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0755-23016162
解決方案
行業系統解決方案
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行業系統解決方案

青龍林業森林防火預警方案


青龍林業局防火數字化監控預警系統

解決方案白皮書

 

深圳市紅光達科技有限公司

電話:0755-23016162

網站:www.villageonthelakeapts.com

Email:hgd@hgdcctv.com

 

目   錄

第一部分、概述- 4 -

1.  引言- 4 -

2.  本方案的特點優勢- 6 -

3.  與傳統森林監控系統對比如下:- 8 -

第二部分、系統簡介- 9 -

1.  前端設備- 10 -

2.  中繼設備(適用于無線傳輸)- 11 -

3.  中心控制設備- 11 -

4.  防火指揮中心- 12 -

第三部分、系統方案設計- 13 -

1.建設目標- 13 -

2.功能需求分析- 14 -

3.設計原則- 15 -

4.設計依據- 17 -

5.功能概述- 17 -

6.視頻采集配置說明- 19 -

7.無線傳輸配置說明- 28 -

8.視頻監控平臺- 33 -

9.防雷接地配置說明- 35 -

10.風光互補供電系統- 42 -

第四部分、紅外熱像儀林火監測預警系統- 51 -

1、紅外輻射:- 51 -

2、紅外熱成像技術:- 51 -

3、紅外熱成像原理:- 51 -

4、用于森林防火的紅外熱成像儀:- 52 -

5、用于森林防火的紅外熱成像儀特點:- 52 -

6、軟件運行界面:- 53 -

7、軟件功能總結:- 54 -

第五部分、項目實施計劃- 63 -

1.  施工總體部署- 63 -

2.  進度計劃及保證措施:- 63 -

3.  安全計劃:- 63 -

4.  質量計劃:- 63 -

5.  勞動力安排:- 64 -

6.  文明施工措施:- 64 -

7.  臺風防汛安全措施:- 64 -

第六部分、技術支持及售后服務- 65 -

1.  保修與維護- 65 -

2.  緊急現場技術服務- 65 -

3.  現場技術培訓- 65 -

4.  系統升級與更新服務- 65 -

5.  提供完善的系統文檔及使用手冊- 65 -

6.  由于人為或不可抗拒自然因素損壞不在保修之列。- 65 -

 

第一部分、概述

1.  引言

1.1 概況 

森林火災是世界性的林業重要災害之一,隨著中國造林事業的不斷發展,防火工作成為首要任務。森林防火必須貫徹“預防為主,積極撲救“的方針,真正做到早發現,早解決。目前,基于無線/有線網絡技術的遠程無線監控系統,已廣泛應用于森林防火監控領域。

森林防火遠程監控系統,由森林防火指揮部監控中心、傳輸系統,以及前端采集點構成。

前端采集點一般設置在林區各消防瞭望塔制高點上。包括全天候紅外熱成像、可見光攝像機、長焦距變焦鏡頭、全方位定位云臺、野外護罩、網絡視頻編碼器等。前端采集設備負責全天候對林區自動掃描,具有多種光學傳感器,利用紅外熱成像探測林區實時溫差及最高溫度,及時發現林火并報警,可見光攝像機輔助成像可實時觀察林區植被情況、火情現場情況據作為遠程指揮依據。各監控點通過無線/有線傳輸系統,將圖像傳輸到監控中心;監控中心不僅可以獲得全面的、清晰的、可錄制并回放的多畫面現場實時圖像,還可以對前端攝像機焦距和云臺運動進行操作和控制,對于前端發生林火報警的監控點,通過云臺的實時角度回傳,結合GIS系統可以實現火災發生點的經緯度定位;前端可選設置智能化微型氣象站,可以實時的了解當前監控點的風力、風向、溫濕度等數據,為森林防火指揮提供有力數據信息;滿足當前森林防火的各種要求。

通過森林防火遠程監控系統,森林防火指揮中心能實時監控林區現場實況,及時發現火情,起到預防火災的目的?;馂陌l生時,該系統能將現場圖像實時傳回指揮中心,為指揮中心的遠程指揮調度提供有力的保障,最大限度地減小火災造成的損失;該系統能真實記錄火情發生、發展和消滅的整個過程,為火情的預防、治理提供真實有效的歷史資料。

1.2 國際通常森林防火技術 

國際上現有的森林防火報警技術: 

德國:FIRE-WATCH森林火災自動預警系統 

德國投入使用的FIRE-WATCH森林火災自動預警系統,正常監測半徑10公里,安裝該系統每套需7.5萬歐元,而在勃蘭登堡州安裝需要120-130套,約1000萬歐元。 

美國:護林飛機和紅外遙感火災預警飛機巡邏

美國利用“大地”衛星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉,探測地面上的高溫地區、濃煙地帶以及火災遺址。美國使用無人駕駛林火預警飛機進行24小時監測,雖獲得了成功,但耗費了巨額資金。 

加拿大:加拿大采用衛星巡回監測系統

加拿大采用從衛星上發射電磁射線檢測林區溫度,當檢測出某一林區局部溫度上升到150℃~200℃,紅外線波長達3.7微米時,便是火災前兆,立即測定具體溫度,采取措施及時防火.同時,加拿大林區采用多架配備先進的直升飛機輪流監測森林火災,飛行費每小時需5000-6000加元。 

