1、森林防火監控系統監控系統, 森林防火監控系統, 森林防火 1.1 引言森林火災是世界性的林業重要災害，造成森林資源的重大損失和全球性的環境污染。森林火災具有突發性、災害發生的隨機性的特點，短時間內能造成巨大損失的特點。在我國，林業防火一直是林業管理工作的重點和難點，它關系著國家林業安全、環境保護、生態旅游以及人民生命財產安全等國計民生的方方面面。重慶市海普軟件產業有限公司為滿足新時期林業管理信息化建設所遇到的各種需求，適時推出森林衛士365大型數字林業綜合管理全面解決方案，客戶可根據自身的實際情況擴充和裁剪業務模塊，構建符合自身工作體系的林業管理信息系統。本系統利用地理信息(GIS)、遙感(G

2、PS)等信息技術、大型集中監控技術，結合林業管理的專業知識和林業防火的經驗，建立林業防火指揮系統。從而實現各級林業防火辦信息的快速流轉、森林防火安全的實時管理、森林氣候動態變化的實時監測和數據更新、林業火災預防、火災撲救指揮的輔助決策、林業火災的災后評估等多方面功能，實現林業防火業務的數字化、網絡化、可視化和智能化，實現信息的規范管理和共享利用。特別是在森林煙火的智能監測和預警方面，海普公司利用獨有的可編程三維精確定位攝像系統和森林煙火智能識別軟件，整合戶外遠程聯網監控系統，可實現林區圖像的清晰采集、智能分析、智能預警，有效降低煙火的誤報和漏報，實現目標的精確定位。本方案側重于站在用戶的角度來

3、分析問題，從系統的需求分析、到系統的設計思想、技術方案綜述，再到系統的構建，都盡量通俗易懂。關于系統所涉及的硬件選型、設備參數及報價，本方案并未涉及，我們將采用附件的方式一一詳述。1.2 森林防火技術一覽 國際森林防火技術 德國：FIRE-WATCH森林火災自動預警系統 德國投入使用的FIRE-WATCH森林火災自動預警系統，正常監測半徑10公里，安裝該系統每套需7.5萬歐元，而在勃蘭登堡州安裝需要120-130套，約1000萬歐元。 美國：護林飛機和紅外遙感火災預警飛機巡邏 美國利用“大地”衛星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉，探測地面上的高溫地區、濃煙地帶以及火災遺址。美國使用無人

4、駕駛林火預警飛機進行24小時監測，雖獲得了成功，但耗費了巨額資金。 加拿大：加拿大采用衛星巡回監測系統 加拿大采用從衛星上發射電磁射線檢測林區溫度，當檢測出某一林區局部溫度上升到150200，紅外線波長達3.7微米時，便是火災前兆，立即測定具體溫度，采取措施及時防火.同時，加拿大林區采用多架配備先進的直升飛機輪流監測森林火災，飛行費每小時需5000-6000加元。國外的技術有的雖然可靠，但需要借助高空衛星，且施工太復雜；有的技術方案基礎實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國森林資源監測的實際需要。 國內采用的監測方法 地面巡護 地面巡護，主要任務是宣傳群眾，控制人為火源，

5、深入了望臺觀測的死角進行巡邏。對來往人員及車輛，野外生產和生活用火進行檢查和監督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時，常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠山區，無法進行地面巡護，需用各種交通工具費用及人員工資費用，只能用視頻監測方法來彌補。瞭望臺監測 了望臺監測，是通過了望臺來觀測林火的發生，確定火災發生的地點，報告火情，它的優點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足：是無生活條件的偏遠林區不能設了望臺；它的觀察效果受地形地勢的限制，覆蓋面小，有死角和空白，觀察不到，對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察；雷電天氣無法上塔觀察；了望是一種依靠

6、了望員的經驗來觀測的方法，準確率低，誤差大。另外了望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。航空巡護 航空巡護，是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發展能做到全面觀察，可及時采取有效措施。但也存在著不足：夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛，同時巡視受航線、時間的限制，而且觀察范圍小，只能一天一次對某一林區進行觀察，如錯過觀察時機，當日的森林火災也觀察不到，容易釀成大災，固定飛行費用2000元/小時，成本高，租用飛機費用昂貴，飛行費用嚴重不足，這就需要用定點視頻監測來彌補其不足。衛星遙感 衛星遙感，利用極軌氣象衛星、陸地資源衛星、地

7、球靜止衛星、低軌衛星探測林火。能夠發現熱點，監測火場蔓延的情況、及時提供火場信息，用遙感手段制作森林火險預報，用衛星數字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數據快、能得到連續性資料，反映火的動態變化，而且收集資料不受地形條件的影響，影像真切。存在的不足：NOAA-AVHRR準確率低，需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實，尤其是交通不便的地方，火情核實十分重要。當熱點達到3個像素時，火已基本成災。1.3 系統選型分析 目前，我國森林林區火險監控預警的方式主要有衛星林火監測、人工監測、遠程林火視頻監測、森林火災智能遠程監測四種方式。在衛星監測方面，我國目前建有四個衛星林火監測地面站，分別是國

