CN105389936A - 森林灾害智能防护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种森林灾害智能防护系统，森林灾害智能防护系统，其特征在于，包括信号采集模块、无线传输模块、监控中心、GIS地理信息系统、报警模块和灾害识别模块。本发明的系统可进行全程录像，同时借助远红外信号采集设备，可以对森林中的盗采盗伐盗猎的问题进行很好的监控，借助图像信息与地理信息系统的识别比对，可以对山洪、泥石流、路面塌方、落石等灾害进行监控和报警；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。

Description

森林灾害智能防护系统

技术领域

本发明涉及森林防火监控设备技术领域，具体的说是一种森林灾害智能防护系统。

背景技术

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/有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。

传统的人工巡线方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是对山区森林的巡查，以及在冰灾、水灾、地震、滑坡、夜晚期间巡查，所花时间长、人力成本高、困难大，某些线路区域和某些巡检项目人工巡查方法目前还难以完成。

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。

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。

目前国内采用的监测方法

一、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。

二、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。

三、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。

发明内容

本发明的目的是提供一种森林灾害智能防护系统，利用监控设备对林区进行全天候的远程监控、监测，避免了原始人工了望观察火情的局限，同时借助远红外信号采集设备，可以对森林中的盗采盗伐盗猎的问题进行很好的监控，借助图像信息与地理信息系统的识别比对，可以对山洪、泥石流、路面塌方、落石等灾害进行监控和报警，总体上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。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

森林灾害智能防护系统，包括信号采集模块、无线传输模块、监控中心、GIS地理信息系统、报警模块和灾害识别模块，其中：

所述信号采集模块，具有若干个，并且设置在森林中不同的区域，采集图像、视频、声音等信号；

所述无线传输模块，通过接收所述信号采集模块发送的图像、视频、声音等信号，并将信号同时发送给所述监控中心；

所述监控中心，接收所述无线传输模块的信号，并对信号进行处理，将处理后的信号发送给所述GIS地理信息系和所述灾害识别模块；

所述GIS地理信息系统，接收所述监控中心的信号，并与系统内的地理信息进行识别比对，并搜集近似的地理信息与信号一起发送给所述灾害识别模块；

所述林或自动识别模块，接收所述监控中心和所述GIS地理信息系统的数据，并进行林火识别，把识别后的结果发送给监控中心，由所述监控中心根据识别后的结果发送指令给报警模块。

所述信号采集模块，包括摄像头、变焦镜头、云台、云台解码器、云台控制设备，其中所述摄像头和所述变焦镜头安装在云台上，所述云台控制设备与所述云台连接，所述摄像头、变焦镜头与传输系统连接。

所述摄像头包括高清镜头、热成像镜头、激光镜头中的任意一种或多种。

每个所述信号采集模块还包括避雷接地系统，将供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆，当非屏蔽电缆时，应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处跨接。

所述监控中心，包括接收系统、视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器、客户端、移动网关和视频显示终端，所述视频显示终端内置视频解码器，视频显示终端与视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接，所述接收系统、客户端与所述视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接。

每个所述信号采集模块与一个独立的供电系统连接。

所述供电系统采用太阳能、风能发电。

所述灾害识别模块包括：林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块中的至少一个。

所述林火识别模块将热成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的林火特性进行匹配，当成像中识别出的特征与林火特征的50％匹配，即认定为林火灾害。

所述山洪泥石流识别模块将高清镜头的成像与与GIS地理信息系统中的山洪泥石流特性进行匹配，当成像中识别出的特征与山洪泥石流特征的50％匹配，即认定为山洪泥石流灾害。

所述盗采盗伐识别模块成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的盗采盗伐特性进行匹配，当成像中识别出的特征与盗采盗伐特征的50％匹配，即认定为盗采盗伐灾害。

优选地，在进行识别的过程中，按照所述林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块的识别顺序进行识别。

本发明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广视场自动扫描方式下时，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，同时借助远红外信号采集设备，可以对森林中的盗采盗伐盗猎的问题进行很好的监控，借助图像信息与地理信息系统的识别比对，可以对山洪、泥石流、路面塌方、落石等灾害进行监控和报警；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。