國外的技術有的雖然可靠,但需要借助高空衛星,且施工太復雜;有的技術方案基礎實施投資太大,多達幾十萬美元,投入成本過高,這些難以滿足我國森林資源監測的實際需要。 

1.3 國內采用的監測方法 

l 地面巡護

地面巡護,主要任務是向群眾宣傳,控制人為火源,深入了望臺觀測的死角進行巡邏。對來往人員及車輛,野外生產和生活用火進行檢查和監督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時,常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差;在交通不便、人煙稀少的偏遠山區,無法進行地面巡護,需用各種交通工具費用及人員工資費用,只能用視頻監測方法來彌補。

l 瞭望臺監測

了望臺監測,是通過了望臺來觀測林火的發生,確定火災發生的地點,報告火情,它的優點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足:是無生活條件的偏遠林區不能設了望臺;它的觀察效果受地形地勢的限制,覆蓋面小,有死角和空白,觀察不到,對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察;雷電天氣無法上塔觀察;了望是一種依靠了望員的經驗來觀測的方法,準確率低,誤差大。另外了望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。

l 航空巡護

航空巡護,是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發展能做到全面觀察,可及時采取有效措施。但也存在著不足:夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛,同時巡視受航線、時間的限制,而且觀察范圍小,只能一天一次對某一林區進行觀察,如錯過觀察時機,當日的森林火災也觀察不到,容易釀成大災,固定飛行費用2000元/小時,成本高,租用飛機費用昂貴,飛行費用嚴重不足,這就需要用定點視頻監測來彌補其不足。

l 衛星遙感

衛星遙感,利用極軌氣象衛星、陸地資源衛星、地球靜止衛星、低軌衛星探測林火。能夠發現熱點,監測火場蔓延的情況、及時提供火場信息,用遙感手段制作森林火險預報,用衛星數字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數據快、能得到連續性資料,反映火的動態變化,而且收集資料不受地形條件的影響,影像真切。

存在的不足:準確率低,需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實,尤其是交通不便的地方,火情核實十分重要。在接到熱點監測報告2小時內應反饋核查情況和結果。衛星遙感監控森林防火的其不足是:

1. 熱點達到3個像素時,火已基本成災。

2. 從衛星過境到核查通知撲火隊伍時間過長,起不到“打早、打小、打了”的作用。

為彌補以上手段不足,我公司“森林防火數字化監控預警系統”可以實現快速、準確、實時的監控林火情況,配合林政管理、生態建設管理及林業活動等功能實現各種管理。

2.  本方案的特點優勢

“森林防火數字化監控預警系統”利用先進的智能化監控設備對林區進行全天候的遠程監控、監測,避免了原始人工了望觀察火情的局限,實現了林區管理數字化、科學化,大大減少了林業部門的費用支出和管理成本,提高了林區企業的效應。 

該系統特點: 

紅外熱成像:探測林區熱輻射,通過不同目標溫差實時成像,搭配了測溫模塊可全天候對林區掃描檢測,當測得溫度及溫差數據符合林火特征時,系統發生報警,及時讓防火值班人員掌握林區火災隱患,及時制定災害撲救方案等。

可見光攝像機、長焦距變焦鏡頭:可見光成像設備,做為紅外熱成像儀的補充,可實時采集符合肉眼成像特征的可見光彩色、黑白視頻,進行錄像存儲。當熱成像發生火災報警時,也可以通過可見光攝像進一步確認報警的真實性,提高防火預警準確性,同時可以為遠程指揮提供現場真實畫面,作為輔助手段;

全方位定位云臺:高精度定位云臺,可以讓監控位置間的回轉速度達到20度或更高,定位精度達到0.01度,變速控制方式,重點部位可以設置預置點,隨時進行快速切換;并可實時回傳云臺水平、俯仰角度數據給GIS系統,實現對火點的經緯度精確定位;

設備防盜:由于系統設備造價較高,又處于野外無人地帶,所以設備安全至關重要,配置設備防盜報警系統可以保護用戶投資,保護設備安全,并能對入侵目標觸發報警,通過語音警告非法行為驅離,為挽回損失提供有力措施;

風光互補供電系統:由于施工困難,所以野外設備供電采用風力、太陽能方式逐漸被人們所青睞,我們通過對傳統光伏供電系統的改進,利用傳統系統一半的太陽能電池板即可實現同樣或更大的太陽能轉換效率,當無光照條件時自動轉換為風力發電,為前端設備提供穩定可靠的不間斷供電系統;

網絡綜合視頻管理平臺:對前端視頻進行解碼,并做視頻流轉發、錄像、回放、設備管理、多用戶權限管理等服務,實現整個系統的集中管理和維護;

林火自動監測報警系統:利用配套的林火監測報警軟件,通過前端測溫模塊對實時紅外熱成像儀視頻進行溫度檢測再結合其它數據判斷被監控區域是否存有火災險情,對于發生火災的進行判決報警,并控制云臺對火點的跟蹤。識別率在95%以上;

數字微波傳輸:可依據實際情況采用遠距離微波傳輸方式,避免野外系統施工的難度,縮短系統建設周期。

3.  與傳統森林監控系統對比如下:

方式/比較

森林防火數字化預警系統

傳統森林監控系統

部署復雜度

復雜度低

很少的攝像機覆蓋大面積區域

復雜度高

大面積區域需要大量攝像機,且某些地方根本無法覆蓋,如港口、海灣、山林

霧天正常監控能力

利用遠紅外線大氣穿透性,即使雨、雪、大霧天氣都能正常成像

霧天超出能見度無法監控

夜間監控能力

紅外熱成像屬于遠紅外被動探測目標熱輻射成像,不受可見光影響,夜間無光環境正常成像

多采用一體機,照度差,無法監控,即使增加紅外燈仍然距離有限

和應用軟件結合能力

標準通訊協議提供和各類應用軟件結合

單一的應用軟件,擴展性差

GIS聯動能力

整合功能,可實現雙向互動

無,僅能單一的監控,無法實現視頻和地圖聯動

林火報警能力

利用專用熱成像測溫模塊及配套林火監測軟件,識別率95%以上,并可結合人工識別

人工識別

火點定位能力

系統自動對火點經緯度進行精確定位,并在地圖上進行標注,亦可結合人工定位

對于大面積的林區人工定位不準確,不直觀

 

