森林防火监控系统解决方案.docx
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森林防火监控系统解决方案
抚州市林业局
森林防火监控系统解决方案
中国移动通信集团江西有限公司抚州分公司
二零零九年九月
概要
中国移动通信集团江西有限公司抚州分公司非常珍视本次参与机会，特组织经验丰富的业务与技术专家，认真分析贵局森林防火监控系统建设需求，为贵公司定制了符合实际、性能最佳的整体解决方案。
●可靠的项目实施保障
✓成立项目领导小组和项目实施团队
我们对贵局森林防火监控系统建设极为重视，并从全市抽调具有丰富项目管理经验的项目经理组织项目实施团队来保障项目的按期优质实施。
在项目实施期间，我们将指定一名项目经理对项目全权负责并全程保持不变。
✓科学的项目管理和严格的工程进度把关
抚州移动具有丰富的用户信息化项目管理和实施经验。
我们将在项目实施过程进行科学的项目管理，严格按照双方约定的工程进度安排，保质保量完成工程项目的要求。
✓完善的质量监督管理体系
我们拥有全国最完善的服务质量监督管理体系，通过缺陷预防控制、企业承诺控制、过程控制、体系控制、大客户营销服务规范、和大客户满意度调查与持续改进等多项措施，提供了严格的质量管理和服务监督。
✓客户回访规范
通过规范的大客户回访制度，及时跟踪了解市林业局最新的业务需求与遇到的问题，更好的为贵局提供服务。
✓专家级技术咨询与支持
我公司有专门的信息化专业人员，可以向客户提供专家级业务咨询、网络疑难问题诊断、个性化创新业务定制以及各种网络、应用、维护等方面的专业服务。
一、设计说明
1．1系统概况
森林火灾是世界性林业重要灾害之一，每年都有一定数量的发生，造成林业资源的重大损失和全球性环境污染。
森林火灾具有突发性，灾害的发生的随机性，在较短的时间内能造成较大的损失的特点。
因此一旦有火警发生，就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，重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。
如何实现森林防火工作的规范化，科学化，信息化，真正做到早发现，早解决火灾隐情。
数字化森林无线监控已成为及早发觉，排除森林火灾隐情的必要手段。
随着科技的发展，现在森林防火也开始实现智能化管理，工作人员只需坐在办公室拖动鼠标，就可观测上千平方公里的林区。
并在发生紧急情况时，通过监测画面及语音广播对前端林区进行远端遥控，指挥抢险工作。
1．2需求分析
主控中心：
1个
前端监控点：
30个，在林区30个监控点的移动基站铁塔顶制高点架设红外低照度全天候长焦距摄像机各一台，覆盖半径为2km，可以监视方圆的范围，采用太阳加风能给前端设备供电，配备室外全天候全球型云台防护罩，并把周围2km的图像通过网络视频服务器经过移动传输网络传至监控中心
1．3系统功能
监控中心实现对所管辖林区的各个监控点的图象、温度、湿度、烟雾进行全方位实时监控，及时发现火警或火警隐患，达到防火、防乱砍乱伐等目的。
前端设备放置于移动基站铁塔顶，供电可由各个前端采用风光互补电源进行供电，使得前端设备能够在7个阴雨天能正常工作，也可使用基站供电。
监控中心可以通过语音广播系统对现场声音进行监听，也可以对前端进行喊话，遇到紧急情况（如火灾，暴风雨，洪涝灾害）等作为紧急疏散功能。
监控中心的监视器可以实时显示当前摄像机所观察的方位角，便于在紧急情况下协助指挥员决策。
在监控中心采用硬盘录像系统，进行实时录像，每个监控点可以储存15天以内的视频监控录像。
林业部门可以轻易实现通过联网的计算机进行远程监控及直接调看前端图像或录像资料。
二、系统概述
2．1设计思想
在进行监控（CCTV）系统工程设计的时候，我公司依照用户方对系统的基本要求，本着架构合理、安全可靠、产品主流、低成本、低维护量作为出发点，并依此为客户提供先进、安全、可靠、高效的解决方案。
