智慧林业信息化管理平台整体解决方案.doc
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智慧林业信息化管理平台
建
设
方
案
目录
1.前言 1
1.1智慧林业概念 1
1.2智慧林业八大核心 1
1.2.1林业信息资源数字化 2
1.2.2林业资源相互感知化 2
1.2.3林业信息传输互联化 2
1.2.4林业系统管控智能化 2
1.2.5林业体系运转一体化 3
1.2.6林业管理服务协同化 3
1.2.7林业创新发展生态化 3
1.2.8林业综合效益最优化 3
1.3智慧林业建设任务 4
1.4建设效果 7
1.4.1林业资源可视化监管 7
1.4.2林业生态工程可视化监管 7
1.4.3灾害预防可视化监管 8
1.4.4林业产业服务可视化监管 9
1.4.5林业大数据可视化管理 10
2.需求分析 11
2.1.森林资源防火需求分析 14
2.2.森林资源防盗需求分析 46
2.3.森林资源防病虫害需求分析 55
2.4.野生动物监测需求分析 56
2.5.无人机监测系统需求分析 58
2.6.森林环境监测系统需求分析 60
2.7.护林巡护管理系统需求分析 61
2.8.传输网络需求分析 62
2.9.业务管理平台需求分析 64
3.建设目标 66
3.1建设成智慧林业森林资源立体监测网 66
3.2林业立体化感知体系全覆盖 66
3.3林业智能化管理体系协同高效 67
3.4建设森林防火应急指挥系统 67
3.5建设成开放式的系统平台 67
4.建设原则及标准 68
4.1.建设原则 68
4.2.建设依据及标准 69
5.智慧林业总体构成 71
6.智慧林业系统详细设计 73
6.1.森林资源感知网系统详细设计 74
6.1.1.森林防火预警感知系统 74
6.1.1.1.视频采集系统 77
6.1.1.2.烟火识别系统 87
6.1.1.3.供电系统 89
6.1.1.4.防盗报警及对讲系统 92
6.1.1.5.基站控制系统 94
6.1.1.6.防雷接地系统 98
6.1.1.7.铁塔基建系统 100
6.1.2.森林资源防盗感知系统 105
6.1.2.1.森林资源防盗车辆抓拍感知子系统 106
6.1.2.2.森林资源防盗人员抓拍感知子系统 115
6.1.2.3.检查站安防监控感知子系统 120
6.1.3.森林资源防病虫害感知系统 124
6.1.4.野生动物保护监测感知系统 131
6.1.5.无人机动态监测感知系统 142
6.1.6.森林环境监测感知系统 147
6.1.7.护林巡护动态感知系统 149
6.2.传输网详细设计 157
6.2.1.传输网络选型 157
6.2.2.传输网络配置 160
6.2.3.传输网络路由 163
6.3.业务网管理平台系统详细设计 168
6.3.1.综合视频监控管理平台 169
6.3.2.GIS地理信息管理平台 176
6.3.2.1.系统概述 176
6.3.2.2.系统总体结构 178
6.3.2.3.软件功能描述 180
6.3.3.监控指挥中心系统 210
6.3.3.1.市级监控指挥中心系统 210
6.3.4.2.县级/总场监控指挥中心系统 249
6.3.4.3.林场监控中心系统 275
7.系统安全设计方案 278
7.1区块链的数据安全 278
7.1.1区块链描述 278
7.1.2区块链数据保障 279
7.2互联网接入安全 279
7.3集群系统安全 280
7.3.1主机安全 280
7.3.2操作系统安全 281
7.4数据备份方案 281
7.4.1备份策略 281
7.4.2分布式系统备份 282
7.4.3负载均衡 282
8.项目招标方案 283
8.1招标范围 283
8.2评审办法建议 283
8.2.1评审过程 283
8.2.2评审办法 287
9.项目实施进度 296
9.1项目建设周期 296
9.2实施进度计划 296
