1、森林防火监控系统1.1 引言森林火灾是世界性的林业重要灾害，造成森林资源的重大损失和全球 性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性的1.1 引言森林火灾是世界性的林业重要灾害，造成森林资源的重大损失和全球 性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性的特点，短时间内能造成巨大损失的特点。在我国，林业防火一直是林业管理工作的重点和难点，它关系着国家林业安全、环 境保护、生态旅游以及人民生命财产安全等国计民生的方方面面。重庆市海普软件产业有限公司为满足新时期林业管理信息化建 设所遇到的各种需求，适时推出森林卫士 365大型数字林业综合管理全面解决方案，客户可根据自身的实际情况扩充和
2、裁剪业务模块，构建符合自身工作体系的林业管理信息系统。本系统利用地理信息(GIS)、遥感(GPS)等信 息技术、大型集中监控技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火指 挥系统。从而实现各级林业防火办信息的快速 流转、森林防火安全的实时管理、森林气候动 态变化的实时监测和数据更新、林业火灾预防、火灾扑救指挥的辅助决策、林业火灾的灾后评估等多方面功能，实现林业防火业务的数字化、网络化、可视化和智能化，实现信息的规范管理和共享利用。特别是在森林烟火的智能监测和预警方面，海普公司利用独有的可编程 三维精确定位摄像系统和森林烟火智能识别软件，整合户外远程联网监控系统，可实现林区图像的清
3、晰采集、智能分析、智能预警，有效降低烟火的误报和漏报，实现目标的 精确定位。本方案侧重于站在用 户的角度来分析问题，从系统的需求分析、到系统的设计思想、技术方案综述，再到系统的构建，都尽量通俗易懂。关于系统所涉及的硬件选型、设备参数及报价，本方案并未涉及，我们将采用附件的方式一一详述。1.2 森林防火技术一览 1.2.1 国际森林防火技术 德国：FIRE-WATCH 森林火灾自动预警系统 德国投入使用的 FIRE-WATCH 森林火灾自动预警系统，正常监测半径 10 公里，安装该系统每套需 7.5 万欧元，而在勃兰登堡州安装需要 120-130 套，约 1000 万欧元。 美国：护林飞机和红外
4、遥感火灾预警飞机巡逻 美国利用“大地”卫星在离地面大约 705 公 里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾遗址。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行 24 小时监测，虽获得了成功，但耗费了巨额资金。加拿大：加拿大采用卫星巡回监测系统加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出某一林区局部温度上升到150200，红外线波长达 3.7 微米时，便是火灾前 兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火.同时，加拿大林区采用多架配备先进的直升飞机轮流监测森林火灾，飞行费每小时需 5000-6000 加元。国外的技术有的虽然可靠，但需要借助高空 卫星，且施工太复杂；有的技术方案基础实
5、施 投资太大，多达几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。1.2.2 国内采用的监测方法 地面巡护 地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存 在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用 各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。瞭望台监测 了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件
6、 的偏远林区不能设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天 气无法上塔观察；了望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。航 空巡护 航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取 有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察， 如错过观察时机，当日的森林火灾也观察
