森林防火视频监控系统方案.docx

1、森林防火视频监控系统方案xx县森林防火视频监控系统初步设计报告项目建设单位 编制日期 年 四 月 项目建设单位联系人 电话 传真 电子邮件 第一章 项目概述一.1 项目名称xx县森林防火视频监控系统一.2 建设单位xx县林业局一.3 项目建设目标通过实施xx县森林防火视频监控系统建设项目，进一步完善森林防火监控体系，强化林木林地资源保护，减少森林火灾损失及林业有害生物侵害，及时准确发布林区生态保护成果，有效提高科学防控和应急救灾水平，确保实现对森林火灾的“早发现、早扑救、早消灭”目标，为创建“林业生态县”、“森林生态城”保驾护航。该系统平台建设后，除应用于森林防火工作外，还涵盖林业有害生物防治

2、、野生动植物保护、林业资源核查、退耕还林、盗砍滥伐林木、私采乱挖林地、林业案件取证等功能，同时为市社会治安、国土生态、旅游资源、矿产资源管理、环保监测等提供相关监控信息。一.4 项目建设内容项目建设内容包括前端防火探测监控系统、前端防盗报警系统、前端基础设施建设、网络信号传输系统、前端供电系统、监控指挥中心建设等部分。一.4.1 前端防火探测监控系统主要为建设前端信息采集监控站1座；主要由低照度透雾摄像机、长焦变倍镜头、红外热成像仪、前置烟火识别模块、室外高精度重载云台、室外大型护罩、野外设备控制箱等组成。一.4.2 前端防盗报警系统森林防火智能监测系统前端基站设备大多数安装在无人值守的密林深

3、处，需要考虑设备防盗的问题，对于野外森林防火监测基站的防盗，采用具备智能分析功能的防盗摄像机来进行自动防盗报警，并采用双向语音对讲方式起到警告和威慑作用。系统主要由前端红外防盗摄像机和室外高音喇叭组成。一.4.3 前端基础设施建设为使森林防火探测系统获得一个较好的观测视角，建设牢固稳定的永久性铁塔，铁塔高度根据项目地植被情况、探测角度及信号传输需要，一般设计高度与高于周围植被58米，并根据观测角度进行适当调整。本项目中铁塔采用新建10米四角监控铁塔。一.4.4 网络信号传输系统充分考虑现场条件，能够租赁运营商线路的尽量租用，能通过光缆传输的尽量选择，最终考虑进行无线数字微波进行传输。本项目中，

4、项目建设点位附近有运营商线路，所以考虑采用租赁运营商线路传输。一.4.5 前端供电系统远程智能视频监控系统的实施，系统供电是关键一环。供电系统的成败直接关系到整个系统的成败。本项目的供电设计采用风光互补供电方式，电池配置延时3天。一.4.6 监控指挥中心建设包括控制主机、相应平台软件、录像存储设备。第二章 项目建设地概况二.1 项目建设地情况二.1.1 地理状况xx县隶属阿坝藏族羌族自治州，地处青藏高原东南边缘，大渡河上游，位于四川西北部，东经1003110129、北纬31293241，东及东北与马尔康县、阿坝县接壤，南与金川县毗连，西部和南与甘孜州色达县，炉霍县，道孚县相望，北邻青海省班玛县

5、，县境东西横跨公里，南北纵长公里。xx县地形以丘状高原为主，相间河谷平地和高山，有较大的山74座，海拔4500米以上的山峰60余座。xx县最高海拔杜拉甲格则山5178米，最低海拔2650米，县城所在地壤柯镇海拔3285米，县境中南部杜柯河流域山脉成西北东南走向，河谷深切山谷相对高度为10001500米，北面的则曲河流域地势由东向北倾斜，河谷开阔水势平缓，为丘状高原，丘谷相对高度200400米。二.1.2 气象水文情况xx县主要河流有杜柯河和则曲河两大主流，杜柯河有支流宗科、色曲、日科等40余条，另有则曲河等6条河流。杜柯河在县境内流长180公里。其它有溪沟100余条，其中，流域面积在50平方公