8、家林業局衛星監測中心、西北衛星監測分中心、東北衛星監測分中心和西南衛星監測分中心，適用于對我國全境的林火監測，對于較大的森林火災具有很好的監測效果，但對于面積較小的火災以及天空有云霧遮擋等情況則無法監測。人工監測是最普遍的林火監測方式，我區普遍采用的就是人工監測形式，林區建有林火監測了望塔，監測人員在了望塔上對周邊森林進行觀察，發現火情后通過電話、電臺等通信方式報告火情。人工監測的不足是監測范圍小，防火人員勞動強度大，不能全天候進行林火監測。遠程林火視頻監測是近年來興起的一種林火監測方式。它主要運用視頻監控技術和網絡傳輸技術，通過安裝在不同位置的攝像機將山林的影像信息實時傳輸到森林防火指揮中心

9、。與衛星林火監測相比，遠程林火視頻監控監測具有火情發現速度快、大火小火都可以監測、不受天氣因素影響等優勢；與人工監測相比，遠程林火視頻監控監測具有監測范圍廣泛等優勢。森林火災智能遠程監測是在第三種方式的基礎上發展起來的森林火災智能監測方式。它主要運用視頻監控技術和網絡傳輸技術，GIS地理信息技術、3S技術、圖像智能識別技術等，通過安裝在不同位置的大型戶外攝像系統將林區的影像信息實時、清晰地傳輸到森林防火指揮中心、智能識別軟件自動分析處理，一旦發現煙、火等疑似警情，自動觸發報警并聯動相關單位。與第三種方式相比，森林火災智能遠程監測具有火情自動識別、響應速度快、晝夜都可以監測等優勢，并能有效降低監

10、控管理人員的勞動強度。目前XX省各大森林公園的人為活動很頻繁，森林防火任務相當繁重，因此開展林火遠程的智能監測系統工作相當適用。第2章 需求分析2.1 問題和形勢分析近幾年來隨著厄爾尼諾現象的出現，以氣溫持續偏高為主要特征的全球氣候異常狀況以及降水量的減少，我區森林火險的高危期和火災損失的嚴重期也呈逐年上升的趨勢，森林防火形勢十分嚴峻。究其原因：一是由于近幾年XX省林業工作開展順利，林區面積大量增加并且幾無大的森林火災的發生，現在林下植被和枯枝落葉越來越多，林下可燃物載量逐漸加大，發生森林火災的機會在不斷增加；二是目前XX省林區森林主要以桉林、松林為主，且多為幼中齡林，森林結構還豐富多樣，火災

11、自控能力低，易燃性較強；三是隨著XX省經濟的發展和人民生活水平的提高，從事林業經營活動顯著增多，林區內人員流動頻繁，游玩用火、上墳祭祖等帶來了大量的火災隱患，使火源的管理難度加大；四是在市場大環境下，動員群眾撲火困難不斷增加；五是相對于其他省市和其他行業XX省目前的森林火災預警撲救綜合機制尚未健全，指揮決策信息化能力有待進一步提高，各區基礎設施建設水平不平衡等。2.2 項目建設現狀分析雖然經過多年的森林防火基礎建設，我區的森林防火發展中仍然存在一些不容忽視的突出問題。特別是針對森林防火的具體工作，面臨著如何提高火險等級預測、火災損失評估、火災日常管理、火災遙感監測等方面的科學化和信息化的決策分

12、析水平；在加強防火期間林區的日常檢查和管理工作的同時,如何采用先進的現代信息技術, 建立高效、可靠、實用的林火監控監測預警系統；火災一旦發生, 如何能夠迅速查明火情,分析火勢,科學的制定滅火方案和調度現場滅火力等。以上問題的解決都將融合在林火監控監測預警指揮通信系統建設之中，該系統集網絡信息、衛星遙感與通信、多媒體指揮中心、微波通信、視頻傳輸、信息安全、軟件開發等多種技術于一體，以更好地為建設綠色XX省這個總體目標服務。2.3 項目建設條件分析地理位置及自然條件分析項目建設地點位于XX省轄區內。東經?°?'至?°?'，北緯?°?'至?

13、76;?'，地處?，森林總面積?萬公頃，處于南亞熱帶季風氣候帶,地帶性植被為季風常綠闊葉林,具有物種豐富,結構復雜,森林景觀多樣等典型特征.XX省全境地勢東南高，西北低，大部分為低丘陵地，間以平緩的臺地。據2005年森林資源二類資源調查統計數據,林業用地面積7hm2,其中,有林地面積為hm2,疏林地hm2,灌木林地hm2,未成林地 hm2,無林地面積 hm2,苗圃地面積為 hm2.按林種分,生態公益林面積hm2,占林業用地面積的?%,其生態功能等級類型hm2,占?%;類型? hm2,占?%;類型? hm2,占?%;類型hm2,占?%.社會經濟及林業發展狀況分析XX省成立?多年來，XX省