架构合理：
就是要采用先进的技术合理架构系统，使整个系统安全平稳的运行，并具备未来良好的扩展条件。
稳定性：
只有稳定运行的系统，才能确保监控（CCTV）系统和周界防范系统平稳运行，系统的技术先进性是系统高性能的保证和基础，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。
安全性：
系统必须是安全的系统，确保系统可靠运行。
可扩展性：
保证当用户有更多的要求时，引入的新设备可以顺利的与本次配备的设备共同工作，进一步扩展与提高系统的性能。
产品主流：
系统是否采用当今主流产品，关系到系统的整体质量和未来能否得到良好技术支持以及完整的技术文档资料。
在设备选型时，我们将主要依据用户提出的具体要求，同时考虑产品的技术先进性，产品是否为主流产品，产品技术资料的完整性，保证用户得到良好技术支持的条件，也是保障用户投资的基本条件。
低成本低维护量：
指力争有良好的性能价格比，所采用的产品应是简单、易操作、易维护、高可靠度的。
系统是否具有优良的性能价格比是判断一个系统优劣条件的重要依据。
系统的易操作和易维护性是保证非专业人员使用好一个系统的条件。
高可靠度是保障系统运行的基本要求，也是易维护性的保障。
我公司将本着上述设计原则，来进行监控系统的设计。
并将严格按照国际惯例并结合本公司的技术实力与工程经验，进行监控系统工程的安装、测试以及验收，完工时将同时提交与工程相关的每个设备的安装使用手册以及系统的各种图表等文档资料，还将提出技术培训和服务的承诺。
2．2视频传输介质系统介绍
2．2．1传输介质系统简介
视频传输介质采用前端的有线线缆传输设备。
由于在此方案中，由于前端设备放置于移动基站铁塔顶，所以系统的主要传输是通过有线设备进行，其中用到的视频线都比较短，因此不存损耗问题，使用的传输具有传输速率高，抗干扰能力强，传输距离远等优点。
2．2．2传输系统设计原则
传输系统依据综合布线规范设计，综合布线系统要遵循以下原则：
1、按照结构化布线系统设计规范的有关标准进行结构化布线设计。
2、布线要符合国际标准，充分保证综合布线系统的高速运行和信息的可靠传输。
3、布线即满足目前的通信技术要求，又满足未来需要，实现数据通信、实时的语音通讯和图像传输。
4、布线的接插件都应是模块化的标准件，以便于将来的发展。
5、布线要具有高可靠性，要能满足网络系统设计和通信系统设计的通用性和灵活性。
2．2．3专业标准
民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中国电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82IEEE；
●电气及电子工程师学会---民用建筑无线监视电视系统工程技术规范；
●《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）；
●《民用无线电视监控系统工程技术规》（GB50198-94）；
●《视频安防系统技术要求》（GB/T367-2001）；
●《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；
●《通信系统机房设计》（GBKJ-90）；
2．3系统工程设计
根据用户方对监控系统的基本技术要求，我公司在充分分析工程的技术要求的基础上，结合我公司多年从事工程研发和建设的经验，对森林智能化监控管理系统工程，提出如下的设计、施工方案。
1）监控中心设计
监控中心配备专业彩色显示器若干台，组成电视墙。
1台控制计算机，用以控制前端摄像机和投影仪。
监控中心通过与移动传输网互联与前端若干个监控点连接。
N台交换机，将前端网络汇集，且与1台控制计算机联接，与前端设备通讯。
2）前端监控点设计
前端视频监控点设定在移动基站的制高点，摄像机使用红外低照度高倍全天侯长焦距摄像机，覆盖范围为2KM。