第二部分、系統簡介 

“森林防火數字化監控預警系統”引進國際上先進的防火技術,以國內價格水平提供國際品質的優質、穩定的森林防火監控系統。該系統是以森林火情監測為主,將GIS技術、遠紅外熱成像技術、數字圖像處理技術等高新技術綜合應用于森林資源管理中的高科技產品。 

本系統在監控森林火情的同時,還可以對森林資源、生態環境、森林病蟲害及野生動物等進行有效監控。系統構成圖示如下: 

 

系統中每個前端采集站有獨立地址編碼,且每個前端采集站的坐標與地理信息系統中的位置一一對應,通過安裝在前端采集站的定位云臺巡視監控覆蓋區域的林區火情,一旦發現火情,GIS系統接收到特定地址編碼的定位云臺回傳的位置數據,即可實現火點定位功能。同時,第一時間通知防火相關領導和人員。系統還可以提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置和阻火能力,以及趕赴火場的時間等重要信息,相關領導可以在監控中心進行遠程調度指揮。

系統以數字設備的監控方式,通過傳輸網絡將采集的信息、數據傳輸到防火監控指揮中心,利用GIS(地理信息系統)對發生的火情、火警區域實現定位,并實時做出分析判斷,確定撲救方案,將火險控制在萌芽狀態。同時對大量資料數據進行儲存、處理和分析,對今后的森林防火預防工作起到指導和參考決策價值。

l 獲取信息:利用建立分布在火災易發區不同至高點的野外信息采集站,獲取覆蓋范圍內的監控視頻圖像、環境信息,實現全天候不間斷監控;

l 動態監測:在數字化網絡平臺系統的支持下,將視頻圖像及其它信息實時、同步傳輸到防火監控中心,實現真實觀測林區的動態情況;

l 火災預警:通過遠紅外熱感應成像技術,準確探測林區火險,即使在惡劣天氣,如雨、雪、大霧天氣都不影響火情識別,是真正意義上的全天候火情自動識別預警手段;

l GIS及輔助決策系統:如有火情,利用GIS地理信息系統,提調相關數據了解并掌握火場的基礎情況,實現準確定位,同時通過專業林業數據庫分析,得出一套切實可行的撲火方案,確定撲火的人、機、物力量的配置,得出撲救具體措施和最佳路線方案;

l 預報分析:參考林區物候、可燃物特性數據、氣象信息等,利用專家數據庫模型進行綜合分析,預測出相應地區的森林火災等級數據。

“森林防火數字化監控預警系統”避免了原始人工了望觀察火情的局限,實現了林區管理數字化、科學化,大大減少了林業部門的費用支出和管理成本,提高了林區企業的效應。該系統在監控森林火情的同時,還可以對森林資源、生態環境、森林病蟲害及野生動物和亂砍亂伐等林業活動進行有效監控。

1.  前端設備 

前端由采集定位系統、傳輸設備、設備防盜報警系統、避雷接地系統、智能風光互補供電系統等組成。

2.  中繼設備(適用于無線傳輸)

中繼由無線網橋、傳輸天線、智能風光互補供電系統、避雷接地系統等組成; 中繼點選擇可以是獨立也可以利用其它監控點。

 

3.  中心控制設備 

終端由網絡視頻監控管理系統、GIS地理信息系統、林火監測預警系統、傳輸系統、電視墻系統、UPS電源等組成。 

 

3.1地理信息系統 

現在的視頻監控系統正在向數字化方向發展,并且與地理信息系統(GIS)結合也是其發展的必然方向。 

經過與地理信息開發部門的合作,我公司應用定位云臺與地理信息系統無縫連接,成功的投入使用,將定位云臺所返回角度將送入地理信息系統,并在林業地理信息系統上進行精確坐標定位。 

4.  防火指揮中心 

遠程控制與通訊是指揮中心的主要功能,即通過指揮中心可完成對林場各個地區的通訊指揮工作,同時在指揮中心可以實現對火情地區的實時監視、控制功能。以指揮中心為核心將各個系統進行整合,實現辦公的信息化網絡化,通過有線、無線調度系統完成對下屬部門的命令發布、工作查詢、人員調配工作;同時把監控系統與地理信息系統進行無縫結合,完成對林區的監控、以及資源調查工作。

 

第三部分、系統方案設計

 “森林防火數字化監控預警系統”項目由防火指揮中心(監控中心),前端視頻、音頻、數據采集系統,無線傳輸系統,林火監測及數字編碼終端處理系統,鐵塔,防雷接地,風光互補供電等組成。各個前端視頻、音頻、數據采集系統包括:視像采集、報警采集、氣象數據采集、定位云臺系統、太陽能供電及防雷、鐵塔及接地系統及防護系統。

軟件系統包括:操作系統軟件Microsoft Windows 2003 Server、數據庫管理軟件SQL Server 2000(企業版)、地理信息系統(GIS)、網絡視頻管理錄像軟件、林火預警軟件、短信網關系統等組成。