14、人民在黨中央、國務院、省委、省政府的正確領導下，以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導，認真落實科學發展觀，國民經濟和社會發展取得了很大的成就，僅2006年全區GDP生產總值即達到?億元，人均GDP達到?美元，各項社會事業取得新進步，人民生活環境質量進一步提升。林業方面在歷屆省委、省政府的正確領導下，在全區人民和林業系統干部職工的努力下，XX省林業建設取得了巨大成就，并且隨著以生態風景林、森林公園和自然保護區、濕地及沿海防護林、綠色通道為主的林業生態建設進程的推進，城市林業建設進入了快速發展階段。目前XX省林木覆蓋率達到?%，人均?m2。在森林火災方面，自?年至?年年全區沒有發生大的森林火災

15、和人員傷亡事故，森林火災受害率為?，控制在省控指標?以下。業務功能、流程和業務量需求分析A) 業務功能分析XX省林火監控監測預警指揮通信系統作為XX省森林防火工作的基礎支撐，應滿足日常值守和處置森林火災突發事件的需要，林火監控監測預警指揮通信的業務分為常態日常工作業務和非常態應急業務。常態業務指沒有發生森林火災時的日常工作管理業務，主要是預防和應急準備工作，包括防火值班、林火監測與預警、平臺建設、防火預案管理、火險預報、防火報表等；而非常態應急業務則反映了突發森林火災時的業務，涉及火情的監測、火災撲救指揮、火災的評估與重建等過程，包括突發森林火災時的應急值班、火情蔓延監測、分析研判、職能輔助決

16、策、指揮調度、資源保障、火災評估等業務。 XX省林火監控監測預警指揮通信系統業務構成2.4 系統功能需求1、 關于林火、煙霧、定位系統監控的林區圖像清晰可辯，能夠在第一時間智能識別林火。系統能夠精確定位火點位置，并能自動報警。2、 關于火情推演能夠根據當前火點的位置、風向、溫度、濕度、地表溫度、植被等信息動態推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，為撲火指揮提供科學的決策依據。3、 關于撲火預案報警后一旦火情確認，指揮撲救人員可通過大屏幕實時查看現場實時視頻，同時能通過系統輔助，結合現場實際情況，產生一套切實可行的撲火方案，可以聯動相關的單位、人員以及撲火物資，得出撲救具體措施和最佳路線方案的切

17、實可行的預案。4、 關于災后評估林火發生后，系統能對受災面積、災害損失做出相對準確的評估。甚至能對災后重建提供輔助決策的數據。5、 關于GIS地圖二維地圖與三維電子地圖聯動，管理人員可任意切換。地圖顯示可任意放大縮小，支持鷹眼。6、 關于專題繪圖林業管理工作人員可通過本系統的GIS地圖進行專題繪圖，專題遵循國家標準，涉及森林資源、地形地貌、防火力量、社會資源等幾個大類，具體類別以最后提交的需求為準。7、 關于數據存儲前端設備7×24不間斷攝像，在前端的上一級保證最低XX天錄像回放。報警圖像上傳至區縣和省市中心備份存儲，區縣中心保證最低XX天錄像回放，省市中心保證最低XX天錄像回放。管

18、理數據的存儲要求安全保密，數據庫的配置能滿足系統運行。8、 關于日常辦公林業防火管理工作人員可通過本系統進行日常防火工作的自動化辦公，并能根據相應權限對系統信息進行管理和維護。2.5 環境分析9、 關于前端設備與自然環境本工程所處自然環境隨季節、晝夜、氣候的變化而復雜多變，不同季節、晝夜之間溫差變化大，且常伴雨雪，時有雷雨大風。要求前端設備具有恒溫功能，并能有效防雨防雷。10、 關于供電本工程所轄范圍區域廣，野外架線成本高、施工難維護難。希望能提供一種供電方式，能保證前端設備全年無間斷可靠運行。11、 關于網絡林區所轄區域廣，野外架線成本高、施工難維護難。需要提供一套可行的網絡方案，能保證基站

19、與監控中心之間，監控中心與區縣監控中心、省市監控中心之間的帶寬能保證數據流傳輸流暢。12、 關于林區設備防盜前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，林區的前端設備需要利用現有監控系統設置防盜功能。2.6 建設目標森林防火聯網智能監控系統的建設，是XX市林業局森林防火工作革命升級的重要工作，工程建設應滿足以下幾個要求：1、 投資省：工程建設應充分考慮設備選型的性價比，同時不能犧牲設備和系統的先進性，保證系統在一段時間內不落伍。2、 建設快：一旦合同簽訂，從方案設計、到工程施工都能按期(?)完成。3、 功能全：系統建設能滿足甲方的功能需求。4、 安全性：系統的設計建設能充分考慮復雜多變的地理和氣候

20、因素，防雷技術可靠，防盜方法可行。5、 穩定性：系統能滿足7×24無間斷工作，無論是前端設備，還是整個系統，都能穩定運行。6、 擴展性：系統具有可擴展性，系統具有升級功能，適合森林防火防護監控系統的發展要求。7、 易用性：要求系統的操作簡單，界面清晰，流程合乎行業習慣，易學易用，并能提供在線幫助和技術支持。最好具備一鍵開機功能。2.7 需求綜述XX省林火監控監測預警指揮通信系統建設是XX省實施“加快?林業發展”戰略的重要組成部分；是全面提升XX省森林防火的現代化管理水平、促進城市林業建設和森林防火信息化建設實現可持續發展和跨越式發展的積極手段；是加速XX省森林防火宏觀決策科學化、監測