7、不到，容易酿成大灾，固定飞行费用 2000 元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足，这就需要用定点 视频监测来弥补其不足。卫星遥感 卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用 遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料 估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。存在的不 足：NOAA-AVHRR 准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。当热点达到 3 个像素时，火已 基
8、本成灾。1.3 系统选型分析 目前，我国森林林区火险监控预 警的方式主要有卫星林火监测、人工监测、远程林 火视频监测、森林火灾智能远程监测四种方 式。在卫星监测方面，我国目前建有四个卫星林火监测地面站，分别是国家林业局卫星监测中心、西北卫星监测分中心、东北卫星监测分中心和西南卫星监 测分中心，适用于对我国全境的林火监测，对于较大的森林火灾具有很好的监测效果，但对于面积较小的火灾以及天空有云雾遮挡等情况则无法监测。人工监测是最普遍的林火监测方式，我区普遍采用的就是人工监测形式，林区建有林火监测了望塔，监测人员在了望塔上对周边森林进行观察，发现火情后通过电 话、电台等通信方式报告火情。人工监测的不
9、足是监测范围小，防火人员劳动强度大，不能全天候进行林火监测。远程林火视频监测是近年来兴起的一种林 火监测方式。它主要运用视频监控技术和网络 传输技术，通过安装在不同位置的摄像机将山 林的影像信息实时传输到森林防火指挥中心。与卫星林火监测相比，远程林火视频监控监测具有火情发现速度快、大火小火都可以监测、不受天气因素影响等优势；与人工监测相比，远程林火视频监控监测具有监测范围广泛等优势。森 林火灾智能远程监测是在第三种方式的基础上 发展起来的森林火灾智能监测方式。它主要运 用视频监控技术和网络传输技术，GIS 地理信息技术、3S 技术、图像智能识别技术等，通过安装在不同位置的大型户外摄像系统将林区
10、的影像信息实时、清晰地传输到森林防火 指挥中心、智能识别软件自动分析处理，一旦发现烟、火等疑似警情，自 动触发报警并联动相关单位。与第三种方式相 比，森林火灾智能远程监测具有火情自动识 别、响应速度快、昼夜都可以监测等优势，并能有效降低监 控管理人员的劳动强度。目前 XX 省各大森林公园的人为活动很频繁，森林防火任务相当繁重，因此开展林火远程的智能监测系统工作相当适用。第 2 章 需求分析2.1 问题和形势分析近几年来随着厄尔尼诺现象的出现，以气温持 续偏高为主要特征的全球气候异常状况以及降水量的减少，我区森林火险的高危期和火灾损失的严重期也呈逐年上升的趋势，森林防火形势十分严峻。究其原因：一
11、是由于近几年 XX 省林业工作开展顺利，林区面积大量增加并且几无大的森林火灾的发生，现在林下植被和枯枝落叶越来越多，林下可燃 物载量逐渐加大，发生森林火灾的机会在不断增加；二是目前 XX 省林区森林主要以桉林、松林为主，且多为幼中龄林，森林结构还丰富多样，火灾自 控能力低，易燃性较强；三是随着 XX 省经济的发展和人民生活水平的提高，从事林业经营活动显著增多，林区内人员流动频繁，游玩用火、上坟祭祖 等带来了大量的火灾隐患，使火源的管理难度 加大；四是在市场大环境下，动员群众扑火困难不断增加；五是相对于其他省市和其他行业 XX 省目前的森林火灾预警扑救综合机制尚未 健全，指挥决策信息化能力有待进
12、一步提高，各区基础设施建设水平不平衡等。2.2 项目建设现状分析虽然经过多年的森林防火基础建设，我区的森 林防火发展中仍然存在一些不容忽视的突出问题。 特别是针对森林防火的具体工作，面临着如何提高火险等级预测、火灾损失评估、火灾日常管理、火灾遥感监测等方面的科学化和信息化的决策分析水平；在加强防火期间林区的日常检查和管理工作的同时,如何采用先进的现代信息技术, 建立高效、可靠、实用的林火监控监测预警系统；火灾一旦发生,如何能够迅速查明火情,分析火势,科学的制定灭火方 案和调度现场灭火力等。以上问 题的解决都将融合在林火监控监测预警指挥通信系统建设之中，该系统集网络信息、卫星遥感与通信、多媒体指
13、挥中 心、微波通信、视频传输、信息安全、软件开 发等多种技术于一体，以更好地为建设绿色 XX 省这个总体目标服务。2.3 项目建设条件分析2.3.1 地 理位置及自然条件分析项目建设地点位于 XX 省辖区内。东经?至?，北纬?至?，地处?，森林总面积?万 公顷，处于南亚热带季风气候带,地带性植被为季风常绿阔叶林,具有物种丰富,结构复杂,森林景观多样等典型特征.XX 省全境地势东南高，西北低，大部分为 低丘陵地，间以平缓的台地。据 2005 年森林资源二类资源调查统计数据,林业用地面积 7hm2,其中,有林地面积为 hm2,疏林地 hm2,灌木林 地 hm2,未成林地 hm2,无林地面积 hm2