1.   建設目標

根據用戶提出的具體要求,依據中華人民共和國國家《公共安全行業標準》和《安全防范工程程序及要求》,結合貴單位的實際情況,我公司本著“布局合理、質優價廉、功能齊全、配套服務”的原則。經過對目前技術情況的調查了解,通過多方比較,結合森林防火的特殊性和實際需要,采用微波遠程圖像傳輸及控制系統,設計的一套經濟、實用的森林防火瞭望觀察系統方案,對林區實時瞭望觀察,做到早發現,早撲滅,減少森林資源損失,降低防火工作難度,提高林業管理效益。

l 在森林火災發生前自動監測識別火險火情,做到及時預警,同時防范縱火、亂砍亂伐、捕殺野生動物等違法行為,從而起到預防的目的;

l 在森林發生火災時把現場的圖像實時傳回指揮中心,指揮中心通過監視前端攝像機圖像指揮調度救火,最大限度的減小火災造成的損失;

l 能真實記錄火災發生前,救火過程中以及救火以后現場的真實情況,從而對火災進行處理,提供有效真實的直觀資料;

l 通過安裝紅外熱成像、可見光攝像系統全天候監控林區,做到晝夜半徑3公里和5公里內,觀測森林火情、對初發火情,做到及時發現、及時救護。使火災隱患消亡在萌芽狀態;

l 從瞭望塔設備安裝點的圖像傳輸到森林管理指揮中心,森林防火消防中心可對火情及現場情況進行實時觀察,以便及時了解現場情況協調調度指揮;

l 林區監控管理指揮中心可以對前端設備進行長焦、廣角控制;對云臺進行上下、左右控制、設置各種特殊位置的預置位,做到重點區域重點設防;

l 設備紅外線防盜功能、實時探測有無入侵破壞行為,并能做到語音警告和取證功能,保護設備投資的安全性。

l 系統具有多路畫面實時錄像,多路畫面實時顯示,圖像壓縮質量設置,錄像存儲,用戶管理等功能。

l 配置GIS林業地理信息系統,將林區地形地貌、植被情況、監控點信息、分布狀態等信息數字化處理,實現地圖點與實際目標的一致,做到火情聯動、視頻切換等功能,同時可作為植被管理、輔助決策的重要手段;

l 山上需要24小時不間斷供電,滿足所以設備用電需要,根據目前技術條件設計采用風光互補供電系統,保證山上不具備布線條件的監控點設備不間斷供電,正常工作。

l 在有災難發生時系統可以與防火指揮車及移動救援系統對接,通過移動圖像采集把現場情況傳輸各級指揮中心。該系統根據林區面積廣、海拔高、環境復雜、山頂沒有電源、布線困難等特點進行設計。

2.   功能需求分析

“森林防火數字化監控預警系統”項目是以森林防火信息為重點和主要對象,以地理信息為中心基礎,基于成熟的傳輸技術、IP技術的網絡視頻系統和數字定位技術的,集防火信息管理、生態建設管理為一體的,為森林防火及其它林業工作服務的綜合應用系統。該系統應具有以下特點:

A. 投資省,建設快,無線傳輸方式特別適合無通信線路、無電能、無道路情況。

B. 可實現遠程圖像實時圖傳和控制,通過前端設備實時掌握現場情況。

C. 紅外熱成像實時溫度監測,及時發現火災隱患并報警

D. 視頻信息可在IP網絡上傳輸,用戶可在網絡上的終端看到現場的圖像。

E. 系統具有可擴展性,系統具有升級功能,適合森林防火防護監控系統的發展要求。

F. 界面清晰、操作簡單。

G. 具有森林地理信息系統等輔助決策系統、火勢蔓延分析功能。

H. 火點經緯度定位、最近路徑分析功能。

I. 林政資源管理及生態建設管理信息系統和其他林業信息系統。

“森林防火數字化監控預警系統”前端信號采集平臺采用遠紅外熱成像儀+輔助可見光成像+定位云臺+無線傳輸設備,由于該系統強大的數據處理和系統集成能力,可以實現在一個平臺上完成數字圖像監控采集、林火監測報警、無線傳輸、防盜報警監控管理、遠程控制等功能,從而降低系統的造價、提高了監控維護的效率并降低了使用難度。

采集平臺可以高效的壓縮處理接入的圖像,通過電腦監視器就可以實現所有圖像的實時動態監視,同時利用該系統可以調用存儲在硬盤中的歷史資料,本系統采用業內頂尖壓縮技術MPEG-4/H.264算法,壓縮比高達1:500。此外實現了自動磁盤空間動態檢測功能,圖像動則錄,不動則不錄或慢錄。 另外系統還可以靈活的設置報警信號和圖像的聯動關系,當系統發生報警時,通過事先的設置,可以啟動相應的攝像機錄像及報警輸出功能。同時控制中心也可同時得到報警信號,并可通過遠端控制進行實時監控觀察等功能。

監控服務器提供了對前端采集工作站的分層次管理,對用戶的分級權限管理;用戶可以根據需要通過網絡將前端音視頻數據實時存儲在中心服務器上;服務器數據庫記錄了所有視頻資料信息(視頻文件可以是分布在各個采集工作站或服務器)、報警信息、監控點信息、其它數據信息,一般用戶通過WEB登陸服務器,可以在統一的界面查詢任何對他授權的信息;對于前端和中心之間不支持多播的網絡環境,服務器提供了單播到多播的數據轉發,這樣中心的多個人員查看前端的實時流大量節省帶寬。