21、預警智能化、指揮通信現代化推進XX省經濟發展，全面構建和諧XX省、效益XX省的有效保障。XX省林火監控監測預警指揮通信系統采用當前先進、成熟的技術，在充分參考我國其他省市森林火災監控監測預警以及應急指揮的各種手段下，同時結合XX省的自然情況和市森林防火工作實際情況，以較少的投資，實現了市森林火災的自動監控、火險預警、信息通信和應急指揮等，極大地消除森林火災的監控盲區，大大縮短發現火災的時間，并能在必要時為森林火災的撲救指揮提供強大的通信支持和輔助決策服務，為有效遏制森林火災的發生、提高綜合防控能力、改善防火基礎設施、完善防火信息標準化體系、加大森林防火工作的科技含量打下良好的基礎。通過認真研究

22、和論證，本項目建設基礎條件較好，組織保障有力，建設方案和技術路線可行，建設規模適宜，資金投入適當，后期運行費用少，生態效益和社會效益巨大。對及時發現火情、傳遞信息、迅速展開撲救，將森林火災降到最低限度，有效控制森林火災的蔓延和損害，使國家和人民生命財產免受損失具有十分重要的意義和作用，是促進XX省森林防火事業向現代化、信息化、標準化邁進的有力保證。同時，該系統的建設關系到森林資源可持續發展，有利于構建和諧XX省、效益XX省以及推動當地經濟的穩定和發展。XX省森林防火智能監測系統，是一套將智能監控、資源管理、應急預案、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，整合了地理信息(GIS)、大型集中監控技

23、術、智能圖像識別技術、無線通訊傳輸技術的綜合性森林防火聯網智能監控系統，它將單一的森林防火系統提升到數字林業的綜合管理高度。第3章 系統設計3.2 設計原則我們在設計方案時以XXXX的實際情況出發，以森林防火監控指揮系統結構配置的合理性、科學性和經濟性為原則，同時嚴格掌握以下原則進行設計：1.規范性原則本系統是一個嚴謹的綜合性系統，在系統的設計與施工過程中應嚴格執行各方面的標準與規范，并遵從各項技術規定，做好系統的標準化設計與施工。各配套設備的性能和技術要求穩定可靠，所有的器材應符合國家標準和行業規范。2.先進性原則無論是軟件配置，還是硬件選型，力求做到技術先進，安全可靠防范嚴密。 3.兼容性

24、原則即系統設計合理，無論是硬件的匹配，還是系統與特定環境的適應性，都要求有很好的兼容性。硬件方面，要求將來系統升級時對既有硬件設備能上下兼容，節省投資。4.前瞻性原則即系統的設計能充分考慮森林防火監控指揮系統的發展需要，能充分適應科技的快速進步，對系統的擴展性預留可持續發展的接口和技術空間。5.易用性原則系統在設計時能充分考慮林業系統的行業特點和管理人員的操作習慣，運行過程簡單易行，人工操作易學易用，監控管理快捷高效，應急指揮科學可行，災后評估快速準確。能做到開機即可工作，通電即可運行的程度。第4章 工程概況4.1 項目建設背景森林是陸地生態系統的主體，是人類賴以生存的物質基礎，是人類的寶貴財

25、富，保護好森林就是保護好人類自己。4.2 項目建設的必要性開展XX省林火監控監測預警指揮通信系統建設工作，是保護XX省森林資源的需要，目前XX省轄屬的各大森林公園、自然保護區及林區的植被物種豐富，特有物種很多，群落結構穩定，自然景觀優美，其生態及旅游效應十分明顯，必須嚴防森林火災的發生。一旦發生，應及時組織撲滅，嚴禁造成重大損失。為此，建立XX省林火監控監測預警指揮通信系統勢在必行。4.3 多層級多元式聯網監控管理平臺本系統的結構設計強化“智能監控”和“遠程集中控制”，對煙火及信息流的管理，做到對異常事件處理過程的實時查看，并能做到如同親臨現場的指揮效果，有利于提高處理林火等森林異常事件的效率

26、。 從上圖可以看出，本系統是一個多層級二元式的聯網監控管理平臺，在這個平臺的統一管理之下，所有林業局下屬的組織結構、設備（監控設備、報警設備、傳輸存儲設備、外部設備）、主機、系統等所有的被管理對象被整合為一個有機體，協同一致地高效運行。處于第1層的XX省林業局監控指揮中心是本次工程的核心，處在第2層的是各地/市/州林業局監控管理中心，處在第3層的是各區縣林業局監控管理中心，處在第4層的是各大型林區或國營林場，而前端基站和相關設備則可根據不同林區的實際情況進行設置。注：處于第0層的國家林業避監控指揮中心不屬于本次工程的范疇，考慮到未來發展的需要，在第1層預留了向上擴展的接口。 4.4 系統功能通