14、,苗圃地面积为 hm2.按林种分,生态公益林面积 hm2,占林业用地面积的?%,其生态功能等级类型 hm2,占?%;类型? hm2,占?%;类型?hm2,占?%;类型 hm2,占?%.2.3.2 社会经济及林业发展状况分析XX 省成立?多年 来，XX 省人民在党中央、国务院、省委、省政府的正确领导下，以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，认真落实科学发展观，国民经济和社会发展取得了 很大的成就，仅 2006 年全区 GDP 生产总值即达到?亿元，人均 GDP 达到?美元，各项社会事业取得新进步，人民生活环境质量进一步提升。林业方面在历届省委、省政府的正确领导下，在全区人民和林业系统干部职工
15、的努力下，XX 省林业建设取得了巨大成就，并且随着以生态风景林、森林公园和自然保护区、湿地及沿海防护林、绿色通道为主的林业生态建设进程的推进，城市林业建设进入了快速发展阶段。目前 XX 省林木覆盖率达 到?%，人均?m2。在森林火灾方面，自?年至?年年全区没有发生大的森林火灾和人员伤亡事故，森林火灾受害率为?，控制在省控指标?以 下。2.3.3 业务功能、流程和业务量需求分析A) 业务功能分析XX 省林火监控监测预警指挥通信系统作为 XX 省森林防火工作的基础支撑，应满足日 常值守和处置森林火灾突发事件的需要，林火监控监 测预警指挥通信的业务分为常态日常工作业务和非常态应急业务。常态业务指没有
16、发生森林火灾时的日常工作管理业务，主要是预防和应急准备工作，包括防火值 班、林火监测与预警、平台建设、防火预案管理、火险预报、防火报表等；而非常态应急业务 则反映了突发森林火灾时的业务，涉及火情的监测、火灾扑救指挥、火灾的评估与重建等过程，包括突发森林火灾时的应急值班、火情蔓延监测、分析研判、职能辅 助决策、指挥调度、资源保障、火灾评估等业务。XX 省林火监控监测预警指挥通信系统业务构成2.4 系统功能需求1、 关 于林火、烟雾、定位系统监控的 林区图像清晰可辩，能够在第一时间智能识别 林火。系统能够精确定位火点位 置，并能自动报警。2、 关 于火情推演能够根据当前火点的位置、风向、温度、湿度
17、、地表温度、植被等信息动态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，为扑火指挥 提供科学的决策依据。3、 关于扑火预案报警后一旦火情确认，指挥扑救人员可通过大屏幕实 时查看现场实时视频，同时能通过系统辅助， 结合现场实际情况，产生一套切实可行的扑火方案， 可以联动相关的单位、人员以及扑火物资，得出扑救具体措施和最佳路线方案的切实可行的预案。4、 关于灾后评估林火发生后，系统能对受灾面积、灾害损失 做出相对准确的评估。甚至能对灾后重建提供辅助决策的数据。5、 关于 GIS 地 图二维地图与三维电 子地图联动，管理人员可任意切换。 地图显示可任意放大缩小，支持鹰眼。6、 关于专题绘图林 业管理工作人员
18、可通过本系统的 GIS 地图进行专题绘图，专题遵循国家标 准，涉及森林资源、地形地貌、防火力量、社会资源等几个大类，具体类别以最后提交的需求为准。7、 关 于数据存储前端设备 724 不间断摄像，在前端的上一级保证最低 XX 天录像回放。报警图像上传至区县和省市中心备份存储，区县中心 保证最低 XX 天录像回放，省市中心保证最低 XX 天录像回放。管理数据的存储要求安全保密，数据库的配置能满足系统运行。8、 关 于日常办公林业防火管理工 作人员可通过本系统进行日常防火工作的自动 化办公，并能根据相应权限对系统信息进行管理和维护。2.5 环 境分析9、 关于前端设备与自然环境本工程所处自然环境随
19、季节、昼夜、气候的变化而复杂 多变，不同季节、昼夜之间温差变化大，且常伴雨雪，时有雷雨大风。要求前端设备具有恒温功能，并能有效防雨防雷。10、 关 于供电本工程所 辖范围区域广，野外架线成本高、施工难维护难。希望能提供一种供电方式，能保证前端设备全年无间断可靠运行。11、 关 于网络林区所辖区域广，野外架线成本高、施工难维护难。需要提供一套可行的网络方案，能保证基站与监控中心之间，监控中心与区县监控中心、省市监控中心之间的带宽能保证数据流传输流畅。12、 关 于林区设备防盗前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，林区的前端设备需要利用现有监控系统设置防盗功能。2.6 建 设目标森林防火联网智能