9.3进度保障 297
10.项目组织机构和人员培训 298
10.1领导和管理机构 298
10.2项目实施机构 298
10.3人员培训方案 300
10.3.1概述 300
10.3.2培训目标 300
10.3.3培训方式 301
11.项目风险与风险管理 303
11.1风险识别和分析 303
11.2风险对策和管理 303
11.2.1项目风险识别 304
11.2.2项目风险估测 304
11.2.3项目风险评价 304
11.2.4项目风险应付措施 305
智慧林业信息化管理平台建设方案V3.0
1.前言
国家林业局制定的《中国智慧林业发展指导意见》指出，信息化在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的全面的创新应用，随着现代信息技术的逐步应用，能实现林业资源的实时、动态监测和管理，更透彻地感知摸清生态环境状况、遏制生态危机，更深入地监测预警事件、支撑生态行动、预防生态灾害。
1.1智慧林业概念
智慧林业是指充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，通过感知化、物联化、智能化的手段，形成林业立体感知、管理协同高效、生态价值凸显、服务内外一体的林业发展新模式。
智慧林业的核心是利用现代信息技术，建立一种智慧化发展的长效机制，实现林业高效高质发展。
智慧林业是智慧地球的重要组成部分，是未来林业创新发展的必由之路，是统领未来林业工作、拓展林业技术应用、提升应用管理水平、增强林业发展质量、促进林业可持续发展的重要支撑和保障。
1.2智慧林业八大核心
智慧林业包括基础性、应用性、本质性的特征体系，其中基础性特征包括数字化、感知化、互联化、智能化，应用性特征包括一体化、协同化，本质性特征包括生态化、最优化，即智慧林业是基于数字化、感知化、互联化、智能化的基础之上，实现一体化、协同化、生态化、最优化。
1.2.1林业信息资源数字化
实现林业信息实时采集、快速传输、海量存储、智能分析、共建共享。
1.2.2林业资源相互感知化
利用传感设备和智能终端，使林业系统中的森林、湿地、沙地、野生动植物等林业资源可以相互感知，能随时获取需要的数据和信息，改变以往“人为主体、林业资源为客体”的局面，实现林业客体主体化。
1.2.3林业信息传输互联化
互联互通是智慧林业的基本要求，建立横向贯通、纵向顺畅，遍布各个末梢的网络系统，实现信息传输快捷，交互共享便捷安全，为发挥智慧林业的功能提供高效网络通道。
1.2.4林业系统管控智能化
智能化是信息社会的基本特征，也是智慧林业运营基本要求，利用物联网、云计算、大数据等方面的技术，实现快捷、精准的信息采集、计算、处理等；应用系统管控方面，利用各种传感设备、智能终端、自动化装备等实现管理服务的智能化。
1.2.5林业体系运转一体化
一体化是智慧林业建设发展中最重要的体现，要实现信息系统的整合，将林业信息化与生态化、产业化、城镇化融为一体，使智慧林业成为一个更多的功能性生态圈。
1.2.6林业管理服务协同化
信息共享、业务协同是林业智慧化发展的重要特征，就是要使林业规划、管理、服务等各功能单位之间，在林权管理、林业灾害监管、林业产业振兴、移动办公和林业工程监督等林业政务工作的各环节实现业务协同，以及政府、企业、居民等各主体之间更加协同，在协同中实现现代林业的和谐发展。
1.2.7林业创新发展生态化
生态化是智慧林业的本质性特征，就是利用先进的理念和技术，进一步丰富林业自然资源、开发完善林业生态系统、科学构建林业生态文明，并融入整个社会发展的生态文明体系之中，保持林业生态系统持续发展强大。
1.2.8林业综合效益最优化
通过智慧林业建设，就是形成生态优先、产业绿色、文明显著的智慧林业体系，进一步做到投入更低、效益更好，展示综合效益最优化的特征。
1.3智慧林业建设任务
现阶段智慧林业主要任务是强化森林资源保护：
加强资源保护、完善管护模式等，其管护的核心任务是：