27、過系統建設，本系統具有以下主要功能：1.監控指揮屏幕墻可以實時顯示前端采集點的圖像。圖像中同時包括相關數字信息如坐標,時間等；2.數字圖像可以通過微波通訊和計算機網絡實現遠程傳輸；3.所有視頻圖像進行全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；4.采用林火精確定位技術，具有預置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能；電動三可變長焦距鏡頭配備遠程可控濾色片低照度高清晰攝像機；5.通過現有設置的監測點,實現整個林區監視范圍的全覆蓋；6.系統安全性高，采用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統安全可靠；7.查詢：采用時間流設計，可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索；8.微波傳輸

28、模式，方便與其他防火中心及其他森林防火管理相關部門連接；9.防盜告警，在監控點裝置紅外探頭，有盜竊入侵時監控中心告警，保護用戶投資，或將損失降低；10.火情識別報警：當監控攝像機撲捉到林火時，系統具有的火情識別功能，可及時告警并聯動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發現火情及火點位置；11. GIS管理系統：以電子地圖為基礎,實現地圖基本操作功能,實現對森林火災的分析預報,森林防火工作的動態管理，為防火提供直觀的規劃和決策支持。12.火災定位：利用前端采集系統中的數字云臺，在地理信息系統里將每一個監控點進行地址編碼，同時將每一個監控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統一旦接收到

29、特定編碼的數字云臺回傳的位置數據，通過建立特定的位置轉換數學模型，實現定位功能。同時，系統具備實現人工定位功能。13.輔助決策功能：GIS信息系統提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。14.電源系統：電源供給在全天候的環境下,保證系統不間斷供電；15.防雷接地系統：系統要有安全的防雷接地保障措施,確保系統能夠安全運行；16.系統配置設備網絡管理系統，實現對各類設備的綜合網絡管理。第5章 技術方案綜述5.1 主要業務功能根據甲方提供的需求，經過分析，我們按照林業管理的工作流程對功能需求作了如下流水形的功能展示，以方便你更

30、加直觀地了解本方案。 1、非防火期信息日常管理：包括信息錄入與查詢、報表制作、統計分析、專題制圖等。防火設施規劃：對監控臺站的位置進行優化，保證其監測網的監視覆蓋范圍完整。也可對林區防火設施和撲火隊伍進行規劃，合理配置森林防火資源。林火撲救決策訓練：通過向指揮者提供各種圖文資料，使其能針對各種模擬火場制定撲救方案。2、防火期防火準備：接收氣象部門的火險天氣預報與火險等級預測結果，及時做好防火準備。防火準備輔助決策：根據各地區的火險天氣預報和火險等級預報，為各地分別提供各自不同的火災預防措施、火源管理措施、撲火隊伍戰備措施等輔助決策意見。3、林火發生時林火行為預測：林火一旦發生，系統可迅速向決策

31、者提供林火區位、蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火行為數據。撲火輔助決策：根據林火發生地的動態信息，利用本系統的虛擬演示實現對撲火工作的復雜指揮。4、林火發生后災后評估：林火發生后，可利用本系統對受災面積、災害損失做出相對準確的評估。災后重建輔助決策：利用資源管理系統對災后重建提供輔助決策的依據。5.2 系統特色1、核心技術、國內領先海普人憑借自身雄厚的科研實力，以及對高新技術的探索與追求，本系統實現計算機網絡技術、海量數據處理技術、時態空間數據庫技術、面向對象的GIS技術、3S結合技術（GIS、GPS、RS）、多媒體技術等有機結合，使林業管理與防火工作數字化、網絡化、可視化和智能化。

32、2、功能強大、行業特性鮮明本系統使智能監控、資源管理、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，功能強大。各種林業專題信息采用林業局發布的標準，使林業系統的相關應用與高新科技完美結合。為林業信息共享提供堅實的基礎。3、擴展靈活，上下兼容以管理對象和業務處理為核心，采用多層構架和插件技術，系統具有很高的可維護性和可擴展性。無論是功能模塊的擴充和裁剪，還是應用范圍的擴展，本系統優越的開放性、靈活性，可以方便地移植到其它環境中，在全國林業管理中做到上下兼容。我們還根據行業發展需要，為生態環境控制、森林病蟲害監測、野生動物保護等模塊提供擴展空間。4、穩定運行、安全可靠超強的抗病毒侵擾能力，系統具有完善的安

33、全保密措施，防止機密資料的丟失和各種越權訪問。高效和快速的數據傳輸與處理, 在海量的矢量數據和影像數據訪問上，能達到TB級的處理標準。較高的可靠性與穩定性，有故障自診斷、自恢復能力。5、以人為本，易學易用軟件界面友好，簡潔美觀，操作流程清晰，配備在線幫助、圖形和聲音支持，系統操作易學、易用。本軟件結構清晰，登錄時隨用戶權限自動分配操作模塊，去除多余菜單，軟件操作即學即會。在林火發生時，本軟件可演示著火區域，并根據動態信息推演火災蔓延趨勢，實時播放火點視頻，動態生成輔助決策預案，整個過程圖形化演示，為科學決策提供直觀依據。5.3 用戶界面為了方便用戶使用，森林衛士365的所有軟件界面均使用圖形化

