林区防火的原因和建设森林防火视频监控工程设计

林业承担着森林资源培育、管护及保护生物多样性、维护森林景观、森林文化遗产和提供多种森林产品的任务。在新的定位下，肩负着保护生态环境、促进经济发展的双重使命。所以，防止森林火灾，最大限度地保护森林资源的安全，加强该地区森林防火远程智能视频监控工程建设就显得尤为重要。

一、森林火灾预防的原因

1. 高危区内气候干旱严重，森林火险等级居高不下

部分森林地区降雨量少，植被和地表异常干旱, 地貌多山高林密坡陡，是雷击火高发区，部分地区呈典型寒温带大陆性季风气候，冬季漫长、夏季短暂，春秋近乎相连，年降水量少，春秋两季气温变化急骤，过渡明显，为森林火险提供了促燃助燃条件，在每年春秋两季防火期间处于季风气候交替期，气候干旱、少雨，多大风天。春秋两季极易发生森林火灾，这些是引发森林火灾的气象因素。

2.森林可燃物载量大、极易发生森林火灾

部分地区的过熟林伐区都经过了多次采伐，林区内枯枝倒木、站杆和伐区剩余物逐年积累，火烧迹地内杂草丛生，倒木纵横，可燃物载量高，火险隐患极大，为发生大面积创森林火灾造了条件。火险程度很高，极易发生林火，一旦发生火灾扑救十分困难。。

3.森林火灾突发性强、发展迅速、强度大

春、秋两防期间如遇高温、干旱、大风极端天气，火烧迹地内发生火灾，几个小时内火场可发展到上千公顷，其发展速度之快可见一斑。由于春季连续干旱，在大风和少雨天气作用下，发生的山火极易形成高强度的树冠火，扑火队员难以靠近火场，对森林资源和人身安全构成严重威胁。由于山火发生强度大、蔓延速度快，一些河流、公路以及防火隔离带失去了阻隔作用，从而进一步威胁人民的生命和财产安全。

4.道路网密度低、扑救火灾难

部分地区道路网密度低，扑火运兵车到达火场最近点之后还须徒步行走，有的火场需要几个小时才能到达，甚至需要一天的时间。另外扑火兵力不足，发生山火需要南北调动兵力，这就需要更多的时间,贻误扑火最佳时机，难以做到打早、打小、打了。

5.流动人员多，火源控制难度大

部分森林地区由于物产丰富，林下经济的发展，林内从事各类生产作业的人员与日俱增，每年约有流动人口数近千人，各种山产品采集、采探矿、营造林、种养植等野外作业点多面广，作业人员多，给火源管理工作造成很大困难。该地区一旦发生森林火灾,不仅给森林资源造成重大损失，也经常威胁林区居民的生命财产安全，打乱了林区的正常生产经营活动，给经济发展和社会稳定带来不利影响。

6.有利于高危区内珍贵物种的保护

部分森林地区的生态系统非常完整，具有植物群落多样、物种丰富的特点，完好地体现了生态系统的自然性。森林资源丰富，保护多种森林和湿地组成的复合生态系统的自然性、完整性和生物多样性，特别是保护珍稀濒危的野生动植物物种、基因及其自然生境。因此避免或减少森林火灾的发生是林区的一项重要工作，项目建设必将在森林防火预警监测工作中发挥非常重要的作用。

二、系统建设基本原则

（1）坚持预防为主、积极消灭、综合治理的原则。积极开展林火监控监测建设，进一步提高对森林防火工作的重视，力争在较短的时间内使项目区森林防火建设工作迈上新台阶。

（2）坚持有效性和可靠性兼顾的原则。作为林火监控监测预警重要特性，有效性和可靠性二者缺一不可，在进行项目建设过程中既要保证系统的可靠性，确保火情火险信息的传达万无一失，同时，也应该在保证可靠性的基础上力争提高系统的效率，争取做到信息传达快捷高效，节约人力和时间。

（3）坚持因地制宜、结合实际、突出重点，量力而行的原则。根据项目区自然地理条件、社会经济条件、原有设施设备状况以及人员素质等因素具体确定相应的建设规模，坚持具体情况具体分析，避免盲目建设造成大量设备闲置及资金浪费等情况的发生。

（4）坚持科学技术优先，实现林火监控监测预警指挥现代化的原则。充分利用当前高速发展的通信科技，加快各种新技术的应用进程，建立更加科学高效的森林防火体系。同时，加强学习交流和建立培训制度，有针对性的组织相关人员的观摩、研讨，相互学习，提高系统管理人员的业务素质，从而提高系统的维护和保养能力。