6、里以上的溪沟有28条。有湖泊10个、沟432条。xx县属高原季风气候，昼夜温差大，年平均气温，从河谷到高山，有明显的气候垂薇变化，多为小区域气候。则曲河一带和上杜柯为高山草原气候区，社柯河流域为山地气候和山地森林气候混合区。年均气温分布为南高北低，相差约28。县城壤柯镇年均气温，7月最高气温，最低。年平均降水量毫米，中部偏多，南北略少。二.1.3 社会经济条件2008年，xx县实现全县国内生产总值27603万元，同比2007增长6%。其中：第一产业11680万元，第二产业3986万元，第三产业11937万元。2010年xx县实现国内生产总值34619万元，同比增长%，其中：第一产业增加值161

7、80万元，同比增长%；第二产业增加值3588万元，同比2009年增长%。2012年，xx县实现地区生产总值55971万元，同比2011年增长%。农林牧业总产值完成25649万元，较2011年增长%。工业增加值983万元，较2011年增长38%。二.2 森林防火现状近几年，按照“预防为主，积极消灭，防重于救，宣传到位，分级管理，职责明确”的森林防火指导思想，我局森林防火工作取得了较好的效果。但是，我们也应清醒地看到，由于森林覆盖率的提高，林区内可燃物增厚，林区群众的生产性用火增多，户外旅游探险活动增加等因素，全区的森林防火形势仍然相当严俊，应该引起我们各级政府和林业等有关部门的高度重视，以确保我

8、区生态安全和人民生命财产的安全。长期以来我局扑火手段多以人员了望、人工定位、受气候、地理、人员素质等多种因素限制，并不能满足林业局发展的需求，森林防火工作一直受到党中央国务院、国家林业局和各级人民政府的高度重视，受到社会各界和新闻媒体的关注。尤其在中共中央国务院关于加快林业发展的决定颁布以来，更是把森林防火工作放到显着位置，加大了人力、财力、物力的投入。特别是国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知（国办发200433号）明确要求，加大森林防火预警建设力度，开展森林火险气象等级监测和预报工作，要做好森林火险预警监测和发布工作。国家林业局领导也在多次讲话中指出，要加快森林火险预警系统建设，提

9、高装备、仪器科技含量，注重基础理论研究和火险预测预报应用软件的开发，逐步建立全国森林火险等级预报系统和森林火险预警（视频监控）体系。从发生森林火灾的时间上看，主要在每年冬春的草木枯黄、大风干旱季节，一旦发生山火，很难及时扑救。从查明的森林火灾事故中，起火原因全部由人为引起，其中：烧地边占46，焚香烧纸占35，吸烟占10，儿童玩火占8。森林火灾发生的地点，多数是在森林植被好，交通不便，火警不易及时发现的林区。从造成损失大，扑救时间长的森林火灾分析，除山高坡陡等自然条件外，最主要原因是火灾监测发现时间迟、火情信息传递慢、指挥调度系统不完善，导致火情不能快速有效处置造成的。对此，我公司提出了科技防火

10、的新理念，研究决定建设xx县森林防火视频监控系统项目。二.3 森林防火系统必要性我国森林覆盖率只有全球平均水平的2/3，排在世界第139位。人均森林面积公顷，不足世界人均占有量的1/4；人均森林蓄积量立方米，只有世界人均占有量的1/7，保护现有的森林资源显得非常重要。森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，具有毁灭性的后果。森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。随着森林保护和林业建设的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，防火任务日益艰巨。森林火灾具有突发性、灾

11、害发生的随机性、短时间能造成巨大损失的特点。因此一旦有火灾发生，必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，都将对森林火灾的扑灭具有决定性影响。为此无论国内、国外都在预防、减少和控制森林火灾方面做了大量的工作。为了贯彻“预防为主，积极扑救的方针”，真正做到早发现，早解决。采用先进技术，用高科技手段来加强森防工作，在最短的时间内作出决策和调度，从而为森林灭火赢得宝贵时间，最大限度地减少损失是森林防火管理发展的必然趋势。远红外森林防火探测系统作为森林防火的重要手段列为国家和省重点投资项目。目前全国大部分重点林区、市，都已建成或正在建设这一工程。本设计防火预警监控系统作用是承担林区森林

12、火险的自动探测。该项目是森林防火管理的重要环节，不仅对林区自身的防火有决定性的影响，而且对整个市及全省的森林防火有重要的影响。其设计、施工、售后服务质量直接关系着项目的成功建设。因此，本系统要具有先进的技术性、操作性能和可靠的使用特性，及高度化的整体风格。本设计防火预警监控系统作用是承担林区森林火险的自动探测。该项目是森林防火管理的重要环节，不仅对林区自身的防火有决定性的影响，而且对整个全省的森林防火有重要的影响。其设计、施工、售后服务质量直接关系着项目的成功建设。因此，本系统要具有先进的技术性、操作性能和可靠的使用特性，及高度化的整体风格。系统建成后，不仅要满足常规监控系统所需求的数字云台控