防火、防盗、防病害、野生动物监测等具体事项，基于现阶段滁州林业的防火主要是以森林火灾防范大多数采取的措施是宣传教育、由森林防火指挥部安排护林员或其它人员对重点时段、重点区域野外火源进行人工巡查和管理、日常工作防范以护林员进入林区巡护为主、建立灭火扑救队等措施。
根据大多数地方的实际情况分析，有限的护林员面对大范围的林区资源进行巡护时，很难做到较大范围的巡查覆盖，而且大多数林区的道路条件不好，到达每个瞭望塔需要花费较长的时间，无论是巡查覆盖范围还是时效性都不能满足现阶段日益增长的林区人员活动的监护巡查需要。
往往实际情况是，每天都在巡护，而因人员活动引起的火灾却时有发生，造成这种情况的原因是基于人工方式林区巡护监看主要缺点有，一是人的眼睛可视的范围较小，即使通过瞭望塔能够达到的可视距离和范围是有限的无法对大面积的林区资源实现观看，二是护林员巡查的路径所覆盖的林区是有限的，巡查路径和时间相对固定，而进取林区的人或者游客无论是路径还是时间都存在很多不确定，可能造成每天都在巡护，而因人员活动引起的火灾却时有发生的情况。
我市林业防盗目前主要是以在主要路段设置检查站对过往车辆进行拦截检查以及护林员巡山的方式进行防盗，而重点林区的森林中有较多珍贵树木且价格昂贵，盗窃者往往因利益铤而走险在非巡护时间进行疯狂盗窃珍贵树木并通过人工搬运的方式将树木偷运出去，从而为国家造成重大损失。
所以基于传统的防盗方式已不能满足我市林业防盗要求。
我市林业防病虫害目前基本没有预防手段，主要是在病虫害爆发后通过喷药杀虫的方式进行后续补救，但因病虫害造成的森林资源损坏已近发生，从而造成不可避免的损失。
所以基于传统的病虫害防治已不能满足我市林业预防病害要求。
我市林业野生动物目前基本手段是划分保护区，主要是通过禁止人进入野生动物保护区，而本身对野生动物的研究和保护基本是通过经验和野生动物经过的痕迹进行研究，大多数情况下对野生动物的活动规律、模样均无法知晓，所以对野生动物保护的研究和科学考察不能提供有力依据，造成野生动物保护研究缺少科学依据，从而造成野生动物的活动、生长、繁育等重要信息无法掌握，造成野生动物保护手段无法科学有序的推进。
基于我市林业存在的问题进行分析，针对森林防火的有效的手段是能够对林区的资源进行大范围、大视野的全天候24小时实时监测，能够对自动发现林区内的有火或者有烟的时候自动报警，并且能够将火点的位置能够定位，通过这种方式可以解决因人工护林造成的森林防火不足的情况。
一种有效的解决手段是利用视频监控技术结合智能化的烟火识别技术，对数公里范围内的森林资源进行监测的一种方式，通过智能化的森林防火预警手段，不仅可以实时监看和记录森林资源的情况，同时由于采用了智能化的监测机制，可以通过智能化设备自动完成对森林资源的火灾监测和报警，辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测，由传统的人工监测转变为由机器自动监测的智能化科技手段，一旦遇到火灾自动报警，及时通知相关的工作人员的一种先进合理的预警机制，采用这种预警机制可以为现阶段森林防火预警提供一种非常有效的解决方法。
针对森林资源防盗的有效手段是在林区关键公路部署具备车辆牌照自动抓拍的卡口监控，通过系统自动抓拍进出林区的车辆，为日后执法提供依据，在林区内主要人行道路设置宣传警示抓拍一体机，通过一体机自动感应进入林区的人，一旦发现有人进出林区，则一体机自动播报防火防盗宣传语，同时系统自动抓拍一张进入林区的人像并记录在SD卡中或自动上传至监控中心，前者记录为日后执法提供依据，后者可实时在线防盗监测。
针对森林资源预防病虫害的有效手段是通过为护林员配备手持设备进行日常巡护并将疑似病虫害通过手持设备自动上传至病虫害管理系统，通过专家进行辨认，结合气象条件，综合智能判断给出病虫害预警爆发警告，从而提前在病虫害爆发前介入防治。
针对森林野生动物保护的有效手段是采用自动摄录系统用于记录动物的活动，这是因为采用自动摄录系统已有近半个世纪的历史。