4.2.2 实施原则

（1）技术先进性原则。当今科学技术发展迅速，新技术、新产品层出不穷，所以，该项目的建设将系统和设备的技术先进性放在非常重要的地位：

①采用先进的技术设计方案。以模块化、开放式、集散分布式来主导系统设计和开发，全面满足作为“性能可靠、快捷高效”的一个森林防火系统的要求。

②使系统具有充分的扩展能力，为未来监控监测预警与森林防火系统发展的需要留有充分的余地，尽最大可能在规模上满足将来相当长的时间内的扩充需要。

③注重系统技术上的前瞻性，确保系统能在未来较长的年限内充分发挥其功能，为森林防火监控监测预警及森林防火系统现代化的运作提供可靠的保障。

（2）稳定可靠性原则。稳定可靠性是系统设计中的关键。为此应主要考虑以下几点：

①严格遵循国内有关标准，充分考虑技术和设备的成熟性。

②采取模块化、集散型、分布式系统构造和控制方式，从系统设计的结构形式和控制方式的角度来提高系统整体的可靠性。

③充分考虑系统自身运行的安全、信息传递的安全和保密性，确保有关数据的安全。

（3）开放性原则。开放性是系统集成的关键因素，根据国际信息技术发展的潮流，集成系统设计必须遵循“开放式”的原则。即是要求解决不同系统和产品之间的接口和协议的标准化和兼容性，以保证它们之间具备“互操作性”。

①在系统设计和设备选型上采用开放的技术标准，避免系统互联或扩展的障碍。

②采用标准化的设计，选择标准化的产品，便于备件储备和互换。

③充分考虑系统及其设备的兼容性。系统和设备在横向上应具备广泛的兼容性，一方面能兼容多种主流品牌、协议、厂家的不同或相同的设备，便于广泛利用先进的技术和设备进行系统扩充和升级，另一方面能在通讯协议上广泛兼容相关的电子系统，以便所有系统无缝地集成为一个先进的一体化系统。在纵向上要能兼容各类新老技术和设备，为系统的正常运行和维护打下良好基础。

（4）操作简单性原则。只有方便的系统才是实用的系统，才能提高工作效率，实现系统的功能目标，降低人力成本和维护成本。

①在确保系统高性能、高质量的基础上，在系统结构上采用方便性设计，着重系统的智能化和自动化。

②系统及其设备要易学易用，真正做到学用方便、使用方便、维护方便。

（5）功能适用性原则。稳定可靠性、先进性与操作简单性往往难以调和，可靠不一定方便，先进意味着价高，面对相互有一定程度矛盾的目标，应以是否适用于项目区林火监控监测预警及森林防火系统做最后取舍。

三、系统概述

森林防火视频监控预警系统是利用当今成熟的电视监控、数字视频、网络传输、多媒体等技术，并结合GIS平台开发的集报警、监控、定位、三维可视化为一体的系统。该系统综合运用先进的现代通信技术、计算机网络技术、地理信息技术、图像识别技术、大数据技术、多条带全景拼接技术、语音控制技术、基于RTMP的视频发布技术遥感技术,为新时期森林防火安全防范提供的全面解决方案。系统为用户提供了全面、专业、完善的监控功能，支持集成监控和分布式监控，支持单点单域部署和分布式多级多域部署。用户的关注重点仅仅需要放在其自身的业务定位与部署规划上，无需在系统的具体功能规划和设计上投入更多的精力即可建设好一个专业、完善、实用的分布式集中功能的超大规模多级多域林火监测系统。系统不仅拥有火险预警、火情监测等基本功能，还针对所有功能进行细化以及提供许多实用功能。

结合林业局的实际情况，根据当地气候、物候、地形、森林类型、火源情况等综合条件建设森林防火视频监控预警系统，应用现代信息技术，采用先进设备，加快森林防火监控系统建设，实行自动化决策和信息化管理。

项目设计行业标准《森林防火视频监控系统技术规范》要求，前端监控设备采用球形转台，具有360°连续巡航模式，烟火识别引擎，自动发现火情，自动定位火点，和地理信息系统联动，误报率低，巡航时间短，寿命长。建设从总体上可以分为前端智能监测系统、网络传输、后端核心业务平台三个部分。前端系统主要是视频监控系统、防盗监控系统、智能识别系统等；网络传输主要是采用无线微波传输和租赁运营商线路等将前端采集的信息传送到后端平台；核心业务平台主要是监测与应急指挥系统、地理信息系统、流媒体、火情报警信息发布平台。