13、制功能之外，还具备林业防火探测系统所必需的，数字云台方位角度功能，便于云台监控目标方位和地理信息系统的实时定位；监控目标热点探测功能，便于对前端摄像装置所监控区域的热点信息，对发生火灾地点进行自动识别和报警功能。由于本方案包括的各个子系统功能要求都很高，因此，整个系统的设计要求非常严格，保证在今后相当长的时间内保持整个系统技术和性能上的先进水平，并具备扩展性和兼容性，以满足未来迅速发展的要求。二.4 项目建设的理念和基本原则二.4.1 设计理念始终贯彻“科学技术是第一生产力”的指导思想，合理规划、科学设计，优先保障森林重点火险区；充分利用现代高新技术成果，长短结合、优化配置；系统设计做到软件平

14、台功能强大，硬件接口预留充足。既要满足实际需要，又要从长远着眼，建立科学的森林防火监控和调度指挥体系，提高林火管理水平，有效防御森林火灾。二.4.2 基本原则（1）坚持林业信息化建设“五个统一”的原则。坚持统一规划。就是要在统一规划指导下开展各项工作。林业信息化是一项复杂的系统工程，其内部关系相互交织，建设程序环环相扣，实际应用互联互通，整体性、系统性都很强。必须立足全局，通盘考虑，统一规划，分步实施，从基础建设向应用推进，从简单应用向主体业务应用推进，建设一个成功一个，切实发挥应有作用。 坚持统一标准。就是要使林业信息化实现互联互通、资源共享。标准不统一，就会造成林业信息的破碎化。必须统一建

15、设标准，统一数据采集规范，统一交换模式，为实现基础平台、应用系统的互联互通奠定基础。 坚持统一制式。制式不统一，各层级、各系统之间就会存在壁垒，林业系统就无法形成完整统一的平台。林业应用软件系统，必须最大限度地统一研究开发，统一升级完善，做到上下统一，有效对接，避免同一业务用多种制式、互不兼容的软件来支撑。 坚持统一平台。建立统一平台是实现业务融合、资源共享、协调同步的重要基础。基础平台不统一，权限管理不统一，必然造成严重浪费，安全隐患增多。必须统一设计模式，统一权限管理，统一建设平台。只有在统一平台上，才能形成一个完善、规范、可控、高效的信息管理系统。 坚持统一管理。统一管理是提高效率、规范

16、操作的重要要求。必须树立长远的观点、全局的观点、统一的观点，坚决打破行业、部门、条块的界限和封锁。林业信息化建设要做到统一项目管理，统一数据管理，最终实现数据的快速交换、高效传递，真正实现互联互通、信息资源共享，减少管理和运维成本，提高信息化建设成效。（2）科学防火，以人为本。始终贯彻“科学是第一生产力”的指导思想，把广大人民群众生命安全放在第一位，把保护一线扑救火灾人员的生命安全放在第一位，尽量减少或杜绝因森林火灾造成的人员伤亡和财产损失。（3）实事求是，突出重点。坚持实事求是原则，立足林区实际，在充分调查研究和实地勘察的基础上，突出国有林场、森林公园、旅游景区等森林重点火险区，合理规划、科

17、学设计。（4）立足实际，开拓创新。要充分利用热成像探火、远距离及超远距离监控、森林火灾智能识别等现代高新技术成果，建立科学森林防火监测网络体系，提高林火管理水平，有效地防御森林火灾。（5）近期建设目标和长远发展相统一。要充分考虑系统的实用性和前瞻性，软件平台设计强大，硬件接口预留充足，既要满足实际需要，又要从长远着眼，切实解决森林防火监控指挥工作面临的实际问题。二.5 设计依据（1）全国森林防火“十二五计划”以及四川省森林防火“十二五计划”；（2）森林重点火险区综合治理工程项目建设标准（试行）；（3）森林防火工程技术标准（LYJ12791）；（4）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-20