随着技术的进步,带红外感应器的自动监测智能自拍仪广泛用于鸟巢生态学、种群评估、行为生态学、兽类资源调查以及动物损害等研究领域。
1.4建设效果
1.4.1林业资源可视化监管
林业资源动态监管：
以遥感影像为支撑，以采伐、灾害、造林等变化数据为依据，动态更新、实时监控林业资源。
林业资源变化预测：
通过大数据分析，对林业资源变化过程进行动态模拟。
生态红线监测预警：
对保护重点区域的生态变化进行预警；根据生态红线体量数据进行生态红线预警。
林业生态安全评价：
评估生态系统当前状态，对可能发生的生态安全事件进行预测预警。
1.4.2林业生态工程可视化监管
林业工程综合监管：
对林业工程的全过程进行信息化管理；基于遥感影像、森林资源等数据，监控工程实施情况，保证工程质量，避免重复建设。
林业工程辅助决策：
评估工程的实施效果和技术方式，为后续工程提供建议。
林业生态效益评估：
对林业工程数据、生态资源动态变化数据、区域环境数据等进行综合分析，评价工程生态效益，包括防风固沙效益、水文生态效益、土壤改良效益等。
1.4.3灾害预防可视化监管
森林火灾预防应急：
分析森林火灾历史起火地点、起火原因、气象、树种、地形、林火过程、扑救过程等数据，预测森林火灾的发生风险和易发区域，有效预防火灾；预测林火蔓延趋势并分析扑救方法，提高扑救效率。
有害生物监测防治：
采用大数据分析技术，对可能发生的病虫害进行预测；综合分析各种有害生物治理方法、治理成果，评估各种方法的治理成效，为林业有害生物治理决策提供支撑。
沙尘暴监测防控：
应用卫星遥感数据和地面观测数据，通过大数据技术，跟踪沙尘天气的形成、发展和扩散，分析预测沙尘暴起源、路径、强度和影响范围。
1.4.4林业产业服务可视化监管
生态旅游信息服务：
运用大数据技术，进行生态旅游智慧化预测，精准营销，吸引更多游客参与生态旅游。
林产品产销信息服务：
监测与分析预测林产品价格走势，挖掘价格波动的规律，做好产销策略和产品结构调整，提高林业产业效益。
1.4.5林业大数据可视化管理
实现林业大数据共享开放、数据交换，通过地图服务引擎发布二三维数据，实现网络客户端对林业资源分布、林业统计信息、预测预报等数据的快速浏览、查询，实现授权用户对林业大数据的共享应用。
2.需求分析
我市市位于某省东部，建国后某省一直十分重视皖东地区的林业发展，因此我市林业事业起步较早，发展较快。
解放初期就开始建立国有林场，当时的国家林业部在这里直接开办了石门山、老嘉山等机械化林场，文革期间组织生产建设兵团进行造林、护林，兵团撤离后，由某省省林业厅接管，1985年由省林业厅移交我市市。
目前全市有4个国家级森林公园，5个省级森林公园，1个省级自然保护区，相继建成了35个国有林场，是某省省国有林场唯一最密集的地区，形成了某省省的国有林场群。
同时，我市市地处江淮分水岭地区，干旱少雨，且大部分区域为丘陵岗地，立地条件差，人工造林难度较大，森林一但遭到火灾破坏，恢复起来将十分困难。
我市市是国家和省级林业重点工程较为集中的地区，也是自然保护区和风景名胜区较多的地区之一，同时也是某省省重点火险区之一。
我市市森林资源丰富，林地总面积59.3万hm2，全市活立木总蓄积1612.5万m3。
我市市现有35个国有林场，是某省最大的国有林场群（林场个数占全省1/4，面积占全省1/3），7个国有苗圃，4个国家级森林公园，5个省级森林公园，1个省级自然保护区，725个乡村集体林场。
并且由于地处皖东丘陵，人员活动频繁，特别是近几年，生态旅游业的兴起及林业产业结构调整，加之全球气候反常，高温干旱天气增多，我市市森林防火面临的形势非常严峻。
我市市辖A1区、A2区、A3市、A4市、A5县、A6县、A7县、A8县以及沙河集林业总场、管店林业总场和A2山风景区，全市总面积138.45万hm2。
全市林业用地面积59.3万hm2，有林地面积28.45万hm2；活立木总蓄积2113.4万m3；森林覆盖率31.6%。
