森林防火及林业资源管理预警系统

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1.森林防火监控预警介绍

1.1 概况

森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现，早解决。目前，基于无线网络技术的远程无线监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。

森林防火远程无线监控系统，由森林防火指挥部监控中心、无线传输系统，以及前端采集点构成。

前端采集点，一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上。包括彩转黑低照度全天候透雾摄像机、长焦距电动变焦镜头、数字回显云台、网络视频编码器。各监控点通过无线传输系统，将图像传输到监控中心，无线网络基站由无线网桥和天馈系统构成；监控中心通过无线监控系统，不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，而且还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，通过云台的实时角度数据回传，结合GIS系统可以实现火灾发生点的精确定位；前端设置智能化微型气象站，可以实时的了解当前监控点的风力、风向、温湿度等数据，为森林防火指挥提供有力数据信息；满足当前森林防火的各种要求。

1.2 国际通常森林防火技术

国际上现有的森林防火报警技术：

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150℃～200℃，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。

1.3 国内采用的监测方法

l地面巡护

地面巡护，主要任务是向群众宣传，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。

l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。

l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。

l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：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。在接到热点监测报告2小时内应反馈核查情况和结果；卫星遥感监控森林防火的其不足是：

1.热点达到3个像素时，火已基本成灾。

2.从卫星过境到核查通知扑火队伍时间过长，起不到“打早、打小、打了”的作用。

弥补以上手段不足，我公司“森林防火数字化监控预警系统”可以实现快速、准确、实时的监控林火情况，配合林政管理、生态建设管理及林业活动等功能实现各种管理。

2.本方案的特点优势

“森林防火及林业资源管理预警系统”避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。

该系统特点有：

l数字回显云台结合GIS，火点精确经纬度定位。

l林火自动识别系统，实现火情自动报警。

l

l短信发布火情信息，及时迅速。

l野外设备防盗报警系统，有效防止设备丢失和人为破坏。

l远距离微波传输，避免野外架线施工。

l智能太阳能供电，满足系统能源消耗。

3.本方案实现的主要功能

“森林防火及林业资源管理预警系统”项目为监控控制人员提供监控控制功能，正常情况下摄像机在云台带动下工作在自动扫描方式下时，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的森林、道路、人员等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。

本系统方案的主要功能如下：

1)监控指挥屏幕墙可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)数字图像可以通过无线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)采用野外重载数字回显云台，具有实时回显位置信息功能；电动可变长焦距镜头配备远程可控滤色片低照度高清晰透雾摄像机，具有透雾、深化云烟功能，即使雾天也可以进行正常的监控；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；

5)通过现有设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；

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)查询简便性：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)无线传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；

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)火灾定位功能：利用前端采集系统中的数字回显云台，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。

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)防雷系统:系统要有安全的防雷保障措施,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。

4.产品先进技术应用