34、界面，操作流程清晰，軟件界面美觀簡潔。5.4 技術簡介從下圖我們可以看出，構成本系統的三個核心應用為“智能煙火圖像識別”、“煙火定位”“火情蔓延趨勢推演”，本系統無縫整合計算機網絡技術、海量數據處理技術、智能圖像識別技術、時態空間數據庫技術、面向對象的GIS技術、3S結合技術、多媒體技術等相關技術，使林業管理與防火工作數字化、網絡化、可視化和智能化。 管理高度提升、森林防火完全解決方案本系統將智能監控、資源管理、應急預案、指揮撲救、災后評估等功能模塊無縫融合，把單一的森林防火系統提升到數字林業的綜合系統。并根據行業發展需要，為森林資源、生態環境、森林病蟲害監測、野生動物保護等模塊提供擴展空間。

35、系統可以建立防火業務管理模塊，實現防火部門網上辦公，達到日常工作管理的信息化。系統包括包括最新信息、文獻管理、報表管理、調度值班、規劃投資、裝備管理、收文管理、信息專遞、個人辦公等。充分發揮信息系統的資源優勢，建立高質量、高效率的管理信息網絡，為領導決策和機關辦公提供服務，實現信息資源化、傳輸網絡化、決策科學化。GIS地圖GIS(Geographic Information Systems,地理信息系統)是多種學科交叉的產物，它以地理空間為基礎，采用地理模型分析方法，實施提供多種空間和動態的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統。其基本功能是將表格型數據（無論它來自數據庫,電

36、子表格文件或直接在程序中輸入）轉換為地理圖形顯示，然后對顯示結果瀏覽，操作和分析。其顯示范圍可以從洲際地圖到非常詳細的林區地圖，現實對象包括人口，建筑分布，林區線路以及其他與森林防火相關的內容。本系統提供三種地圖檢索方式（按經緯度檢索、按地名檢索和按圖幅號檢索），方便地圖的管理及查詢。用戶可以指定所要檢索的圖種/圖層，查詢結果自動調整為適合的比例尺顯示。本系統支持兩種地圖顯示方式，即三維地圖和二維地圖。 無論是二維地圖，還是三維地圖，都具有基礎矢量地圖的特性。基礎矢量地圖的制圖符號、熱點圖的制圖符號、標繪成果圖&態勢圖的制圖符號顯示及配色方案控制，均參照中華人民共和國地圖符號標準中對各

37、比例尺地圖的相應規定執行。本系統利用1：50000地形圖進行數字化處理生成電子地圖，并依據實際使用情況分層制作。在圖層的控制方面，系統支持圖層順序調度，圖層疊放順序控制，圖層的可見性控制（具有放大、縮小、平移、全屏功能）。在地圖右下角配置鷹眼圖，可以直觀地了解當前屏幕地圖的具體位置。在地理信息系統上，可以對撲救林火進行宏觀調控，指揮整個撲火的行動，同時在地圖上進行撲火行動標繪，對火情態勢進行跟蹤，為火場撲救提供輔助決策。根據不同需要，GIS對數據庫資料進行統計分析，生成各類專題圖，實現資源管理信息化。通過地理信息系統，可以在電子地圖上數字化顯示監測地區林場的歸屬，林區面積，種植林種、樹徑、樹高

38、、樹齡，方便林區部門領導直觀的了解林區概況。 此外，利用地理信息系統，還可以進行火災發生地形地勢分析、緩沖區分析、可視域分析、最短路徑分析等。林火智能識別由于森林防火監控系統安裝在林區的山上，山區經常濃霧彌漫，普通的鏡頭無法達到正常的監控效果。本系統使用的鏡頭內置轉盤使濾色片中心始終與主光軸保持一致，并且支持遠程切換濾色片從而達到透霧成像功能。本系統采用德國的多柵格透霧成像技術，使用特制多柵格濾光鏡頭，解決了山區霧大，成像難的問題。通過動態采集將實時視頻信息轉換成指定圖像后，根據火焰煙霧的行為特征，如顏色、顏色分布、形狀、輪廓、紋理等，利用森林背景圖像與火災、煙霧圖像在光譜特征、空間幾何特征上

39、的差異，運用圖像處理方法和復雜的識別算法，進行精確的智能圖像分析。一旦判斷林區圖像上具有疑似火點，自動觸發報警。林火精確定位林火精確定位通過三維目標定位方式，可以精確定位目標的地理位置。監測到林區出現疑似火情后，根據前端攝像系統的絕對三維（緯度，經度，相對高程），前端攝像系統拍攝該疑似火情時的相對三維（云臺的水平轉角，云臺的垂直夾角，鏡頭的焦距），結合GIS地理信息系統，精確測算出目標的具體位置。同時，系統具備實現人工定位功能。云臺預置位林區前端監控設備所處環境各不相同，監控監測的范圍千差萬別。即便是同一基站監控的區域，地理自然環境、距離、光線等因素區別較大，視頻圖像的差別也相當大。為了使監控