18、01）；（5）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）；（6）安全技术防范产品管理办法国家技术监督局 公安部令第12号（7）无线局域网标准；（8）中华人民共和国森林法；（9）中华人民共和国环境保护法；（10）森林防火条例；（11）森林资源非空间数据DF01-1110；（12）林业数字矢量基础地理数据标准DF01-1311；（13）林业政策法规数据标准DF01-1410；（14）林业文献资料数据标准DF01-1430；（15）中华人民共和国森林法实施条例国务院，2000年1月；（16）中华人民共和国森林防火条例国务院，2008年11月；（17）全国生态环境建设规划国务院，1999年1月；（1

19、8）国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知国办发200433号；（19）中共中央国务院关于加快林业发展的决定中发20039号；（20）国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知国办发200433号；（21）国务院办公厅关于切实加强当前森林防火工作的紧急通知 国办发明电200611号；（22）中华人民共和国无线电管理条例中华人民共和国国务院、中央军事委员会令（第128号）；（23）森林防火监控通讯工程建设规程、技术标准和政策性法规；（24）其他相关政策文件及建设标准。第三章 系统功能森林防火视频监控系统是一个以计算机网络技术为基础，将视频监控与GIS（地理信息）系统、北斗GPS（全球定位

20、系统）系统、林火自动识别报警系统、多媒体技术结合起来的，能够实现森林火灾火情实时监控、林火自动识别、自动报警功能的信息网络系统。项目选取xx县林业局，整个网络由1个林业局森林防火视频监控中心和1个前端监控点组成。在信号传输方面，前端监控点到林业局森林防火视频监控中心的数据传输使用微波无线传输。在供电方面，采用运营商现有铁塔电力实现系统供电。（1）实时监控功能利用分布在林区山上的前端监控点，获取监控视频图像，实现全天候不间断监控。通过传输网络将视频图像及其他信息实时、同步传输到森林防火视频监控中心，实现林区火情实时监控。（2）火情自动识别报警功能通过对前端监控点采集的视频数据流进行处理，根据森林

21、背景图像和火灾、空间几何特征、纹理特征进行比较，选择合理方式、设定报警限值，进行判决报警。（3）火点定位功能 每一监控点在系统中都有唯一的地址编码，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监控点回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，就可实现火点定位。（4）火情短信发布功能为了能让林区防火相关部门在第一时间内得到火情信息，系统可通过手机发布平台将火点相关信息（如：经纬度、地理方位、起火时间等信息），以短信的形式发送给相关人员。（5）辅助决策功能如有火情，利用地理信息系统提供相关数据，了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库

22、分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物等的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案。（6）无人值守森林防火探测一体机是智能设备，具备一定的无人值守功能，是森林火灾人防功能的必要补充。当前端检测到火情信息时，根据火情定位，值班人员可及时与附近了望哨塔联系，从而做到火情的早发现、早扑灭。A、支持自动报警。由于森林火灾的偶发性、突发性以及蔓延迅速等特点，我们不能幻想值班人员24小时不眨眼的盯着显示器屏幕，所以我们的森林防火探测一体机具备森林火灾的识别判断能力。管理人员对森林防火预警系统进行进一步分析确认，并迅速做出应急反应。B、支持智能扫描。由于森林地域辽阔、环境复杂，普通监控的重点监管

23、、水平扫描、花样巡航完全不能满足森林防火的需要，对森林火灾的扫描需要匀速的、无遗漏的进行扫描，同时要求避免无关区域的空扫。C、重点区域重点扫描的策略。根据林业局的实际应用不同以及绿色植被的覆盖不同，有些区域是规划中的空旷地带，有些区域是珍贵的易燃树种，结合林业局所辖区域的具体情况，对于绿色覆盖浓密的区域以及易燃树种较多的区域，编程扫描可以对该区域重点扫描，加强扫描频率，如完整扫描一圈后，重点对重点区域进行一次针对性扫描，然后再进行完整扫描；D、支持双模式报警。双模式报警是指森林防火前端探测仪具备两种以上的火灾分析探测技术，具体包括热成像远距离测温技术、可见光图像烟火识别技术。测温技术精准探测暴

24、漏出来的可见火情，烟火识别技术探测非可视区域的火情（烟冒出来，也可以探测火苗尚未形成的火情前期）第四章 系统总体设计四.1 项目设计原则四.1.1 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，若花巨资建成一个几年之内就要淘汰的落后系统，对于任何建设单位都是一种极大的浪费，也会影响到信息指挥体系与森林防火系统的正常运行。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。以开放式、网络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”的一个森林防火信息化建设系统的基本要求。 （2）具有充分的扩展能力。为未来指挥中心系统平台、监控平台、