传输设备安装在移动基站内，通过移动传输网与监控中心网络点对点联接。
每个视频监控点周围分布N个烟雾报警点、温度、湿度监控点，在监测到有火灾信号时，会及时将报警信号传到对应的前端视频监控点，视频监控点再将信号传递到中央监控中心。
3）网络设计
我们选用移动传输网架设监控网络，传输速率根据需要可实现2M、4M、8M等。
4）配电设计
前端所有设备可使用移动基站提供的交流电/直流电。
电源线缆使用多支铜导线，并做好了防雷。
5）安全设计
监控系统必须考虑抗雷电、抗电磁干扰的能力，要求系统有可靠的接地，系统地线设计应小于4欧姆，系统接地必须与避雷接地线相距30米以上。
接地采用接地地网，采用镀锌钢材。
6）工程应符合的标准
●国家或行业批准发布的相关产品/系统标准。
●GA/T70-94，《电视监控工程费用慨预算编制办法》；
●GB12663-90，《防盗报警控制器通用技术条件》；
●GB/T16676-1996,《银行营业场所安全防范工程设计规范》；
●民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92中国电气装置安装工程施工及验收规范平共GBJ232-82IEEE；
●电气及电子工程师学会---民用建筑无线监视电视系统工程技术规范
●电气指标标准GA/T75-94中华人民共和国公共安全行业标准；
●《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）；
●《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）；
●《民用无线电视监控系统工程技术规》（GB50198-94）；
●《视频安防系统技术要求》（GB/T367-2001）；
●《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；
●《通信系统机房设计》（GBKJ-90）；
三、主控中心
3．1主站结构图
3．2主站配置
视频监控电视墙：
若干台，使用17寸专业彩色监视器，组成电视墙。
控制主机：
1台，控制主机安装后台管理软件，管理和控制所有前端画面，可以控制前端摄像机云台，变焦，亮度，对比度等参数。
交换机：
N台，可将前端各个监控点与监控管理中心，组成一个局域网。
投影设备：
1套，投影仪+电动荧幕,可将视频监控图象切换到大屏幕显示放大，方便指挥调度。
3．3主站功能
控制中心主要由电视墙、控制主机、交换机等组成，可完成对监控现场图像的接收与显示，录像的存储、检索、回放、备份、恢复，云台的控制等。
经由移动传输网传回的数字视频信号可直接连到控制中心局域网上，再经交换机通过内部局域网传播至各个相关部门或人员的客户端。
用户在中心办公室可以通过多路视频墙观看到远距离林区现场多个监控点的图像，用电视墙显示方式.
控制中心发出的对于云台、镜头等的控制指令通过移动传输网传送到监控点。
用户可以通过位于控制中心的云台控制设备控制现场任意点的云台、镜头的光圈、焦距、变倍；云台的上、下、左、右、自动或辅助控制远端的电源、摄像机开关等。
现场传回的视频图像可以直接存储在控制主机上，可方便快捷地实现资料的存储、更新、查询、备份，为执法工作提供依据。
有了好的硬件，还需要好的软件，才能发挥出更大的作用。
软件有如下功能特点：
可同时监控上百路路视频图像
可调整视频图像的参数，包括亮度、对比度、色度、色彩饱和度
可控制云台，左右、上下、变角、光圈、聚焦、预置点
移动侦测功能，每路视频可以设置最多16个区域的移动侦测
屏幕字符显示，用户可在图像上叠加日期、时间、名称等
支持图像抓拍功能
视频录像功能，可定时预约录像，支持文件自动分割，同通道单独设置不同的存储路径
可选择预览和录像、只预览、只录像，以节约计算机CPU资源
支持电子地图，可将摄像机图标直接放在电子地图上，直观方便（选用）