3.   設計原則

“森林防火數字化監控預警系統”項目設計和功能的實施將遵循以下原則:

先進性:所謂先進是指要求采用的產品和系統是當代先進計算機技術的應用成果,具有一定的前瞻性,特別是符合計算機和網絡通信技術最新發展潮流并且應用成熟的系統。

保密性和安全性:必須符合國家的安全標準和要求,以保護內部信息特別是密級信息不被非法訪問。系統設計時應充分考慮數據庫和應用系統的安全性, 建立身份認證、權限認證,徹底屏蔽內外非授權用戶的非法訪問。 

智能化:系統中采用的產品和系統本身必須具有智能特征,比如自主編程、記憶功能、主動檢測等;前端設備與系統必須有良好而可靠的通訊能力和故障自動檢測、報警功能等等。

網絡化:在計算機網絡技術高度發展和廣為應用的信息社會,設計完成的監控系統中所采用的產品和系統,必須與計算機網絡技術相結合,實現各個子系統的信息共享,才能適應時代的前進、技術的進步,滿足更廣范圍巡查的要求。

實用性:我們這里講的實用是指要求所采用的產品和技術經過了市場的考驗,能滿足目前監控系統的需要而無華而不實之嫌,決不搞盲目投資、浪費資金。

兼容性: 考慮到國家林業局、區林業局已建成的或在建的防火信息系統,本系統能與區林業局、國家林業局的防火信息系統接軌和共享數據;同時考慮到今后重新開展森林資源調查后資源數據庫與最新衛星影像的更新問題;另外,本系統能夠妥善處理好與上下級防火信息系統的連接,做到與相關已建立好的信息系統的兼容。

成功應用:系統設計采用的產品和系統,必須是經過了一定時間市場考驗的成熟產品,特別是在國內應該有成功的應用案例。

合理配置:系統設計時,應對需要實現的功能進行合理的配置,并且這種配置應該是可以被改變的,甚至在工程完成后,功能、配置的改變也是可能的和方便實現的。

良好操作:系統的前端產品和系統軟件均具有良好的學習性和操作性。特別是操作性,應使一般水平的管理人員,在粗通電腦操作的情況下通過培訓能掌握系統的操作要領,達到能完成監控任務的操作水平。

可靠性:設計必須遵守的原則是保證系統的可靠穩定運行。這個原則要兼顧到兩個方面:

2系統運行可靠-2系統的運行要求可靠。要求從計算機的配置到系統的配置、前端設備的配置都要仔細考慮這個問題,對所有的設備進行認真的可靠性認證。

2保存和恢復設置方便-2在實際運行中,即使系統的故障率非常低,也會因為各種意想不到的原因而出現問題。所以在系統設計時要考慮到系統設置數據的方便保存和快速恢復。

開放性:即使是最先進的系統,也有隨時間的推移而落后的可能。在系統設計中,我們選用產品和系統時,應充分考慮系統的升級、擴展、維護問題,設計應全面、周到,注意預留到位并留有充分余量,以適應未來發展需要,主要體現在以下方面:

2智能化升級-2系統的軟件是最有可能升級的,選用的系統管理軟件必須有廠家的免費升級承諾。升級的操作應該相對簡單,由系統管理員即可完成,不需要繁復的操作和專門的技術。

2模塊化結構-2為方便硬件的維護和升級,設計時采用的設備應為高度集成的模塊化產品。由其組成的系統應是模塊化結構。這樣便于系統的維護和升級。

2經濟性-2為了確保投資合理性,要在滿足其它基本原則的基礎上選擇性能價格比最優的系統和產品,從而使系統投資物有所值,不造成盲目投資

4.   設計依據

《民用閉路監視電視系統工程技術規范》(GB/50198-94)

《系統接地的型式及安全技術要求》(GB14050-93)

《安全防范工程程序與要求》(GA/T75-94)

《安全防范工程驗收規則》(GA/T308-2001)

《工業電視系統工程設計規范》(GBJ 115)

《安全檢查防范系統通作圖形符號》(GA/74-94)

《火災自動報警設計規范》(GB50116-98)

安全防范工程費用概預算編制辦法(GA/T70-1994)

視頻安防監控系統技術要求(GA/T367-2001)

用戶技術需求書

5.   功能概述

“森林防火數字化監控預警系統”項目為監控控制人員提供監控控制功能,正常情況下攝像機在云臺帶動下工作在多角度自動掃描方式下時,觀測人員在監控中心可觀測到一定范圍內的森林、道路、人員等實況圖像,系統可進行全程錄像;若遇異常情況,工作人員可及時將攝像機從自動狀態下轉為手動狀態,并對有關目標進行跟蹤、定位、放大,以便更加仔細全面地進行觀測。

防火信息系統的主要功能如下:

1) 監控指揮屏幕墻可以實時顯示前端采集點的圖像;

2) 數字圖像可以通過無線通訊和計算機網絡實現遠程傳輸;

3) 所有視頻圖像進行全程錄像存儲,并可對以往的歷史圖像進行查詢和回放;

4) 采用全方位定位云臺,具有實時回傳角度信息功能;紅外熱成像儀,具有全天候林區溫度監測及視頻采集的功能,不受雨、雪、大霧、黑夜影響。同時搭配可見光攝像機,確?;馂奶綔y的準確性;

5) 通過設置的監測點,實現整個有林面積的監視范圍達到95%以上;

6) 系統安全性高,采用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統安全可靠;

7) 查詢簡便:采用時間流設計,可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索;

8) 數字網絡傳輸模式,方便與其他防火中心及其他森林防火管理部門連接;

