.          火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，系统具有的火情识别功能，可及时告警并联动报警录像，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置；

9.          GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能。

10.       火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的定位云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能。

11.       太阳能供电系统:电源供给在连续三天阴雨天的环境下,保证系统不间断供电；

系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。

2.2.2 前端系统

2.2.2.1系统构成

前端透雾型林火视频探头、室外红外一体机、视频服务器（两路视频）、网络交换机和室外机柜等构成。

其中透雾型林火视频探头可以采用两种方案：

第一、          一体化激光夜视，常规的日夜型摄像机配40倍变焦红外长焦+17W大功率激光器：夜间激光红外照射距离可达2km，白天监测范围3km。

第二、          第二、一体化热成像仪，配置36倍日间用摄像机，具有专门设计的透雾功能。夜间监控采用100mm热像仪,夜间监测距离可达3Km。

2.2.2.2视频服务器

     视频服务器用于将前端摄像机的模拟信号转化为数字信号，之后通过无线微波、移动专线传输至监控管理中心。采用标准H.264压缩算法，支持多种分辨率实时编码，支持多种网络协议。由于前端视频传输采用无线微波的方式，因此，视频服务器必须有支持无线传输的特定算法，支持无线传输，保持顺畅的视频效果。由于前端配置了一个红外摄像头用于激光、透雾视频探头的防护，因此，视频服务器采用两路视频输入。

根据保护区的实际供电情况，视频存储采用集中和分散式存储两种方式：（1）太阳能供电的前端视频，采用无线传输至后端NVR集中进行存储，配置4T的存储容量；（2）市电供电视频，采取存储于前端DVS中，每台DVS配置一台1T硬盘。存储的时间周期是按照30天来设计的。

2.2.2.6覆盖范围

按照白天5Km为半径，下面七个视频探头的大致覆盖范围如下：

2.2.3 传输系统

前端传输容量设计：

前端视频采用D1格式，每路视频码流按照2Mbps设计，中心端存储、烟火监测、视频监控及解码上墙显示，共需从前端取4路码流共约8Mbps，考虑视频流量的突发性，特别在夜视的情况下，实际传输的带宽要大于2Mbps，每路视频要求提供不低于10 Mbps 稳定的净带宽。因此，两路视频共需要20Mbps的净带宽。

设备选型：我们推荐采用RADWIN2000净吞吐量可达200Mbps的设备，带有16E1接口。其采用对称和自适应非对称模式运行，基于流量负载和空中接口条件下实现上行链路和下行链路之间动态分配容量，最适合于视频监控的视频流量传输。安装和维护极为简便，在最具挑战性的环境之中运行完美，包括非视距环境、充满干扰的环境以及极端恶劣温度环境。

2.2.4 指挥中心系统

指挥中心是整个系统的控制、值守监视和指挥。由以下几个部分构成：服务器及客户端、网络及网络存储服务器、液晶拼接屏、电视墙体及操作台。其中电视墙由46’ 2x4液晶拼接屏构成。系统结构图如下所示：

（1）    软件平台

               i.         软件平台选DiVSS-FAF森林防火烟火智能识别系统， GIS软件平台系统，具体介绍见软件平台功能介绍。

（2）    存储

               i.         根据保护区监控图像的实际情况，分为两种存储方式，均采用D1格式，其中前端太阳能供电方式的视频采用中心存储，存储空间计算：4（路）*1.2*2Mbps*3600*30*24/8/1024=3036GB, 故配置2块2T硬盘， 另外市电供电方式的视频采用前端DVS存储，存储空间计算：2*1.2*2Mbps*3600*30*24/8/1024＝1518GB，故每台DVS配一台2T硬盘即可满足存储需求。

（3）    PC服务器

采用Dell Precision T3500，英特尔®至强® W3503 2.40GHz，4G*2内存，3*1T SATA硬盘 RAID 5，独立显卡，双输出（DVI、VGA），网口：1000Base-T

（4）    液晶拼接屏、电视墙及操作台

               i.         采用超窄边液晶拼接屏，46寸2行4列窄边液晶显示器组成电视墙，用于实时显示保护区烟火探测和视频监控画面。

操作台由标准4联台构成，台面下可放置相关设备。

2.2.5太阳能供电系统

     共设计三套太阳能供电系统。每个太阳能站的负载计算：监控摄像机+云台护照的功耗约：180W，激光灯功耗约：60W；无线网桥的功耗约：25W，视频服务器功耗约：20W，交换机功耗约：20W。因此，总的功耗约为305W，按照10-20%余量设计，因此，前端总的功耗约为350W。