支持前端录音功能（选用）
3.4林火监控识别系统
林火监控识别系统是通过远程摄像，对所监测到的图像数据进行分析，通过图像处理，将所拍摄到的森林背景图像与火灾、烟雾的光谱特征进行比较，分析识别烟雾、火苗，判断识别信息，如识别为火情，则给系统报警，系统将云台的水平角、俯仰角送到森林防火指挥决策系统，利用定位系统将电子地图按一定的比例张开并用图标标示火灾点，屏幕显示监测点范围内的三维电子地图，这样地图和视频图像同步。
如果是处理动态视频信号，识别系统会对动态视频信号进行“抽帧”，所谓“抽帧”就是把原来25fps-30fps的画面进行定时捕捉，将动态信号转化为一幅幅静态画面。
由于动态画面转化而来的图片不够清晰，所以系统会自动对静态画面进行噪点分析、锐化、插值等操作，使之能够进行下一步的色谱分析。
林火识别系统界面
林火识别报警系统有视频图像采集、云台码流采集、林火图像识别、林火报警和交互确认、云台模拟、云台控制、林火定位、云台姿态校正等功能。
林火识别报警系统的功能如下：
数字视频解码：
采集来自林火监测子系统传来的视频信息，通过视频采集驱动将视频信息转换成指定的图像，以便进行林火图像的识别。
云台码流采集：
云台码流采集模块是系统的接口模块之一，负责接受来自林火监测子系统传送来的云台码流。
云台码流是通过主控室PC机的串口设备管理器接入端（RS-232）传入的，云台码流采集模块依据事先约定的码流编码规则，对云台当前的动作信息进行解析，判断云台当前的水平旋转方向、垂直旋转方向以及预制位的信息。
林火图像识别：
林火图像识别模块是林火识别报警系统实现火灾探测的关键，它充分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，运用通用的图像处理方法和识别技术，对林区图像进行分析，并根据火灾蔓延面积、相似度等的变化来判断林区图像上是否有疑似火点。
云台模拟：
云台模拟模块处理的数据来自云台码流采集模块，根据码流采集模块解析云台的动作以及预置位的信息，计算当前云台的水平旋转角度和垂直旋转角度，建立“软云台”来实时的模拟实际云台的运动状态。
林火报警和交互确认：
一旦林火图像识别模块判断出图像上有疑似火点，林火报警模块会立即发出声光报警信息以唤醒监测人员，监测人员通过目视辨别有疑似火点的图像，确认该区域是否发生了森林火灾，如果确认有火灾，系统发出正式的林火报警信息，并向云台控制模块发送锁定云台的指令；如果没有火灾，系统解除报警。
3.5火点现场定位
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数字云台回传的位置数据，通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。
通过带实时角度信息回传的云台，结合GIS工作站，将每个火情点的地理位置准确的显示在三维电子地图上，云台工作时实时将摄像机的水平及俯仰角度回传至防火指挥中心，送入GIS系统进行实时解算，利用数据库中的DEM和GIS软件的空间分析功能通过软件来实现定位，当云台的视线和DEM相交时，根据水平及俯仰角度和监控点的已知位置就可将发生火情的确切位置在GIS上显示出来。
同时还显示着火点的三维地形地貌，林火类型。
预留读取火灾现场移动气象站数据，以及通往火场的主要道路及通行能力，防火隔离带的位置及阻火能力，距着火点最近的消防队伍的具体位置及赶赴火场所需要的时间等重要指挥信息。
云台工作时实时将摄像机的水平及俯仰角度回传至指挥中心，送入GIS系统进行实时解算。
利用定位系统将电子地图按一定的比例张开并用图标标示火灾点，屏幕显示监测点范围内的三维电子地图，这样地图和视频图像同步。
其工作原理图如下：
3.6火灾日志管理
系统运行时，系统自动记录何地、何时发生过何种火灾，并可以查询，便于进行历史数据的管理。
3.7系统特点
✓远程视频监控以直观,真实,有效而被广泛应用在许多重点防范地区。