40、范圍能覆蓋林區，使各區域的視頻圖像都能達到清晰可辯的水平，我們需要對云臺參數進行預設置。比如，當攝像機水平旋轉至某一角度時，需要云臺下俯15°，鏡頭變焦為12X；當攝像機水平旋轉至另一角度時，需要云臺下俯20°，鏡頭變焦為8X。那我們可以通過后臺管理系統對云臺運行的相關參數進行預設置，設置好的預置位可以保存在云臺解碼器上，當前端設備不間斷工作時，就可以按照設置好的參數運行。注：前端的云臺的水平旋轉范圍可達355°，垂直旋轉可達±45°。火情蔓延趨勢推演根據火險等級預報和火行為分析模型，結合當前火點的位置、風向、溫度、濕度、地表溫度、植被等信息動

41、態推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，操作人員可以將多次標繪的火場態勢圖按時間順序排列，有連續播放功能，在給定動態獲取的相關參數后，進行火行為模擬分析，能夠模擬未來時間段火場蔓延結果，預測火情發展態勢，為撲火指揮提供科學的決策依據。防雷防雷包括兩大方面：1、前端監控點防雷；2、監控中心防雷。詳見防雷接地無線傳輸無線傳輸系統的功能是連接前端監控點和監控中心，將前端監控點的音視頻信號傳到監控中心，將監控中心的控制信號傳輸給前端監控點，以實現遠程管理。無線傳輸系統有很多的優點：帶寬較高、建設周期短；一次性投資、建設簡便、組網靈活、易于維護、管理，設備可重復利用。詳見無線傳輸太陽能和風能組合供電解決

42、了以往因林區野外架線難、維護更難的難題，防止因野外架線，出現斷線、打火而誘發新的火情隱患，本系統將太陽能、風能轉換成電能，對UPS蓄電池充電，蓄電池向設備供電，保證前端設備的穩定運行。采用太陽能、風能組合供電，可以保證前端設備在不同的地理環境和不同氣候條件下，也能全天候不間斷工作。 火情短信發布平臺為了讓林區防火相關部門能在第一時間內得到火情信息，我們通過手機發布平臺將火點的相關信息，如經緯度，地理方位，起火時間等信息以短信的形式放送給林區防火領導，及時組織撲救林火，最大程度減少經濟損失。前端設備能適應惡劣的自然環境前端設備置身野外，自然環境隨季節、晝夜、氣候的變化而復雜多變，海普自行研發的基

43、站控制箱，整合了前端基站重要的設備，良好的散熱功能和加溫系統能保證箱體內處于穩定的恒溫區，保證前端設備高效穩定運行。林區設備智能看護考慮到前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，利用現有的智能識別系統，在基站設計了“周界保護”功能。一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系統啟動，小型防盜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。第6章 系統構建6.1 系統結構設計本系統從物理環境的組成來說，由XX省林業局監控指揮中心、地/市/州林業局監控指揮中心、區縣林業局監控指揮中心、大型林區監控中心和林區前端設備等組成，并經由網絡聯結，

44、組成一個有機的整體。 注：具體的配置以實際需求為準6.2 XX省林業局監控指揮中心省市林業局監控指揮中心作為本工程的核心，它的構建如下圖所示：設備名稱 主要功能簡介 備注 計算機網絡監控系統 管理服務器 用于管理整個系統和所有設備 管理信息服務器 用于林業系統的日常辦公、信息發布 GIS服務器 用于矢量地圖的存儲、管理 數據庫服務器 用于用戶存儲、調用管理信息和數據 媒體服務器 用于用戶存儲、調用音視頻數據 集中控制系統 AV矩陣 用于指揮中心音視頻切換 RGB矩陣 用于指揮中心的計算機信號的切換 中央控制器主機及觸屏 用于指揮中心控制外圍設備的切換 信息輸出展示系統 數字矩陣 將視頻信號轉換

45、，輸出到電視墻 電視墻 實時動態顯示林區監控圖像、并可根據顯示方案切換顯示畫面。 LED 實時動態顯示火險等級、林區氣象等信息 數字會議擴聲系統 數字會議主機 用于指揮中心手拉手話筒控制 話筒 用于揚聲 指揮調度系統 調度服務器 各種調度指揮命令的交換和發布 調度機 電話排隊、調度 指揮座席 用于指揮長發布各種指揮信令 主要硬件組成主要功能1、遠程監視可遠程監視屬下所有林區前端基站上傳至本中心的視頻圖像，電視墻可根據需要設置顯示方案，實現圖像顯示組合和任意切換。2、視頻存儲對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。3、報警處理實行遠程7&#

46、215;24無間斷布防，系統可對各林區的硬盤錄像機進行報警設置，同時接收各林區發出的報警信號，GIS地圖上動態顯示相應的地理位置。一旦火情確認，第一時間聯動相關單位和人員。4、撲救指揮指揮中心可根據電視墻動態顯示的現場火情視頻、通過GIS地圖進行的智能火情推演，利用即有的網絡體系，聯動相關單位和人員，對全域范圍內的撲火工作進行復雜指揮。5、雙向語音對講本中心可與下屬區縣監控中心，各林區監控中心實現對講；可對前端基站實現單向對講，反向監聽。6、報警系統自檢報警系統能顯示故障地址和狀態（如線路中斷、硬盤錄像機死機、短信報警、傳感報警等）。7、智能檢索和回放本系統支持圖像智能檢索，管理者可根據時間、