森林灾害智能防护系统的主要功能如下：

1)监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；

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)采用野外定位云台，具有实时回显角度信息功能；配备高清远红外激光智能防火摄像机，具有全天候监控、透雾、深化云烟功能，可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；

5)采用无人机巡航，飞机装载摄像机对目标区域进行全方位现场拍摄，通过机载宽带数据传输系统实时将画面传回地面控制站；也可装载高分辨率数码相机对目标区域进行拍摄，高分辨率照片可以在地面进行拼接、注释等处理，快速形成预警信息。地面站可以记录、存储和回放视频和飞行数据信息

6)通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95％以上；

7)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；

8)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；

9)数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；

10)防盗告警，在监控点装置红外探头，有盗窃破坏者入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；

11)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；

12)GIS管理系统：以电子地图(甲方按要求提供)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。

13)火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，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定位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。

14)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。

15)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；

16)防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；

17)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。

本系统具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。(视频是在时间上近似连续的图像序列。在数字图像处理中，把照片这类单幅的图像称为静态图像(简称图像)，而把电视图像这类连续图像称为运动图像或视频。)

森林灾害智能防护系统的前端信息采集部分主要完成音视频数据的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：高清远红外激光智能防火摄像机、传输设备、智能太阳能供电系统、野外保温箱等设备。

摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码设备再通过以太网连至传输设备发送至中心控制室，通过传输设备可以传输多种需求的信号，为实现系统的音视频信号、报警信号、定位云台角度数据回传、前端设备控制信号等传输提供了一个更为方便的平台。

本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、林区资料、森林资源统计数据、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理系统。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，

全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。

工程建设的主要功能是在硬件设备和远程网络的基础上，建设森林资源GIS数据库和以及基于GIS公共数据库的基础上，建立远程监控硬件支撑平台，以现有森林资源建档数据库、资料为基础,解决森林防火业务的管理信息化系统，最终形成一个有效、实用的森林防火指挥信息系统。

系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。同时，启动后台的短信发布平台在第一时间通知防火相关领导和人员。

系统还可以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和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述森林灾害智能防护系统的结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例所述森林灾害智能防护系统，包括信号采集模块、无线传输模块、监控中心、GIS地理信息系统、报警模块和灾害识别模块，其中：

所述信号采集模块，具有若干个，并且设置在森林中不同的区域，采集图像、视频、声音等信号；

所述无线传输模块，通过接收所述信号采集模块发送的图像、视频、声音等信号，并将信号同时发送给所述监控中心；

所述监控中心，接收所述无线传输模块的信号，并对信号进行处理，将处理后的信号发送给所述GIS地理信息系和所述灾害识别模块；

所述GIS地理信息系统，接收所述监控中心的信号，并与系统内的地理信息进行识别比对，并搜集近似的地理信息与信号一起发送给所述灾害识别模块；

所述林或自动识别模块，接收所述监控中心和所述GIS地理信息系统的数据，并进行林火识别，把识别后的结果发送给监控中心，由所述监控中心根据识别后的结果发送指令给报警模块。

所述信号采集模块，包括摄像头、变焦镜头、云台、云台解码器、云台控制设备，其中所述摄像头和所述变焦镜头安装在云台上，所述云台控制设备与所述云台连接，所述摄像头、变焦镜头与传输系统连接。

所述摄像头包括高清镜头、热成像镜头、激光镜头中的任意一种或多种。

每个所述信号采集模块还包括避雷接地系统，将供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆，当非屏蔽电缆时，应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处跨接。

所述监控中心，包括接收系统、视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器、客户端、移动网关和视频显示终端，所述视频显示终端内置视频解码器，视频显示终端与视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接，所述接收系统、客户端与所述视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接。

每个所述信号采集模块与一个独立的供电系统连接。

所述供电系统采用太阳能、风能发电。

所述灾害识别模块包括：林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块中的至少一个。

所述林火识别模块将热成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的林火特性进行匹配，当成像中识别出的特征与林火特征的50％匹配，即认定为林火灾害。