25、监测与森林防火通信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）注重技术性能上的前瞻性。要确保系统在未来较长的年限内充分发挥功能，为现代化森林防火信息指挥系统提供可靠的保障。四.1.2 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）严格遵循国际国内有关标准，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。四.1.3 开放性原则开放性是系统集成的关键因素

26、，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。所谓“开放式”，实质上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“相互操作性”。（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。四.1.4

27、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。考虑了如下几点：（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，在设备选型上选择操作简便的设备，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。一般管理人员经过简单培训，即可上岗值班，操作、复核和处理各种情况和事件。（3）便于监控指挥及森林防火系统参与者的使用，便于他们参与林火监控及应急指挥的活动，使用简便，一目了然，使参与者能充分运用系统的各种功能。四.1.5 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

28、不一定方便，先进意味着价高，物超所值也难免力所不能及，面对相互有一定程度矛盾的目标，应以是否适用于xx县森林防火监控指挥系统。（1）科学合理，全面综合评估该系统的地位、影响、功能、安全要求等诸多因素，排除与之显着冲突的设计和设备，以量体裁衣的方式做出针对性的系统设计和设备选型，以满足视频监控、信息传递、预警分析、辅助决策、指挥调度等各方面要求。（2）选择性能价格比最佳的产品和系统。高科技现代化时代，衡量适用性的最重要的标准之一是性能价格比，性能价格比差的系统决不会适应该系统。（3）从实际出发，突出实用功能，不追求不必要的高档和豪华，去掉“华而不实”的无用功能，降低总体投资，求得先进性与经济性的

29、完美统一。四.2 项目总体拓扑图四.3 业务功能关联关系（1）森林防火视频监控系统图像可实时显示在xx县林业局森林防火监控指挥中心大屏幕显示系统上，并通过中央控制系统任意切换，实现资源共享。（2）由于森林防火视频监控系统是一个实时监测系统，监测范围广、定位准确度高、可以在第一时间发现森林火情，为实现“打早、打小、打了”目标打下了坚实基础；同时还可监测森林生长状况、森林资源分布情况、林内人员活动情况等。（3）一旦发现森林火情，结合地理信息系统，可迅速查出火情发生的地理位置，及时掌握火情所在地的自然环境、森林资源等情况，从而迅速判断火情可能产生的危害程度，根据森林火险预警监测系统提供的实时的小区域

30、的气象信息，包括风速风向等火险信息，为制定科学、合理的处置方案提供依据。全方位地对森林火灾进行扑救指挥，根据火情可能产生危害程度的大小，结合森林火险预警监测系统野外火源管理网络和森林防火通信系统网络，可以直接将扑火指令通知现场指挥员或相关扑火队进行处置，以达到快速消除火灾隐患的目的。（4）存储资料，总结经验。由于系统可以对森林火灾的发生、发展、蔓延情况进行连续的跟踪监测并进行全过程摄像存储，能够实时掌握整个火场动态，对火灾的扑救进行立体式全方位的指挥；同时便于总结经验，调查火灾起因，查找肇事者。（5）利用系统及时进行火灾损失评估。森林火灾扑灭后，要进行火灾损失评估，结合地理信息系统和监控系统可

31、进行过火面积、受害面积等因子进行初步评估，从而节省大量人力、物力。四.4 总体方案设计森林防火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，以森林防火通信系统为传输平台，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。火情的早期发现、早期预警都是减少损失的重要手段。无论采用何种技术解决森林防火预警问题，所面临的第一个问题就是早期发现、早期预警问题，也是评价森林防火预警解决方案优劣的一个最为关键的技术指标。总之，发现的越早，定位越精确就越有时间控制及扑灭火灾。项目建设范围为xx县林业局施业区，建设内容包括视频监控系统建设、信息数据网桥传输系统，监测控制中心建设。系统建设要求能够实现xx县林业局林区的视频监控、防火、指挥的统一部署。四.4.1 方案设计重点目前常见的人工巡护、飞机巡航、卫星遥感等技术手段都存在非监视周期过长、成本高、管理较困难等问题。视频监控技术的采用，使得非监视周期大大缩短。视频监控解决方案一般在高点，如了望塔部署视频监控摄像头，采用云台进行360自动扫描。设计中需要重点解决下列问题：（1）云台设备云台盲点问题，云台采用往复转动的工作