远程视频监控能在森林发生火灾前及时发现火情，从而起到预防火灾的目的;
✓远程视频监控能在森林发生火灾时把现场的图像传回指挥中心，指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度救火，最大限度的能减小火灾造成的损失;
✓远程视频监控能真实记录火灾发生前救火过程中以及救火以后现场的真实情况从而对火灾进行处理，提供有效真实的资料;
✓在林区各消防瞭望塔制高点架设红外低照度全天候摄像机各一台，覆盖半径2公里，观测方圆12平方公里森林火情。
对初发火情，做到及时发现,及时救护。
使火灾隐患消亡在萌芽状态;
✓从消防瞭望塔至林区管理指挥中心通过CDMA传输，不受距离限制，不受遮挡，CDMA网络覆盖的地方就可以把前端图像传输至监控管理中心。
森林防火消防中心可对火情及现场情况进行实时观察，以便及时了解现场情况协调调度指挥;
✓林区监控管理指挥中心通过CDMA网络远程对前端设备进行长焦,短焦控制;对云台进行上下,左右控制;
✓林区监控管理指挥中心能记录火情发生,发展和消灭的整个过程，对以后的火情的预防,治理提供真实有效的直观资料。
四、传输网络
4．1前端配置
长焦摄像机：
1台（按需要可增加）,安装于移动传输基站铁塔顶上，监控方圆2公里区域范围。
网桥：
2台,与后端主控中心的网桥联接，通过移动传输网将图像信号和节能控制信号传回主控中心。
视频服务器：
1台,将视频模拟信号转变为数字信号通过无线传输设备传给控制中心。
4．2前端功能
前端的长焦摄像机将现场的图像拍下来，经过数字压缩编码后，经过移动传输网传回主控中心。
根据具体情况，在各监控点安装相应的监控摄像机（彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）。
可以安装一个或数个监控摄像机，可配备云台、防护罩及云台控制器等。
监控摄像机用于采集森林附近的实时状况视频信号，主要是监控一定范围内的人群及周边环境，以防止森林火灾的情况发生。
云台可以由指挥控制中心的监控人员控制。
用户可对摄像机进行水平360度，垂直90度及变焦控制。
视频服务器将模拟视频信号转变成数字信号，同时进行H.264的数字视频压缩，另外也传输云台控制信号，通过网线连接到无线设备上，编码压缩处理后的监控信息通过无线网络汇集到指挥控制中心，指挥控制中心能看到所管辖的森林状况，监控人员可通过指挥控制中心局域网或Internet远程实时浏览视频图像、遥控云台。
为充分保证每个监控点的带宽，采用H.264的编码标准，带宽占用较低，并可实现图像的优质传输和存储。
4.4网络结构图
4.5传输系统
通过移动传输网络和网络接入设备（有线网桥），采用MSAP联网技术实现点对点或者点对多点方式建立覆盖城市各个路段的视频监控局域网络。
在控制中心与移动传输网之间采用光缆直连；在远程前端监控点同样与移动传输网互联,以实现与监控中心通信。
五、系统扩展应用
监控网络建成后，系统即可运行。
当需要增加监控点的时候，只需在监控点安装网络摄像机、有线网桥，与移动传输网互联，稍做一下配置就可以将现场的图像传回指挥控制中心。
无须烦琐的布线工程，可谓高效可靠。
当有紧急情况发生时，需要将现场图像迅速发回指挥控制中心，主管部门可以根据现场的情况随时调配人力、物力，迅速打击犯罪或者实施抢险。
通过移动传输网和移动基站实现森林防火监控的优势是无可比拟的。
由于所建设的网络是标准的以太网，因此，只要是以太网标准的设备都可以加载上来，如大气污染检测、环境噪音检测、水污染检测等。
当然还可以用来上网，只要主控中心将上网的接口接入这个森林监控网络，那么所有前端都可以将笔记本电脑接上前端的交换机，用来上网，可以下载或传送文件等信息。
可谓一网多用。
六、设备配置
系统拓扑图：
目前的30个监控点大致是根据的森林分布情况和地域面积来计算的，
6.1设备清单