20、监控系统的建 设，是 XX 市林业局森林防火工作革命升级的重要工作，工程建设应满足以下几个要求：1、 投资省：工程建设应充分考虑设备选型的性价比，同时不能牺 牲设备和系统的先进性，保证系统在一段时间内不落伍。2、 建设快：一旦合同签订，从方案设计、到工程施工都能按期(?)完成。3、 功能全：系统建设能满足甲方的功能需 求。4、 安全性：系统的设计建设能充分考虑复杂多变的地理和气候因素，防雷技术可靠，防盗方法可行。5、 稳 定性：系统能满足 724 无间断工作，无论 是前端设备，还是整个系统，都能稳定运行。6、 扩展性：系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。7、
21、 易用性： 要求系统的操作简单，界面清晰，流程合乎行 业习惯，易学易用，并能提供在线帮助和技术支 持。最好具备一键开机功能。2.7 需求综述XX 省林火监控监测预警指挥通信系统建设是 XX 省实施“加快?林业发展”战略的重要 组成部分；是全面提升 XX 省森林防火的现代化管理水 平、促进城市林业建设和森林防火信息化建设实现可持续发展和跨越式发展的积极手段；是 加速 XX 省森林防火宏观决策科学化、监测预警智能化、 指挥通信现代化推进 XX 省经济发展，全面构建和谐 XX 省、效益 XX 省的有效保障。XX 省林火监控监测预警指挥通信系统采用当前先进、成熟的技术，在充分参考我国其他省市森林火灾监
22、控监测预警以及应急指挥的各种手段下，同时结合 XX 省的自然情况和市森林防火工作实际情况，以较少的投资，实现了市森林火灾的自动监控、火险预警、信息通信和应急指挥等，极大地消除森林火灾的监控盲区，大大缩短发现火灾的时间，并能在必要时 为森林火灾的扑救指挥提供强大的通信支持和辅助决策服务，为有效遏制森林火灾的发生、提高综合防控能力、改善防火基础设施、完善防火信息标准化体系、加大 森林防火工作的科技含量打下良好的基础。通过认真研究和论证，本项目建设基础条件较好，组织保障有力，建设方案和技 术路线可行，建设规模适宜，资金投 入适当，后期运行费用少，生态效益和社会效益巨大。对及时发现火情、传递信息、迅速
23、展开扑救，将森林火灾降到最低限度，有效控制森林火灾的蔓延和损害，使 国家和人民生命财产免受损失具有十分重要的意义和作用，是促进 XX 省森林防火事业向现代化、信息化、标准化迈进的有力保证。同时，该系统的建设关系到森林资源可持续发展，有利于构建和谐 XX 省、效益 XX 省以及推动当地经济的稳定和发展。XX 省森林防火智能监测系 统，是一套将智能监控、资源管理、应急预案、指挥扑救、灾后评估等功能模块无 缝融合，整合了地理信息(GIS)、大型集中监控技 术、智能图像识别技术、无线通讯传输技术的综合性森林防火联网智能监控系统，它将单一的森林防火系统提升到数字林业的综合管理高度。第 3 章 系统设计3
24、.2 设计原则我们在设计方案时以 XXXX 的实际情况出发，以森林防火监控指挥系统结构配置的合理性、科学性和经济性为原则，同 时严格掌握以下原则进行设计：1.规范性原则本系统是一个严谨的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应严格执行各方面的标准与 规范，并遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。各配套设备的性能和技术要求稳定可靠，所有的器材应符合国家标准和 行业规范。2.先进性原则无论是软件配置，还是硬件选型，力求做到技术先进，安全可靠防范严密。 3.兼容性原则即系统设计合理，无论是硬件的匹配，还是系统与特定环境的适应性，都要求有很好的兼容 性。硬件方面，要求将来系统升级时对既有硬 件设
25、备能上下兼容，节省投资。4.前瞻性原则即系统的设计能充分考虑森林防火监控指挥系统的发展需要，能充分适应科技的快速进步，对系统的扩展性预留可持续发展的接口和技术空间。5.易用 性原则系统在 设计时能充分考虑林业系统的行业特点和管理人员的操作习惯，运行过程简单易行，人工操 作易学易用，监控管理快捷高效，应急指挥科 学可行，灾后评估快速准确。能做到开机即可工作，通电即可运行的程度。第 4 章 工程概况4.1 项目建设背景森林是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存的物质基础，是人类的 宝贵财富，保护好森林就是保护好人类自己。4.2 项目建设的必要性开展 XX 省林火监控监测预警指挥通信系统建设工作，是保
