森林防火智能可视化综合管理系统解决方案.docx
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森林防火智能可视化综合管理系统解决方案.docx
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森林防火智能可视化综合管理系统解决方案
森林智能烟火检测可视化综合解决方案系统
系统
解决方案
1、项目建设背景
1.1、概述
森林作为地球上可再生自然资源及陆地生态系统的主体,在人类生存和发展的历史可中起着不可替代的作用。
森林有地球之肺的美称,它能大量地吸收二氧化碳,不断制造人类和其他生物所需的氧气。
森林是氧气制造厂、是粉尘过滤器、是天然蓄水库、是天然空调……森林带给我们无穷无尽的好处!
森林是整个国民经济持续、快速、健康发展的基础,它在国家经济建设中具有不可替代的地位和作用。
森林和人们的生产生活有着密切的联系,可是森林却时刻面临火灾威胁!
森林火灾是危害森林的大敌,一场火灾在旦夕之间就能把大片苍翠茂密的森林化为灰烬,给国家和集体造成严重损失,同时林地失去了森林的覆盖,容易造成水土流失,容易发生水旱风沙灾害,影响农业稳产高产。
在居民点、农田、山林交错的山区发生了森林火灾,还会烧毁房舍、粮食、农具和耕畜,影响群众生产、生活。
森林火灾还会烧死林中的大量益鸟、益兽和烧毁各种林副产品。
发生森林火灾,必须动员大批人员去扑火,既耽误生产,又浪费人力物力,甚至造成人身伤亡事故,给国家人民带来损失。
随着森林防火信息系统的建设,从以前粗放式管理逐渐向信息化管理过渡,加强了对监控过程的集中管理。
特别是在发生突发事故的时候,如若得不到第一时间的处理,所造成的各种损失是难以弥补的。
采集并观察视频图像能对突发事故的发展情况有最为快捷、直观的了解。
正因为如此,要求能够借助先进的视频监控模式进行第一时间的处理和取证,使损失降低到最小程度。
基于上述需求,设计出一套适用于森林防火的视频监控系统对保护国家和人民生命和财产安全具有相当重大的意义。
一套合适的监控系统可以帮助森林防火部门更加方便、快捷和系统化的工作,从而为保证国家财产安全、降低管理成本提供重要保障。
浙江大华依托视频监控领域多年技术积累,利用红外热成像热感应技术和烟火智能检测算法,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。
1.2、建设目标
综合运用多种技术,以基础空间数据库、林业专题数据库和防火数据库为支撑,通过开发“森林防火辅助决策支持系统”和“可视化视频综合管理系统”;实现三维场景下的“灾前、灾中、灾后”全过程、全方位、一体化动态管控和决策辅助支撑平台,为森林火险检测、预警、预报、扑救、灾后评估等决策提供技术支撑和科学依据,构建智能化防火体系。
1.3、需求分析
根据**项目的规划,以及XXX森林实际情况,需要在**里部署N个智能化森林防火监控点,采用无线网络方式将视频监控图像及信号传回监控中心,监控中心需要采用视频监控管理平台管理,需要采用大屏显示前端监控视频图像等信息。
智能化的森林防火监控系统是由前端监控系统、传输网络系统、太阳能供电系统、后端视频监控综合管理平台等多系统构成,具体分析如下:
1.2.1、前端监控系统需求分析
(1)红外热成像双目摄像机
考虑到森林环境大风、低温、多雨等恶劣环境,本系统中云台采用重载云台,典型负重50KG,最大承重80KG,在大负载、大风、冰冻、缺少润滑等极端情况下提供可靠动力。
支持镜头焦距、云台角度等数据回显,便于后端智能火灾点位分析。
前端采用双光谱视频监控,通过对监控画面红外线捕捉,实现前端烟火预警检测,并联动控制镜头焦距功能,以满足在发现火灾时可以控制镜头近距离观察火灾情况的需要。
⏹红外技术和可见光优势对比分析:
性能特点
可见光监控
红外技术监控
工作方式
主动式,需要有日光或照明设施
被动式,不受光线影响
监控距离
监控范围小,监控距离近
监控范围大,距离远
电磁干扰
电磁干扰影响较大
不受电磁干扰
适应性强
烟雾、多雨等天气下穿透性不强
大气窗口,可穿透烟雾等恶劣天气
隐蔽性能
隐蔽性一般,容易暴露
隐蔽性好、不易暴露,防止犯罪分子破坏或发现
温度显示
不能分辨目标物体的温度
可直观显示物体表面的温度差
⏹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智能化森林防火监控的特点进行选址,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**项目的地形特点,具体的选址的地点情况如下:
序号
名称
座落位置
海拨高度
经纬度
铁塔
供电
1
N40°06.159′
无
无
E117°18.453′
2
无
无
3
无
无
4
无
无
5
**项目选点平面分布图如图所示(XX或google图即可):
⏹可见光监控范围分析
作为智能化监控系统需要涉及到摄像机、镜头、防护罩、云台,根据用户对监控图像质量需求分析摄像机,根据监控的范围需要分析镜头和云台。
1)摄像机分辨率:
全高清1080P;
2)根据监控半径的范围,一般采用长焦电动镜头,监控半径范围及长焦镜头选择原则如下:
Ø3公里以内的监控范围:
选择不低于200mm长焦镜头就可以满足要求;
Ø3-5公里的监控范围:
选择不低于300mm长焦镜头;