所述山洪泥石流识别模块将高清镜头的成像与与GIS地理信息系统中的山洪泥石流特性进行匹配，当成像中识别出的特征与山洪泥石流特征的50％匹配，即认定为山洪泥石流灾害。

所述盗采盗伐识别模块成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的盗采盗伐特性进行匹配，当成像中识别出的特征与盗采盗伐特征的50％匹配，即认定为盗采盗伐灾害。

优选地，在进行识别的过程中，按照所述林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块的识别顺序进行识别。

所述摄像头包括高清镜头、热成像镜头、激光镜头中的任意一种或多种。

设备组成(高清可见摄像机、热成像摄像机、高清激光夜视仪、高精度室外数字载重转台、红外温度报警模块、网络编码器、8口千兆交换机、工业控制模块)

高清可见光相机：

采用不低于1/3”200万成像单元,分辨率：1920*108030p、1280*72060P；透雾技术：IR(红外)日夜转换、智能透雾联动算法；录像文件分辨率：1920*1080；

高清镜头：

焦距：16-528mm像素：≥200万；光圈范围：F3.0～360；倍数：≥33倍；靶面尺寸：1/2自动聚焦、高清、日夜功能；须具有镜头自动聚焦控制模块技术；

热成像相机：

探测器像素：不低于320×240；全实时，全帧频；校正方式：NST无校正技术；

热成像镜头：

焦距(mm):f＝100MM；光圈F＝1.0，防水、防划膜。

激光器类型：

0.8-2.5um波长范围的军工A级大功率半导体激光器，预期寿命20000小时，激光净输出功率25W，光斑匀化，无规相位板(BRP)匀化技术，高斯倒相分布匀化技术

激光镜头：

焦距120mm，HPLM激光镜组件，保证光斑光轴不跑偏，激光器电源FTIS、ATPC等多重先进保护技术、高效精密恒流供电，延时启动、数字滤波，电动二维轴向调节，照明角度0.2°～48°，电动连续精密调节，自动同步变焦

红外温度报警模块：

嵌入式；通过后端485命令多档可调，5KM能识别<3.5m2的火；

云台参数：

旋转：水平360度连续，垂直90度；精度：水平垂直不低于0.1度；载重：不低于70公斤；扫描：逐圈、逐行、花样巡航；防护：IP66、防冻程序、防腐、

防锈、防抖；工作温度：-30C～+65C；

护罩：双舱(热成像、可见光)护罩；视窗玻璃须镀防水防污膜；内置温控装置；

网络视频编码器，采用DSP处理器实现音、视频压缩编码，图像编码MPEG4和H.264可选，双路产品图像格式可以支持从QCIF、CIF、2CIFH、D1，实现低码率下的高质量图像的传输，支持UDP、TCP、组播、PPPoE等多种网络协议，适合各种网络环境，配合DVR软件可组成基于IP的适合各种行业需要的网络视频管理系统。

技术指标:

视频支持2路视频输入，NTSC/PAL自适应，接口采用BNC

音频支持1路输入和1路输出，接口采用RCA(标准莲花插头)

压缩标准图像采用MPEG4/H.264可选

图像码率16kbps～4Mbps可设

音频ADPCM

音频码率22kbps

双码流功能不支持

硬件解码器SU-V1300RA

图像格式QCIF、CIF、2CIFH、D1格式时可以达到25帧/秒

OSD支持日期、时间、英文和中文OSD

网口支持10M/100M自适应以太网接口

常规接口支持3路报警输入、1路控制输出

26/77

串口独立的232接口，RS485RS422自适应

协议支持UDP/TCP/组播/PPPoE协议

设备配置使用配置工具进行配置

适应软件配套软件

高清远红外激光智能防火摄像机：具有0.00063lux或更低的超低照度能力，配合像机本身的场积累功能在微光的情况下还可以对林区进行清晰监控；利用纳米波滤光技术，可以穿透雾气，清除雾天对系统可视距离的影响，并具有深化云烟的能力，让林火发生的初期就很容易被系统进行识别并报警，减小损失；高精度定位云台，可以让监控位置间的回转速度达到10度或更高，定位精度达到0.0125度，变速控制方式，重点部位可以设置预置点，随时进行快速切换；并可实时回传云台水平、俯仰角度数据给GIS系统，实现对火点的经纬度精确定位；红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。