26、护 XX 省森林资源的需要，目前 XX 省辖属的各大森林公园、自然保护区及林区的植被物种丰富，特有物种很多，群落结构稳定，自然景观优美，其生态及旅游效应十分明显，必须严防森林火灾的发 生。一旦发生，应及时组织扑灭，严禁造成重大损失。为此，建立 XX 省林火监控监测预警指挥通信系统势在必行。4.3 多层级多元式联网监控管理平台本系统的结构设计强化“智能监控”和“远程集中控制”，对烟火及信息流的管理，做到对异常事件处理过程的实时查看，并能做 到如同亲临现场的指挥效果，有利于提高处理林火等森林异常事件的效率。从上图可以看出，本系统是一个多层级二元式的联网监控管理平台，在这个平台的统一管理之下，所有林
27、业局下属的组织结构、设备（监控设备、报警设备、传输存储设备、外部设备）、主机、系统等所有的被管理对象被整合为一个有机体，协同一致地高效运 行。处于第 1 层的 XX 省林业局监控指 挥中心是本次工程的核心，处在第 2 层的是各 地/市/州林业局监控管理中心，处在第 3 层 的是各区县林业局监控管理中心，处在第 4 层 的是各大型林区或国营林场，而前端基站和相关设备则可根据不同林区的实际情况进行设置。注：处于第 0 层的国家林业避监控指挥中心不属于本次工程的范畴，考虑到未来发展的需要，在第 1 层预留 了向上扩展的接口。 4.4 系统功能通过系统建设，本系统具有以下主要功能：1.监控指挥屏幕墙可
28、以实时显示前端采集点的图像。图 像中同时包括相关数字信息如坐标,时间等；2.数字图像可以通过微波通讯和计算机网 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.采用林火精确定位技术，具有预置位、运行轨迹编辑、实时回显位置信 息功能；电动三可变长焦距镜头配备远程可控滤色片低照度高清晰摄像机；5.通过现有设置的监测点,实现整个林区监视范围的全覆盖；6.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；7.查询：采用时间流 设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；8.微波传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关
29、部门连接；9.防盗告警，在监控点装置红外探头，有盗窃入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；10.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；11. GIS 管理系 统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功 能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管 理，为防火提供直观的规划和决策支持。12.火灾定位：利用前端采集系统中的数字云台，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绑定在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的数字云台回传的位置数据，通
30、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。13.辅助决策功能：GIS 信息系统提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时 间等重要信息。14.电源系 统：电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电；15.防雷接地系统：系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；16.系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理。第 5 章 技术方案综述5.1 主要业务功能根据甲方提供的需求，经过分析，我们按照林业管理的工作流程对功能需求作了如下流水形的功能展 示，以方便你更加直观地了解本方案。
31、1、 非防火期信息日常管理：包括信息录入与查询、报表制作、统计分析、专题制图等。防火设施规划：对监控台站的位置进行优化，保证其监测网的监视覆盖 范围完整。也可对林区防火设施和扑火队伍进行规划，合理配置森林防火资源。林火扑救决策训练：通过向指 挥者提供各种图文资料，使其能针对各种模拟火场制定扑救方案。2、防火期防火准备：接收气象部门的火险天气预报与火险等级预测结果，及时做好防火准备。防火准备辅助决策：根据各地区的 火险天气预报和火险等级预报，为各地分别提供各自不同的火灾预防措施、火源管理措施、扑火队伍战备措施等辅助决策意见。3、林火发生时林 火行为预测：林火一旦发生，系统可迅速向决策者提供林火区