四、建设方案

1、核心业务平台

部署基础GIS服务、数据库软件等平台基础服务，部署森林防火监测与应急指挥系统，地理信息系统，管理系统并实现多级管理，系统功能包括火源定位管理、监控预警、应急预案、应急指挥、森林防火物资管理、防火档案管理、地理信息系统、管理信息维护在内的业务系统软件。搭建系统硬件运行环境，部署客户端系统、网络系统。

2、前端监测系统

在智能监测塔台(瞭望塔)部署智能视频监测系统（包括：前端智能监控转台、烟火识别引擎、防盗监控相机、语音对讲等）通过可见光和红外探测手段用于对监测塔台周围的林地进行监控，并通过烟火识别引擎，对传感图像进行分析，判断火情，最后将编码后的图像通过传输网络回传到后台系统。

3、基础设施建设内容

建设森林防火视频监控系统必须满足安全可靠的系统运行保障要求，以提高系统的安全性和稳定性。在基础设施建设时严格按照业务系统的安全稳定保障标准来建设。

4、网络传输

本项目中选中瞭望塔采用微波作为主用线路，将信号回送到指挥中心。

5、卡口监控系统

在进入林区的主要出入口部署火源卡口监控系统，对前端检测系统进行补充。加强对林区火源的监控。

6、系统总体功能

森林防火远程智能视频监控系统是一个森林防火数字化、网络化工程，它以森林现场图像采集为中心，以远程通信网为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、通信网络技术、计算机软件技术等综合应用于森林防火监控工作中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林，把大面积的森林场景图像实时传输到森林防火指挥中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控；该系统在监控森林火灾的同时，还可以对森林资源、森林病虫害及野生动物实施监控。

项目系统采用基于IP网络的数据传输方式，实现各个监控点全方位、全时段的监控。做到任何时候指挥中心的工作人员都可以随时监视林区的火情、人员、车辆动态及安全情况，及时发现林区各段时间内的异常情况，采取必要的防范措施，预防和阻止森林火灾的发生。

系统具备火情自动识别报警能力，一旦发生火情系统能自动报警，且识别的准确度能够满足用户的工作需要。

同时该系统具备火情的自动定位功能，野外林火监控基站都有独立地址编码，且每个基站的坐标与森林防火地理信息系统中的位置一一对应。通过安装在前端基站的摄像机巡回监控覆盖区域的图像，一旦发现火情，地理信息系统接收到特定地址编码的前端数字云台(或转台)回传的火情位置数据，经地理信息系统数据处理即可实现火点定位。同时通过地理信息系统可查看火点附近的森林防火相关信息，如：道路、河流、扑火队等，为火灾扑救提供辅助决策。

（1）系统可按多画面实时显示前端监控点的图像。监控中心安装林火识别软件，通过对辖区内的视频监控点进行轮询，当发现异常控制云台(或转台)锁定监控对象，与地理信息系统结合。

（2）所有视频图像可全程录像存储，监控图像存档应压缩存储，以减少储存图像的数据量。要求确保存储图像质量不低于4CIF，并可对历史图像进行查询和回放。

（3）采用高精度数字变速云台(或转台)，具有实时回传云台(或转台)和镜头姿态参数功能；可通过专用操作键盘或系统监控软件控制云台(或转台)和镜头的动作。

（4）查询简便，可按时间、日期、前端监控点的代码，完成监控图像资料查询、检索和回放。

（5）数字网络传输模式，方便与林业集团森林防火中心连接。

（6）林火监控显示墙可以按多画面、自定义窗口等方式实时显示前端采集点的图像。

（7）火情识别自动报警。当监控摄像机捕捉到烟柱或林火时，系统具有的火情识别功能，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置。

（8）火灾自动定位功能。确认火灾时，前端已编号地址的定位云台(或转台)迅速将数据传回，由地理信息系统通过计算获取疑似火点准确地理位置，同时将该点及其附近的情况直接显示在电子地图上。

（9）建立完善项目区森林防火预警监测系统，提高瞭望监测效率

目前单纯依靠地面人工瞭望，无法在森林防火实践中以智能监测预报预警的高科技功能的实现，因此需根据林区实际情况，在一定范围内增设瞭望塔视频监控点，切实做到及时发现火情。通过项目总体设计方案的实施，使重点林区森林防火系统成为功能先进、运行高效、可靠程度比较高的远程监控体系。

（10）强化智能视频监控中心建设，提升林区对突发事件的应急处理能力。