设备防盗：由于系统设备造价较高，又处于野外无人地带，所以设备安全至关重要，配置设备防盗报警系统可以保护用户投资，保护设备安全，并能对入侵目标触发报警，对发生的破坏事件进行全程录像，为挽回损失提供有力证据；

光伏供电系统：由于施工困难，所以野外设备供电采用风光互补发电系统方式逐渐被人们所青睐，我们通过对传统光伏供电系统的改进，利用风光互补发电系统转换效率，为前端设备提供稳定可靠的不间断供电系统；

无线传输：可依据实际情况采用远距离无线数字微波传输方式，避免野外系统施工的难度，缩短系统建设周期，移动灵活.

网络综合视频管理平台：对前端视频进行解码，并做视频流转发、录像、回放、设备管理、多用户权限管理等服务，实现整个系统的集中管理和维护；

GIS(地理信息系统)：和设备间及时联动，实现地图点与实际监控位置的协调一致，可以让您快速地从地图概念切换到实际的视频图像，或者从视频图像快速切换到地图位置，并可获得各类地形、地貌等信息；

林火自动识别系统：利用专门定制开发的林火自动识别报警软件，通过对被监测对象的视频数据流进行处理，根森林背景图像和火灾、空间几何特征纹监测对象的视频数据流进行处理，根森林背景图像和火灾、空间几何特征纹监测对象的视频数据流进行处理，根森林背景图像和火灾、空间几何特征纹监测对象的视频数据流进行处理，根森林背景图像和火灾、空间几何特征纹理特征进行比较，选择合方式、设定报警门限值判决理特征进行比较，选择合方式、设定报警门限值判决理特征进行比较，选择合方式、设定报警门限值判决并控制云台对火点的跟踪。识别率在85％以上；

短信报警：可配置短信发布火情信息，让林管人员及时对报警进行确认，和及时采取抢险救灾措施。

所述避雷接地系统，将供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆，当非屏蔽电缆时，应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处跨接。

机房内信号传输线路和低压电力线的排列应远离建筑物有引下线、格栅或接地主筋的墙体。机房尽可能设置在建筑物顶四层以下楼面中心位置，以减少电磁脉冲干扰。设备不宜放置在外墙窗口，且离外墙至少0.83米。

所述中心控制设备终端，包括接收系统、视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器、客户端、移动网关和视频显示终端，所述视频显示终端内置视频解码器，视频显示终端与视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接，所述接收系统、客户端与所述视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接。

监控服务器是整个网络视频的核心，它对下连接前端各种数字设备并监控服务器是整个网络视频的核心，它对下连接前端各种数字设备并入前端视频画面、接收存储并转发的各种报警信号监控终对入前端视频画面、接收存储并转发的各种报警信号监控终对入前端视频画面、接收存储并转发的各种报警信号监控终对控制指令，对上接受报警终端或数字矩阵的视频调度命、转发至相应控制指令，对上接受报警终端或数字矩阵的视频调度命、转发至相应控制指令，对上接受报警终端或数字矩阵的视频调度命、转发至相应按监控终端的指令对相关视频进行实时录像，其自身又提供了前编码器按监控终端的指令对相关视频进行实时录像，其自身又提供了前编码器的分层次管理，对用户级权限；通过网络将前端音视频数据实时存的分层次管理，对用户级权限；通过网络将前端音视频数据实时存的分层次管理，对用户级权限；通过网络将前端音视频数据实时存