32、位、蔓延速度、火场扩展趋势、火线强度等重要的火行为数据。扑火辅 助决策：根据林火发生地的动态信息，利用本系统的虚拟演示实现对扑火工作的复杂指挥。4、林火发生后灾 后评估：林火发生后，可利用本系 统对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。灾后重建辅助决策：利用资源管理系统对灾后重建提供辅助决策的依据。5.2 系统特色1、核心技术、国内领先海普人凭借自身雄厚的科研实力，以及对高新技术的探索与追求，本系统实现计算机网络技术、海量数据处理技术、时态空间数据库技术、面向对象的 GIS 技术、3S 结合技术（GIS、GPS、RS）、多媒体技术等有机结合，使林业管理与防火工作数字化、网络化、可视化和智能化。
33、2、功能强 大、行业特性鲜明本系统使 智能监控、资源管理、指挥扑救、灾后评估等功能模块无缝融合，功 能强大。各种林业专题信息采用林业局发布的标准，使林业系统的相关应用与高新科技完美结合。为林业信息共享提供坚实的基础。3、扩展灵 活，上下兼容以管 理对象和业务处理为核心，采用多层构架和插件技 术，系统具有很高的可维护性和可扩 展性。无论是功能模块的扩充和裁剪，还是应用范围的扩展，本系统优越的开放性、灵活性，可以方便地移植到其它环境中，在全国林业管理中做到上下兼容。我们还根据行业 发展需要，为生态环境控制、森林病虫害监测、野生动物保护等模块提供扩展空间。4、稳定运行、安全可靠超强的抗病毒侵扰能力，
34、系统具有完善的安全 保密措施，防止机密资料的丢失和各种越权访问。高效和快速的数据传输与处理, 在海量的矢量数据和影像数据访问上，能达到 TB 级的处理标准。较高的可靠性与稳定性，有故障自诊断、自恢复能力。5、以人为本，易学易用软件界面友好，简洁美观，操作流程清晰，配备在线 帮助、图形和声音支持，系统操作易学、易 用。本软件结构清晰，登录时随用户权限自动 分配操作模块，去除多余菜单，软件操作即学 即会。在林火发生时，本软件可 演示着火区域，并根据动态信息推演火灾蔓延趋势，实时播放火点视频，动态生成辅助决策预案，整个过程图形化演示，为科学决策提供直观依据。5.3 用户界面为了方便用户使用，森林卫士
35、 365 的所有软件界面均使用图形化界面，操作流程清晰，软件界面美观简洁。5.4 技 术简介从下图我们可以看出，构成本系统的三个核心应用为“智能烟火图像识别”、“烟火定位”“火情蔓延趋势推演”，本系统无缝整合计算机网络技术、海量数据处理技术、智能图像识别技术、时态空间数据库技术、面向对象的 GIS 技术、3S 结合技术、多媒体技术等相关技术，使林业管理与防火工作数字化、网络化、可视化和智能化。5.4.1 管 理高度提升、森林防火完全解决方案本系统将智能监控、资源管理、应急预案、指挥扑救、灾后评估等功能模块无 缝融合，把单一的森林防火系统提升到数字林业的综合系统。并根据行业发展需要，为森林资源、
36、生态环 境、森林病虫害监测、野生动物保护等模块提供扩展空间。系统可以建立防火业务管理模块，实现防火部门网上办公，达到日常工作管理的信息化。系统包括包括最新信息、文献管理、报表管理、调度值班、规划投资、装备管理、收文管理、信息专递、个人办公等。充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理信息网络，为领导决策和机关办公提供服务，实 现信息资源化、传输网络化、决策科学化。5.4.2GIS 地图GIS(GeographicInformation Systems,地理信息系 统)是多种学科交*的产物，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地
37、理决策服务的计 算机技术系统。其基本功能是将 表格型数据（无论它来自数据库,电子表格文 件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览，操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的林区地图，现实对象包括人口，建筑分 布，林区线路以及其他与森林防火相关的内容。本系统提供三种地图检索方式（按经纬度检索、按地名检索和按图幅号检索），方便地图的管理及查询。用户可以指定所要检索的图种/图层， 查询结果自动调整为适合的比例尺显示。本系 统支持两种地图显示方式，即三维地图和二维地图。无论是二维地图，还是三维地图，都具有基础矢量地图的特性。基础矢量地图 的制图符号、热点图的制图符号、标绘成果