47、網點、報警類型等條件搜索視頻圖像并回放。此外，系統也可對各網點按時間、操作員、操作類型進行日志查詢。8、用戶權限管理本系統具有多用戶權限管理功能，可以設置不同等級權限，不同權限的工作人員在不同的權限范圍內進行林業管理工作。9、視頻圖像傳輸策略本系統具備前端報警視頻圖像的實時上傳功能，遠程監控軟件具有網絡斷線后自動聯接功能，網絡帶寬擁堵時優先保證業務數據上傳的功能。6.3 地市州林業局監控指揮中心主要功能具有上級監控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與上級監控中心有所區別，對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，同時，對于林區（本林區沒有監控中心）各基站上傳至本中心的各路視頻圖像

48、實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。此外，本中心還具有以“參數設置”和“專題繪制、維護”兩個功能：1、參數設置系統可對各下屬所有機構和前端設備進行錄像機參數、攝像機參數、云臺參數、報警參數等進行遠程設置。2、專題繪制、維護可通過GIS地圖對下屬林區的林業資源、防火資源、自然資源、社會資源等進行專題繪制，并可對這些繪制進行更正。6.4 區縣林業局監控指揮中心主要功能具有上級監控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與上級監控中心有所區別，對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，同時，對于林區（本林區沒有監控中心）各基站上傳至本中心的各路視頻圖像實時集中存儲，視頻數

49、據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。此外，本中心還具有以“參數設置”和“專題繪制、維護”兩個功能：1、參數設置系統可對各下屬所有機構和前端設備進行錄像機參數、攝像機參數、云臺參數、報警參數等進行遠程設置。2、專題繪制、維護可通過GIS地圖對下屬林區的林業資源、防火資源、自然資源、社會資源等進行專題繪制，并可對這些繪制進行更正。6.5 大型林區監控中心主要功能具有上級監控中心所具有的所有功能，在視頻存儲方面與上級監控中心有所區別，對于各基站上傳至本中心的“報警”視頻圖像實時集中存儲，視頻數據存儲滿足90天圖像回放的最低要求。6.6 林區前端設備主要硬件組成設備名稱 主要功能簡介 備注 前端基站

50、基塔 用于安裝前端監控設備 供電設備 采用太陽能、風能組合供電，UPS電源蓄電，保證72小時供電。 智能控制箱 整合了前端主要控制設備，集成于定制恒溫機箱內。 視頻編碼器 視頻編碼設備將模擬視頻按照H264或Done標準編碼，編碼轉換后適合在網上傳輸。 數字云臺 用于控制攝像機工作狀態，可設置云臺預置位、也可實現云臺精確定位。 采用安全電壓供電方式（24VDC） 攝像機 捕獲監控區域的圖像，相機具有長焦、變焦、夜視等功能。 配透霧鏡頭 煙火識別智能處理器 煙火智能識別軟件嵌入式設計，前置到基站前端，置于基站控制箱內。 智能圖像處理器 根據安保攝像機動態攝像的圖像，設置周界保護、物品丟失等報警類

51、型，確保前端基站的設備安全 野外防護罩 具有自動恒溫裝置，具有防曬、防雨、防凍、防霧、防腐蝕的特點，可在惡劣的環境下工作。 微波發射器 發送前端設備采集的視頻、參數等相關信息返回監控中心。 微波中繼器 用于傳輸距離較遠時的信號中繼。 主要功能1、林區視頻、參數采集通過前端基站的數字云臺控制長焦攝像機，攝像機可水平360°、垂直75°掃描監控區域，并通過視頻采集卡編輯后，交由微波發射器傳輸回監控中心。2、煙火智能識別煙火智能識別軟件嵌入式設計，前置到基站前端，置于基站控制箱內。3、物品看護考慮到前端設備大多數安裝在無人值守的密林深處，在安保攝像機后端安裝一個智能識別處理器，根

52、據安保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。4、單向語音對講、反向監聽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。5、氣象數據采集采用漢字和圖文方式顯示，即漢字方式顯示：實時測量值、測量平均值、測量極值、時鐘等等數據，它具有很高的顯示直觀性。圖文方式顯示實時測量值、測量平均值等連續曲線，它直觀地顯示出測量值的變化趨勢。6.7 網絡本系統由市林業局監控指揮中心、

53、區縣林業局監控指揮中心、大型林區監控中心和林區前端設備等組成，經由網絡聯結為一個有機的整體。本系統具有特殊的地理環境，網絡由專網和無線網絡（微波）組成。專網為了保證網絡的高速穩定運行，同時考慮到音視頻傳輸的特殊需要，各級監控中心之間采用Internet專網連接。專網的帶寬根據實際需要而定，從2M-10M不等。無線傳輸無線傳輸系統的功能是連接前端監控點和監控中心，將前端監控點的視音頻信號傳到監控中心，將監控中心的控制信號傳輸給前端監控點，以實現遠程管理。無線傳輸系統有很多的優點：帶寬較高、建設周期短；一次性投資、建設簡便、組網靈活、易于維護、管理，設備可重復利用。無線傳輸系統可以采用點對點或者點對多點的傳輸方式。如果前端監控點數量較少，而且分布非常零散，可以采用點對點的無線傳輸方式