林火远程监控预警系统设备配置表
序号
费用项目名称
单位
数量
备注
产品型号
报价（万元）
一
前端基站信息采集
1
低照度透雾摄像机
台
30
1/2寸池野OK-305DN，清晰度≥540线，最低照度彩色模式0.02LuxF1.2，黑白模式0.003LuxF1.2，具有透雾功能
池野OK-305DN
60
2
野外重载数字定位云台（内置解码器）
台
30
亿成安SU-450s数字回显、内置解码器，最大承载80KG
亿成安SU-450s
30
3
320mm电动三可变镜头
台
30
富士能D32×10R4D-V4132倍日夜两用镜头，焦距10-320mm
富士能D32×10R4D-V41
30
4
无线网络视频服务器（编码器）
台
60
科卫泰AC1100W
科卫泰AC1100W
30
5
室外防护罩
台
32
YA4829SHKWIP66防护等级，特殊加长制造
YA4829SHKWIP66
6
DC24V开关电源3A
个
30
透雾摄像机配用
0.2
7
防水机柜
台
30
采用铸铝，防腐蚀、紫外线伤害、高频衰减；采用密封插件连接，IP65、避雷防护，自动控温
8
室外专用视频电缆
米
3000
FS-SYV75-5，定做耐高低温、防水专用线缆
9
室外数据线
米
2000
FS-RVVP2*1.0，定做耐高低温、防水专用线缆
10
室外音频线
米
2000
100芯金银线，定做耐高低温、防水专用线缆
11
室外电源电缆
米
3200
RVV3*2，定做耐高低温、防水专用线缆
12
屏蔽蛇皮软管
米
2000
DN20
13
镀锌钢管
米
3200
国标镀锌铁钢管，壁厚≥2.75mm
二
防雷部分（铁塔及接地防雷本项目不考虑）
1
三级电源防雷器
个
30
V20-C/2电源三级防护,UPS进相保护
2
视频信号防雷器
个
60
KoaxB-E2/MF-F监测摄像机两端
3
24V直流电源防雷器
个
60
VF24-DC监测摄像机云台两端电源
4
控制信号防雷器
个
60
FLD-12监测摄像机云台解码器两端
三
监控中心设备及软件
1
三级电源防雷器
个
1
V20-C/2监控中心
2
监控中心配电箱
套
1
监控中心
3
网络信号防雷器
个
2
RJ45S-E100/4F监控中心
4
林火监测预警软件
套
1
火灾识别，自动预警，可发送信息，地图定位预警地点
8
四
安装调试等工程费用
1
工程费
项
1
安装调试、高空施工等费用
合计
158.2
6.2基站分布表
地理位置
分布（大部分地名为山峰名）
监控点数量
附件一：
网络优势
1、省内干线传输网优势
中国移动通信集团江西有限公司目前已经建成了很大规模的骨干传输系统，分别是：
1）2.5Gbit/sSDH省内干线网已建成并投入运行；
2）40Gbit/sDWDM省内干线网已建成并投入运行；
3）320Gbit/sDWDM省内干线网已建成并投入运行。
DWDM网络组织如下图所示：
目前，江西移动通信省内干线光缆已建成覆盖全省十一地市的“东北、南、西”三个光缆环状网。
江西移动已经拥有相当规模的省内干线传输网络，江西移动本身的各项业务都承载在自己的传输网上，为用户不仅提供良好的移动话音业务、数据业务，而且提供各种各样的增值业务。
江西移动有充足的能力为江西省教育信息网纵向网提供一级中心信息中心与地市统一平台信息中心机房二条独立的通信线路。
其主要优势表现在：
1）目前，在江西省内长途干线网全部采用管道来敷设光缆的只有江西移动一家。
在江西省境内，江西移动拥有覆盖全省所有地市的管道，在管道中有若干根管孔，管孔中布放了G.655光纤，以便为将来的发展留出拓展的空间。
该网全程采用吹光纤技术，能够以最快的速度加入新的光纤,使得系统能够快速的升级。
这样，江西移动拥有丰富的省内干线管道资源，对光缆得到很好的保证，免受虫鼠害、外界机械损伤和防止土壤腐蚀，从而使省内干线传输网的稳定性和安全性得到了根本的保证。
2）目
升级会员 