38、图&态势图的制图符号显示及配色方案控制，均参照中华人民共和国地图符号标准中对各比例尺地图的相应规定执行。本系统利用 1：50000 地形图进行数字化处理生成电子地图，并依据实际使用情况分层制作。在图层的 控制方面，系统支持图层顺序调度，图层叠放 顺序控制，图层的可见性控制（具有放大、缩小、平移、全屏功能）。在地图右下角配置鹰眼图，可以直观地了解当前屏幕地图的具体位置。在地理信 息系统上，可以对扑救林火进行宏观调控，指 挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS 对数据库资料进行统计分析，生成各 类专题图，实现资源管理信息化。
39、通过地理信 息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场的归属，林区面积，种植林 种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。 此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、缓冲区分 析、可视域分析、最短路径分析等。5.4.3 林火智能识别由于森林防火监控系统安装在林区的山上，山区经常浓雾弥漫，普通的镜头无法达到正常的监控效果。本系统使用的镜头内置转盘使滤色片中心始终与主光轴保持一致， 并且支持远程切换滤色片从而达到透雾成像功 能。本系统采用德国的多栅格透雾成像技术，使用特制多栅格滤光镜头，解决了山区雾大，成像难的问题。通过动态采集将实时视频信息转 换成指定图像后，根
40、据火焰烟雾的行为特征，如颜色、颜色分布、形状、轮廓、纹理等，利用森林背景图像与火灾、烟雾图像在光谱特征、空间几何特征上的差异， 运用图像处理方法和复杂的识别算法，进行精确的智能图 像分析。一旦判断林区图像上具有疑似火点，自动触发报 警。5.4.4 林火精确定位林火精确定位通过三维目标定位方 式，可以精确定位目标的地理位置。监测到林区出现疑似火情后，根据前端摄像系统的绝对三维（纬度，经度，相对高程），前端摄像系统拍摄该疑似火情时的相对三维（云台的水平转 角，云台的垂直夹角，镜头的焦距），结合 GIS 地理信息系统，精确测算出目标的具体 位置。同时，系统具备实现人工定位 功能。云台预置位林区前端监
41、控设备所处环境各不相同，监控监测的范围千差万别。即便是同一基站监控的区域，地理自然环境、距离、光线等因素区别较大，视频图像的差别也相当大。为了使监控范围能覆盖林区，使各区域的视频图像都能达到 清晰可辩的水平，我们需要对云台参数进行预设置。比如，当摄像机水平旋转至某一角度时，需要云台下俯 15，镜头变焦为 12X；当摄像机水平旋转至另一角度 时，需要云台下俯 20，镜头变焦为 8X。那我们可以通过后台管理系统对云台运行的 相关参数进行预设置，设置好的预置位可以保存在云台解码器上，当前端设备不间断工作时，就可以按照设置好的参数运行。注：前端的云台的水平旋 转范围可达 355，垂直旋转可达45。5.
42、4.5 火情蔓延趋势推演根据火险等级预 报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，操作人员可以将多次标绘的 火场态势图按时间顺序排列，有连续播放功能，在给定动态获取的相关参数后，进行火行为模拟分析，能够模拟未来时间段火场蔓延结果，预测火情发展态势，为扑 火指挥提供科学的决策依据。5.4.6 防雷防雷包括两大方面：1、前端监控点防雷；2、监控中心防雷。详见 6.8.1 防雷接 地5.4.7 无线传输无线传输系统的功能是连接前端监控点和监控中心，将前端监控点的音视频信号传到监控中心，将监控中心的控制信号传输给前端监控点，
43、以实现远程管理。无线传输系统有很多的优点：带宽较高、建设周期短；一次性投资、建设简便、组网灵活、易于维护、管理，设备可重复利用。详见 6.6.2 无线传输5.4.8 太阳能和风能组合供电解决了以往因林区野外架线难、维护更难的难题，防 止因野外架线，出现断线、打火而诱发新的火情隐患，本系 统将太阳能、风能转换成电能，对 UPS 蓄电池充电，蓄电池向设备供电，保证前端设备的稳定运行。采用太阳能、风能组合供电，可以保证 前端设备在不同的地理环境和不同气候条件下，也能全天候不间断工作。 5.4.9 火情短信发布平台为了 让林区防火相关部门能在第一时间内得到火情信息，我们通过手机发布平台将火点的相关信息