我市市林业局曾获得全国2006—2009年森林防火先进单位”。
根据我市林业要求，我市智慧林业以我市市A1区、A2区、A6县、A5县、A7县、A8县、A3市、A4市共计八个区县总体规划，分布实施的原则进行，根据我市林业业务需求主要包括以下几个方面：
1）管理：
天然林保护和退耕还林，植树造林、国土绿化和封山育林
2）监测：
森林资源调查、动态监测和统计
3）野保：
陆生野生动植物资源的保护
4）三防：
森林防火、防盗、森林病虫害、鼠害的防治、检疫、监测、预报
5）行政：
监管国有林业资产；审核申报重点林业建设项目
基于以上业务需求分析，我市林业主要以防火、防盗、防虫、野保、环境监测、业务管理等为主要目的智慧林业建设。
通过构建我市智慧林业感知网将防火、防盗、防虫、野保、生态环境监测等传感器部署到我市八个区县，然后借助传输网络网络将数据传输到业务网，实现全市林业动态监测，通过业务网整合业务数据进行汇聚、分析、提炼形成决策。
我市智慧林业以云平台为基础可与未来的我市智慧城市无缝融合。
通过我市智慧林业的建设目的，首先需要对我市林业防火、防盗、防虫、野保、生态环境监测的需求进行深入分析，具体分析如下：
随着重点林区频繁的人员活动、偷盗木材的行为不断发生，给我市林业的管理带来了严重的考验，传统的以人工看护方式已经不能满足森林管护要求，需要借助先进的信息技术对我市市八个区县辖区内的林场、森林公园等重点林区的森林资源通过防火、防盗等手段进行立体管护，对于防火需要采用智能化、大范围、大视野、全天候的实时监控，采用烟火智能识别技术、GIS定位技术、视频监控技术为指挥中心提供我市市重点林区大范围、全天候的实时视频监控图像、林火智能识别并报警、GIS快速定位现场等，为日常森林防火管理、遇到火灾及时报警，为决策层制定快速高效扑救方案提供可靠的依据和保障。
对于防盗需要采用针对林区重要路段、路口、检查站等地部署无需人工干预的自动抓拍进出林区的车辆和人员，通过监控中心远程立体、动态的全程监控被保护的林区资源，确保发生偷盗行为能够及时有效的发现并及时处理。
对于防病虫害需要采用手持设备为护林员日常巡护动态监测林区异常情况，一旦发现疑似病虫害则可通过护林员手持设备拍照自动通过无线通讯将相关位置信息、病虫害现场图片传至监控中心系统，由专家做出判断并结合气候条件做出智能分析，并发出病虫害预警，为提前预防病虫害提供有力的科学依据。
根据我市智慧林业的规划以及结合实际情况，需要在我市市重点林区部署75个智能化森林防火监控点，46个林区公路车辆抓拍卡口监控，3个林区道路森林防火防盗卡口监控警示牌一体机，860套手持设备，2套无人机，31套自动虫情测报灯。
整体采用传输网络方式将视频监控图像及信号传回监控中心，监控中心需要采用综合监控管理平台和GIS地理信息综合平台，需要采用大屏显示前端监控视频图像等信息。
我市智慧林业是由智能化森林防火监控、车辆抓拍卡口监控、森林防火卡口监控警示牌一体机、安防监控、手持设备、无人机、传输网络、后端管理平台等构成，根据我市智慧林业特点结合业务需求进行部署具体分析如下：
2.1.森林资源防火需求分析
前端基站对于森林防火监控预警系统是非常重要的，是实现林区视频采集、林火智能识别、林火定位等森林防火预警非常重要功能的设备站点。
由于前端基站位于野外林区内，而且四周一般都有高大灌木林以及林区的地形地势条件等，森林防火监控预警系统需要考虑监控半径范围、野外供电、林火火智能识别，根据地势地形结合监控预警的特点需要进行基站选址，根据四周灌木林的高度以及所需监控的范围选择修建铁塔的高度，根据气候条件考虑设备是否需要保温措施等；在无人值守的环境需要考虑基站自身的防盗问题，以及野外环境必须要考虑的防雷接地，铁塔基站等问题。
前端基站选址分析
前端基站首先需要分析的是基站的选址，基站选址主要是根据林区的地形地貌结合森林防火监控预警的特点进行选址，其选址原则如下：
1）根据地形选址原则：
Ø长条形山选址：
一般选址在长条形山两侧向外的位置；可以获得较大监控半径范围。