9) 防盜告警,在監控點裝置紅外探頭,有盜竊破壞者入侵時監控中心告警,保護用戶投資,或將損失降低;

10) 火情識別報警:當配備了測溫分析模塊的紅外熱成像探測到異常林區溫度信息,可及時告警并聯動報警錄像,提醒值班人員察看顯示畫面,及早發現火情及火點位置;

11) GIS管理系統:以電子地圖為基礎,實現地圖基本操作功能,實現對森林火災的分析預報,森林防火工作的動態管理,為防火提供直觀的規劃和決策支持。

12) 火災定位功能:利用前端采集系統中的定位云臺,在地理信息系統里將每一個監控點進行地址編碼,同時將每一個監控點的坐標直接落實在電子地圖上,這樣地理信息系統一旦接收到特定編碼的定位云臺回傳的位置數據,通過建立特定的位置轉換數學模型,實現定位功能。同時,系統具備實現人工定位功能。

13) 輔助決策功能:GIS信息系統提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。

14) 電源系統:電源供給在全天候的環境下,保證系統不間斷供電;

15) 防雷接地系統:系統要有安全的防雷接地保障措施,確保系統能夠安全運行;

16) 系統配置設備網絡管理系統,實現對各類設備的綜合網絡管理。

林火監測預警系統、網絡視頻監控系統、地理信息系統(GIS)是本項目建設的核心,是防火指揮平臺,對整個系統的日常管理和防災的指揮都是在這三個平臺上完成。

本系統主要任務是以現有的森林資源數據庫、林區資料、森林資源統計數據、防火力量的配置、人員分布情況、歷史數據等標準的及非標準的資源基礎上,使其數字化、規范化、矢量化。實現森林防火信息的規范化、標準化管理,縱向達到和有關部門數據交換和信息共享,為各業務部門提供資源數據的查詢、更新等相關服務,實現信息共享,充分發揮信息系統的資源優勢,建立高質量、高效率的管理系統。開發一套森林防火輔助決策系統,為領導決策和機關辦公提供服務,全面提升森林火災的綜合防御和控制能力。

工程建設的主要功能是在硬件設備和遠程網絡的基礎上,建設森林資源GIS數據庫和以及基于GIS公共數據庫的基礎上,建立遠程監控硬件支撐平臺,以現有森林資源建檔數據庫、資料為基礎,解決森林防火業務的管理信息化系統,最終形成一個有效、實用的森林防火指揮信息系統。

系統中每個前端采集站有獨立地址編碼,且每個前端采集站的坐標與地理信息系統中的位置一一對應,通過安裝在前端采集站的定位云臺巡回監控覆蓋區域的林區火情,一旦發現火情,GIS系統接收到特定地址編碼的前端定位云臺回傳的火情位置數據,經GIS系統通過數據處理即可實現火點定位。同時,啟動后臺的短信發布平臺在第一時間通知防火相關領導和人員。

系統還可以提供最近撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置和阻火能力,以及趕赴火場的時間等重要信息。相關領導可以在監控中心進行遠程調度指揮。

6.   視頻采集配置說明

6.1視頻監控應用背景

數字視頻監控系統是以數字視頻處理技術為核心,綜合利用光電傳感器、計算機網絡、自動控制和人工智能等技術的一種新型監控系統。

在人類感官接受的各種信息中約有80%來自視覺。視頻、圖像是對客觀事物形象、生動的描述,是直觀而具體的信息表達形式,是人類最重要的信息載體。特別是在今天的信息社會,隨著網絡、通信和微電子技術的快速發展和人民物質生活水平的提高,視頻監控以其直觀、方便和內容豐富等特點,日益受到人們的青睞,監控產品也正經歷著從模擬化向數字化、網絡化的革命。

根據森林防火的需要,前端監控點必須具備360度全方位、24小時全天候監控的特點,因此選擇的設備必須符合森林防火的實際需求。

前端監控點的功能是采集視頻、音頻、報警信號后,利用成熟的音視頻數據處理技術,對視頻、音頻、報警數據信號進行壓縮、分析、IP化處理,然后通過無線傳輸系統傳輸到監控中心。前端視頻采集配置示意圖:

6.2設備配置

數字視頻監控系統除了具有傳統閉路電視監視系統的所有功能外,還具有遠程視頻傳輸與回放、自動異常檢測與報警、結構化的視頻數據存儲等功能。與數字視頻監控系統相關的主要技術有視頻數據壓縮,視頻的分析與理解,視頻流的傳輸與回放和視頻數據的存儲。(視頻是在時間上近似連續的圖像序列。在數字圖像處理中,把照片這類單幅的圖像稱為靜態圖像(簡稱圖像),而把電視圖像這類連續圖像稱為運動圖像或視頻。)

視頻監控系統的發展大致經歷了三個階段。

第一代模擬監控系統:在九十年代初以前,主要是以模擬設備為主的閉路電視監控系統,稱為第一代模擬監控系統。

第二代數字化本地視頻監控系統:九十年代中期,隨著計算機處理能力的提高和視頻技術的發展,人們利用計算機的高速數據處理能力進行視頻的采集和處理,利用顯示器的高分辨率實現圖像的多畫面顯示,從而大大提高了圖像質量,這種基于PC機的多媒體主控臺系統稱為第二代數字化本地視頻監控系統。

第三代遠程網絡視頻監控系統:九十年代末,隨著網絡帶寬、計算機處理能力和存儲容量的快速提高,以及各種實用視頻處理技術的出現,視頻監控步入了全數字化的網絡時代,稱為第三代遠程視頻監控系統。