44、，如经纬度，地理方位，起火时间等信息以短信的形式放送给林区防火 领导，及时组织扑救林火，最大程度减少经济损失。5.4.10 前端设备能适应恶劣的自然环境前端设备置身野外，自然环境随季节、昼夜、气候的变化而复杂多变，海普自行研发的基站控制箱，整合了前端基站重要的设备，良好的散热功能和加温系统能保证箱体内处于稳定的恒温区，保证前端设备 高效稳定运行。5.4.11 林区设备智能看护考虑到前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，利用现有的智能识别系统，在基站设计了“周界保护”功能。一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系统启动， 小型防盗摄像机录像回传至监控中心并实时录 像，同时，喇叭现场播放语音警示。监控中心
45、 接收到报警信号后，立即通过语音对讲系统对现场喊话。第 6 章 系统构建6.1 系统结构设计本系统从物理环境的组成来说，由 XX 省林业局监控指挥中心、地/市/州林业局监控指挥中心、区县林业局监控指挥中心、大型林区监控中心和林区前端设备等组成，并经由网络联结， 组成一个有机的整体。注：具体的配置以实际需求为准6.2 XX 省林业局监控指挥中心省市林业局监控指挥中心作为本工程的核心，它的构建如下图所示：设备名称 主要功能简介 备注管理服务器 用于管 理整个系统和所有设备 管理信息服务器 用于林业系统的日常办公、信息发布 GIS 服务器 用于矢量地图的存储、管理 数据库服务器 用于用户存储、调用管
46、理信息和数据 计算机网络监控系统媒体服务器 用于用户存储、调用音视频数据 AV 矩阵 用于指挥中心音视频切换 RGB 矩阵 用于指挥中心的计算机信号的切换 集中控制系统中央控制器主机及触屏 用于指挥中心控制外围设备的切换 数字矩阵 将视频信号转换，输出到电视墙 电视墙 实时动态显示林区监控图像、并可根据显示方案切换显示画面。信息输出展示系统LED 实时动态显示火险等级、林区气象等信息 数字会议主机 用于指挥中心手拉手话筒控制 数字会议扩声系统 话筒 用于扬声 调度服务器 各种调度指挥命令的交换和发布 调度机 电话排队、调度 指挥调度系统指挥座席 用于指挥长发布各种指挥信令 6.2.1 主要硬件
47、组成6.2.2 主要功能1、远程监视可远程监视属下所有林区前端基站上传至本中心的视频 图像，电视墙可根据需要设置显示方案，实现 图像显示组合和任意切换。2、视频存储对于各基站上传至本中心的“报警”视频图像实时集中存储，视频数据存储满足 90 天图像回放的最低要求。3、报警处理实行远程 724 无间断布防，系统可对各林区的硬盘录像机进行报警设置，同时接收各林区发出的报警信号，GIS 地图上动态显示相应的地理位置。 一旦火情确认，第一时间联动相关单位和人员。4、扑救指挥指挥中心可根据电视墙动态显示 的现场火情视频、通过 GIS 地图进行的智能火 情推演，利用即有的网络体系，联动相关单位和人员，对全
48、域范围内的扑火工作进行复杂指挥。5、双向语音对讲本中心可与下属区县监控中心，各林区监控中心实现对讲；可对前端基站实现单向对讲， 反向监听。6、报警系 统自检报警系统能显示 故障地址和状态（如线路中断、硬盘录像机死 机、短信报警、传感报警等）。7、智能检索和回放本系统支持图像智能检索，管理者可根据时间、网点、报警类型等条件搜索视频图像并回放。此外，系统也可对各网点按时间、操作员、操作类型进行日 志查询。8、用户权限管理本系统具有多用户权限管理功能，可以设置不同等级权限，不同权限的工作 人员在不同的权限范围内进行林业管理工作。9、 视频图像传输策略本系统具备前端报警视频图像的实时上传功能，远程监控
49、软件具有网络断线后自动联接功能，网络带宽拥堵时优先保证业务数据上传的功能。6.3 地 市州林业局监控指挥中心6.3.1 主 要功能具有上级监控中 心所具有的所有功能，在视频存储方面与上级监控中 心有所区别，对于各基站上传至本中心的“报警” 视频图像实时集中存储，同时，对于林区（本林区没有监 控中心）各基站上传至本中心的各路视频图像实时集中存储，视频数据存储满足 90 天图像回放的最低要求。此外，本中心还具有以“参数设 置”和“专题绘制、维护”两个功能：1、参数设置系统可对各下属所有机构和前端设备进行录像机参 数、摄像机参数、云台参数、报警参数等进行远程设置。2、专 题绘制、维护可通过 GIS 地图对下属林区的林业资源、防火资源、自然资源、社会资源等进行专题绘制，并可对这些绘制进行更正。6.4 区县林业局监控指挥中心6.4.1 主 要功能具有上级监 控中心所具有的所有功能，在视频存储方面与上级监控中心有所区别，对于各基站上传至本中心的“报警”视频图像实时集中存储，同时，对于林区（本 林区没有监控中心）各基站上传至本中心的各 路视频图像实时集中存储，视频数据存储满足 90 天图像回放的最低要求。此外，本中心还具有以“参数设置”和“专题绘制、维护”两个功能：1、 参数设置系统可