Ø起伏较大的山：
一般选址在半山腰视野较为开阔的位置；
Ø起伏较小的山：
一般选址在山顶制高点位置；
Ø长条形山沟：
一般选址在半山腰的位置；
2）根据烟火识别系统特点选址原则：
Ø摄像机监控范围以平视为主、俯仰为辅的原则，这也是我们选址基站铁塔高度的重要因素之一。
3）根据人群活动的情况选址原则：
Ø选址人群活动较为密集的地方
对于不符合以上选址原则的山形，可以根据实际的山形进行现场实地勘察进行选址。
基于以上分析，结合本项目的地形特点，具体的选址的地点情况如下：
15
序号
名称
监控半径
电（附件有220V电源（标注大概距离）或无任何电源需建太阳能）
网络（光纤或宽带或自建无线）
附近是否有瞭望台或运营商铁塔或自建铁塔
坐标
是否需要安装气象采集
1
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°37′57.67″北纬32°42′35.11″
需要
2
3-5公里
有220V供电，距离500米
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°38′53.65″北纬32°38′41.11″
不需要
3
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°23′25″北纬：
32°44′55″
不需要
4
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°25′28″北纬：
32°41′15″
不需要
5
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°32′40.28″北纬：
32°42′05.84″
不需要
6
3-5公里
有220V供电，距离500米
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°30′14.42″北纬：
32°40′09.50″
不需要
1
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°43′14″北纬32°38′15″
需要
2
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
有瞭望台
东经117°43′29″北纬32°38′2″
需要
3
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°43′38″北纬32°33′51″
需要
4
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°44′3″北纬32°33′35″
需要
5
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°33′10″北纬32°35′17″
需要
6
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
有瞭望台
东经117°33′35″北纬32°35′4″
需要
7
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
无，需新建6米高铁塔
东经117°29′51″北纬32°38′37″
需要
8
3-5公里
无，需建太阳能
无，需建无线网络
有瞭望台
东经117°29′27″北纬32°36′47″
需要
1
3-5公里
通电
有，营运商专线网络
有瞭望台，顶部为钢架构活动板房。
东经117°58′11″北纬32°56′26″
需要
2
3-5公里
有220V供电，距离300米
无，需建无线网络
有瞭望台，顶部为浇筑或砖混结构。
平顶
东经118°17′
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