第三代視頻監控系統以網絡為依托,以數字視頻的壓縮、傳輸、存儲和播放為核心,以智能實用的圖像分析為特色,引發了視頻監控行業的技術革命,受到了學術界、產業界和使用部門的高度重視。

“森林防火數字化監控預警系統”項目建設的前端視頻采集部分主要完成音視頻數據的采集和對森林著火點的定位,每個前端采集站主要設備包括:全方位定位云臺、紅外熱成像、可見光攝像、長焦距變焦鏡頭、無線傳輸設備、智能風光互補供電系統、野外保溫箱等設備。

攝像機輸出的模擬視頻信號通過視頻線纜聯接到視頻編碼設備再通過以太網連至傳輸設備發送至中心控制室,通過傳輸設備可以傳輸多種需求的信號,為實現系統的音視頻信號、報警信號、定位云臺角度數據回傳、前端設備控制信號等傳輸提供了一個更為方便的平臺。

l 33-100mm紅外熱成像儀(含溫度監測模塊)

最新一代非制冷式紅外探測器,熱靈敏度高,圖像更清晰。使用更高精度的14位數字圖像,能更準確的發現溫度異常,可自動捕捉全屏高溫區域,實現多區域高溫分析,可設定上限報警溫度值,高于該溫度值可以自動報警。設備結構緊湊,安裝方便,內部集成了圖像采集、圖像處理以及網絡通信等模塊,通過可靠性設計使系統具有較高的效率及穩定性,工作時可完全脫離PC,多個設備可通過標準網絡連接,組成區域監控報警系統,可實現火警探測、溫度異常報警、非接觸測溫等功能,廣泛應用于消防、安防、電力、石化、冶金、醫療、森林防火等領域。

應用:

結構緊湊,尺寸小,易于安裝在生產線和各種設備上,便于裝卸和移動;

設備內部實現了圖像采集、圖像處理以及通信控制等模塊的高度集成,通過可靠性設計使系統具有了較高的效率及穩定性,工作時可完全脫離PC;

使用Intel Xscale PXA270處理器,與x86平臺有一定的兼容性,設備內部運行Linux操作系統,原x86平臺下標準C的算法可以很方便的移植到該設備中運行;

接口豐富:多功能可配置的4入4出數字IO,VGA,網口,串口等。

產品特性

Photon機芯熱成像是美國FLIR公司升級產品,體積小,圖像穩定。它能在全黑暗、煙霧、下雨和輕霧情況下產生高清晰的圖像,而不需要任何光源就能工作。由于采用紅外熱成像,更好的在惡劣環境下,全天候實時監控目標。

 

型號

Photon320機芯

 

 

 

 

成像性能

探測器類型

焦平面陣列(FPA),非制冷氧化釩(VOx)微測輻射熱計

像元尺寸

25μm

分辨率

N制:320×256              P制:320×240

光譜范圍

7.5~13.5μm

熱靈敏度

<75 mk <50 mk f/1.0

圖像處理

數字圖像細節增強 (DDE),中心點溫度

電子變焦

2×,4×

圖像幀頻

N制:7.5Hz       P制:8.3Hz

 

圖像顯示

模擬視頻

RS170 EIA/NTSC 或 CCIR/PAL 復合視頻

數字視頻

8和14-bit串行LVDS數據流

連接器

可BNC、AV接等

鏡頭

鏡頭焦距

33-100mm

電源

輸入電壓

DC4-6V

總功 率

<2 W(穩態)

 

通信

接口

50 針  Hirose 連接器,用于視頻、電源、通信和 數字數據,

控制

RS232

 

 

環境條件

工作溫度

 -40°C 到 +80°C

存儲溫度

 -55°C 到 +105°C

濕度

在 5% 到 95% 范圍內,非冷凝濕度

沖擊

按照IEC60068-2-27Ea, 在三軸上按兩方向30g沖擊5次,周期11mSec,總共30次

振動

4.3 grms 隨機振動 8 小時(3 軸)

外觀尺寸

30mm ×38mm ×38mm

重量

72g

熱成像作用距離

實際監控距離會隨著熱像儀的設置、環境條件、監視器或使用的顯示方式不同而變化。

比如:在目標溫差為2°C,大氣衰減系數為0.85/km的情況下,在規定距離中,達到上述目標的概率為50%

透霧成像效果

熱成像林區監測

l 可見光透霧攝像機、長焦距變焦鏡頭

由于紅外熱成像視頻是遠紅外熱圖像,不同于類似于肉眼的可見光成像,所以為使熱成像探測火災的準確性更高,可以搭配可見光攝像設備做為熱成像火災探測的補充,當熱成像發現火災點時,由控制人員通過可見光攝像畫面進行核實,確認無誤即可實現林火的準確預警。

因為可見光攝像只是做為熱成像探測的補充設備,所以根據用戶需求鏡頭的焦距選擇,選用8-12公里60倍變焦12-720mm鏡頭,3公里33倍變焦10-330mm鏡頭進行搭配.