Ø5-8公里的监控范围:
选择不低于500mm长焦镜头;
Ø8公里以上的监控范围:
选择不低于700mm长焦镜头。
⏹热红外监控范围分析
1)摄像机分辨率:
80*60,160*120,336*256,384*288,640*480,640*512
2)根据监控半径的范围,一般采用长焦电动镜头,监控半径范围及长焦镜
1.2.2、太阳能供电系统需求分析
森林防火智能监控前端基站一般都位于野外,基站设备的供电是非常重要的环节,是保障前端基站设备正常工作的重要前提的条件,大多数情况下,野外前端基站都没有市/农电接入,接入市/农电的接入点距离一般都较远,长距离的接入市/农电到前端基站不仅导致到达基站的电压非常低容易造成设备损坏,而且沿途施工会对环境造成破坏,费用也非常高,所以针对野外森林防火智能监控前端基站优先考虑采用太阳能供电或者风能和太阳能互补供电。
采用太阳能或者风光互补发电系统,是根据当地的气候条件进行选择,其供电系统的选择原则如下:
1)基站附近有市/农电接入的情况下:
采用市/农电接入,由于野外电压不稳容易造成前端基站设备的损坏,须在市/农电接入到基站后加入稳压电源设备,通过稳压电源设备输出稳定的220V电源为基站设备供电。
2)基站附近无市/农电接入的情况下:
采用太阳能或者风光互补发电系统;
Ø根据当地的气候条件,如果当地日照时间长的情况下,优先考虑采用太阳能发电系统,如果当地日照一般,但是风能非常丰富,优先考虑采用风光互补发电系统,风光发电系统发电功率。
Ø智能化森林防火监控系统前端基站均采用低功耗的设备,实际功率为100W,峰值功率为150W;所以前端基站发电系统配置600W-1000W的发电系统就可以满足要求,配置4只200ah的太阳能专用蓄电池即可满足设备3天的供电要求。
Ø针对北方和南方冬天不同的低温环境,需要考虑采用不同的太阳能专用蓄电池,在摄氏20°以下,需考虑采用胶体电池,并采用保温箱保护电池,在摄氏20°以上,可以考虑采用深循环电池,并采用普通电池箱即可。
序号
名称
座落位置
需建供电
太阳能
太阳能
太阳能和风能互补
农电
1.2.3、前端基站防盗系统需求分析
前端基站一般都处在无人值守的地方,为了预防基站设备被盗,需要考虑基站自身的防盗,前端基站防盗有多种方式,既可以采用智能SMARTIPC,通过智能分析算法,实现跨线检测、区域入侵等行为分析功能又可采用红外双鉴入侵探测器,通过室外扬声器实现对讲系统远程喊话,从而起到威慑作用。
(1)Smart智能应用
•运动矢量算法:
通过估计当前帧的运动矢量,然后根据估计的运动矢量对当前帧进行运动补偿,从而达到稳定图像序列的目的
•行为分析功能:
SMARTIPC全线支持行为分析功能,通过智能分析算法对图像进行动态分析,可以取代传统周界报警设备。
•视频透雾算法:
基于大气透射模型,区分图像不同区域景深与雾浓度进行滤波处理,同时融合图像增强技术与图像复原技术,获得准确、自然的透雾图像
1.2.4、传输网络需求分析
传输网络是构建森林防火智能远程监控系统重要组成部分,前端基站的监控视频图像、双向控制信号、报警信息、火点定位等重要信息都需要通过网络传回到监控中心,与普通监控不同,森林防火智能监控一般距离监控中心都较远,需要采用有线光缆或者无线网络才能够实现远距离传输。
由于智能化的森林防火监控系统现在及未来需要通过传输网络承载更多的视频、图像、数据、语音等信息,所以传输网络需要采用基于IP技术的数字化网络。
传输网络选择有线光缆还是无线网络,需要根据实际情况决定,对于距离前端基站较近或者已有光缆的采用光缆,如果距离较远时需要考虑采用无线网络,无线网络根据工作频段划分有多种形式,350~850MHz频段专用于移动环境的无线微波网络系统,2.4G和5.8G用于民用无需申请的无线数字网络,10-13G专用于广电标准的无线微波网络,以及包括移动、电信的3G网络等,根据森林防火智能监控系统的特点以及无线网络的性价比综合分析,建议优先考虑采用性价比最高的5.8G无线数字网络,这是因为专用频段的无线网络设备价格昂贵,性价比低,而且与智能化监控系统兼容和匹配不好,5.8G无线网络相对于移动、电信的3G网络来说,3G网络的带宽目前还无法满足视频监控实时传输的需要。
而采用5.8G无线网络,不仅费用低而且传输带宽高,不仅可以满足现有的需要,而且也可以满足未来多种应用的需要。
在采用无线网络的森林防火智能化监控系统中,由于无线微波的技术特点是在直线可视距离的范围内进行传输,所以需要将无线微波的天线架设到铁塔基站较高的位置,由于森林防火监控铁塔基站一般都处于起伏的山区内,特别是在山区内,无线微波之间很难实现直线传输到监控中心,这就需要采用无线微波中继站点,借助微波中继站将微波信号中继后在传输到监控中心。
对于涉及到多个前端基站监控点时,先需要根据已有的铁塔基站对微波传输路径(路由)进行优化,充分利用已有的铁塔将分布在山区的无线微波站点信号进行中继传输,最后将各路无线微波信号汇聚到监控中心。
1.2.5、后端监控管理平台需求分析
后端视频监控管理平台是森林防火智能监控系统重要的智能化监控存储、管理、控制、监视、展示、自动报警、火点自动定位及展示等综合功能需求。
通过后端视频监控管理平台需要实现对前端基站监控视频图像的
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