高解晰度透霧攝像機

日夜兩用型攝像機

產品特性

具有雙向通信功能,通過它,數據可嵌入所有攝像機生成的視頻信號。 技術人員可以通過視頻電纜,從任何位置檢查狀態、更改攝像機設置甚至更新固件。和安裝時間,允許用戶進行更加準確的設置和調節,并且提升了 攝像機的總體性能。 此外,還可使用標準視頻電纜來傳輸 
報警和狀態消息,因此無需進行額外的安裝步驟便可提供優異的

易于安裝

攝像機擁有幾種簡化安裝的功能。

電源和報警接口擁有電纜連接器,即使在安裝攝像機時也可以拆除。

內置的測試方式生成器可以生成信號來測試和查找電纜問題。多語種屏顯菜單 (OSD) 提高了用戶兼容性。

可編程模式

攝像機預設了六種獨立的操作模式,它們分別用于典型的應用場 合,但對于某些特殊的場合,允許用戶進行全面的編程。 通過外部報警輸入,可以方便地在這些模式之間切換。

視頻移動探測

內置視頻移動探測器允許用戶選擇可編程的區域,每個區域可以 
分別設置不同的閾值。 全場景變化探測器可以探測由于照明條件 
的突然變化而引起的假報警,例如打開或關閉室內照明裝置或安 
全照明裝置,因而降低了誤報率。 當探測到移動時,系統會在視 
頻監視器上顯示報警,關閉輸出斷電器,或者通過 Bilinx 傳輸報 
警信息。

靈敏度提升動態

通過增加在 CCD 上的累積時間(最多增至 10 倍),可以顯著增 加有效靈敏度。 這特別適用于只能靠月光提供光源的場合。        

型號

HGD-S43P

輸入電壓

AC24V  DC12V

總功 率

5W

防護等級

IP66防護等級,防銹、防腐、防鹽,PH值在6.5~7.2.

工作溫度

-40°C~+60°C(凍結時除外);相對濕度:35%~90%

外觀尺寸

122mm(L)×67 mm(W)×59mm(H)

產品重量

450g

可見光攝像機

成像規格

1/2或2/3InterlineCCD(高清CMOS/CCD)

像素

P制:795(H)x596(V)   N制: 811(H)x508(V)

分辨率

Color 540TVL;B/W 600TVL

照度

0.001LuxF1.2(night,IRunder0Lux);0.01LuxF1.2(DAY)

彩色轉黑白

日夜自動轉換,ICR機械式雙濾光片切換,后端控制。

快門

自動(1/50 [1/60]至 1/50000)自動無頻閃,固定模式

動態范圍

96 d(  16比特圖像處理)

信噪比

>50 dB

清晰度

可以選擇清晰度增強級別

白平衡

ATW、ATWhold和手動(2500至 10000K)

報警輸入 

不同級別的切換,+3.3V額定,+40 VDC,最大

報警輸出

30 VAC或 +40 VDC,最大 0.5 A連續,10VA

62倍長焦透霧百萬像素高清鏡頭:

廣角時                          最遠焦時

 

產品特性

?大倍率、2百萬像素高清對應,高解像力,高解析度

  廣播級技術運用,提供了高清晰的畫質和色彩。
?日夜兩用IR功能----業內最高水準
  具備24小時監視能力。
  白天提供高清晰畫質的彩色圖像;夜晚提供精細的黑白圖像。
?透霧功能
?先進的納米EBC電子束鍍膜技術----世界領先
  保證20年不發霉、不氧化。能有效地減低光線反射;減少散光和重影;增強透光能力,以便讓鏡頭吸收到更多的光能。
?寬波長、高透過率技術
  保證了在可見光、近紅外光(400~950nm)范圍均有80%以上透過率,擴大了透射范圍。長焦設計,2倍擴展后最長焦可達1550mm。配合高清攝像機,可實現超遠距離實時監控
?獨特的光學技術運用
  在彩色轉透霧及整個變倍過程中,任何一個焦點的圖像均清晰成像,無需二次調焦,具有天然聚焦性功能,克服了普通長焦距鏡頭在變焦過程中需再次調焦的煩惱

全天候適用于森林防火、港口航道、機場碼頭、道路交通、海洋環境保護、氣象監測等

 

型   號

HGD12775DC/AIPIR-2MP (日夜/透霧)

擴展

2倍擴展(內置式)

規格

1/2寸

接口方式

C

焦距(mm)

12.5-775mm、  二倍擴展25-1550mm(2x)

光學倍數

62倍

光圈范圍

F3.5-F360

 

操作方式

變焦

電動

聚焦

電動

光圈

三可變DC光圈(VIDEO驅動或遙控)

最小物距MOD(m)

5m

最小物距下的物體大小mm(H×V)(mm)

 1/2

廣角

28o43′× 21 o44′、14o35′× 10 o58′(2x)

望遠

41×31mm 、21×15mm(2x)

后焦距(空氣換算長)(mm)

53.23

出射光瞳(從成像面)(mm)

-77/-38mm (2x)

適用距離

5-8KM

濾色鏡直徑

M107×1mm

預置位功能

重量

6kg

工作溫度

-20~75℃

尺寸(mm)

368×163×150 (長×寬×高)

近紅外線波長選擇

808nm/850nm/950nm

備注

日夜型、預置、三可變、百萬像素高清分辯率

室外變速重載云臺

產品特性

抗強風結構設計, IP66防護等級,防銹、防腐、防鹽,掉電自鎖功能,低速運行平穩、高重復精度、最大承載50kg,RS422全雙工通訊,支持角度回傳功能,

可適配各種長焦距、高清,透霧鏡頭。實現大范圍監控,提供高畫質的圖像,為防范,取證提供優質有效果。 

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型號

 

輸入電壓

AC24V±25%

總功 率

≤85W,加熱≤130W

防護等級

IP66防護等級,防銹、防腐、防鹽,PH值在6.5~7.2.

工作溫度

-40°C~+66°C(凍結時除外);相對濕度:35%~90%