储在中心服务器上；储在中心服务器上；务器数据库记录了重要的视频资料信息、报警监控务器数据库记录了重要的视频资料信息、报警监控务器数据库记录了重要的视频资料信息、报警监控点信息、其它数据，一般用户通过点信息、其它数据，一般用户通过点信息、其它数据，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的界面查询登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息。

电视墙由显示工作站控制，将网络传来的数字压缩图像还原成初电视墙由显示工作站控制，将网络传来的数字压缩图像还原成初始图像，分别以1/4、1/6、1/8、1/9、1/16模式监视墙上显示，并可以通道轮巡的方式进行图像监视，轮组和间隔时可由管理员自设置每路音巡的方式进行图像监视，轮组和间隔时可由管理员自设置每路音巡的方式进行图像监视，轮组和间隔时可由管理员自设置每路音频参数可以完全独立设置。

总控工作站主要向管理员提供对辖区域内设备的、状态监视以及告总控工作站主要向管理员提供对辖区域内设备的、状态监视以及告警的管理。总控工作站各种数据均是从服务器获取，警的管理。总控工作站各种数据均是从服务器获取，警的管理。总控工作站各种数据均是从服务器获取，理服务器主要负责数据收集、存储转发，总控工作站负责的处理和可视化显示。数据收集、存储转发，总控工作站负责的处理和可视化显示。数据收集、存储转发，总控工作站负责的处理和可视化显示。数据收集、存储转发，总控工作站负责的处理和可视化显示。数据收集、存储转发，总控工作站负责的处理和可视化显示。可以同屏16路监控前端任意采集工作站的何多视音频，通过授权可以路监控前端任意采集工作站的何多视音频，通过授权可以制前端云台和镜头。

功能概述：

提供单画面、4画面、9画面、16画面视频实时显示，双向语音传输画面视频实时显示，双向语音传输画面视频实时显示，双向语音传输广播。

可连接控制云台解码器(球机)、DI和DO输出、PTZ辅助开关等。

可连接控制其它RS485/232接口设备,例：门禁主机、视频切换矩阵等。

设备管理提供视频服务器、附属等的增加修改和删除。

镜头分组将系统中的进行管理，便于监控管理。

提供各种功能的计划、手动和报警录像管理。

提供4种用户类型、255级控制权的用户管理，包括员(系统级控制权的用户管理，包括员(系统级控制权的用户管理，包括员(系统级控制权的用户管理，包括员(系统和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据和组管理员)、超级用户一般浏览，可向分配镜头根据用户的优先级分配控制云台和球机权力。

可通警报管理设置各种和处方法，提供移动侦测DI各种传感器报各种传感器报警接入。

提供虚拟矩阵管理控制功能。

本发明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广视场自动扫描方式下时，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。

森林灾害智能防护系统的主要功能如下：

1)监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；

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)采用野外定位云台，具有实时回显角度信息功能；配备高清远红外激光智能防火摄像机，具有全天候监控、透雾、深化云烟功能，可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；

5)采用无人机巡航，飞机装载摄像机对目标区域进行全方位现场拍摄，通过机载宽带数据传输系统实时将画面传回地面控制站；也可装载高分辨率数码相机对目标区域进行拍摄，高分辨率照片可以在地面进行拼接、注释等处理，快速形成预警信息。地面站可以记录、存储和回放视频和飞行数据信息

6)通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95％以上；

7)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；

8)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；

9)数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；

10)防盗告警，在监控点装置红外探头，有盗窃破坏者入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；

11)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；

12)GIS管理系统：以电子地图(甲方按要求提供)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。

13)火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，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定位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。

14)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。

15)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；

16)防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；

17)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。

本系统具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。(视频是在时间上近似连续的图像序列。在数字图像处理中，把照片这类单幅的图像称为静态图像(简称图像)，而把电视图像这类连续图像称为运动图像或视频。)

森林灾害智能防护系统的前端信息采集部分主要完成音视频数据的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：高清远红外激光智能防火摄像机、传输设备、智能太阳能供电系统、野外保温箱等设备。

摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码设备再通过以太网连至传输设备发送至中心控制室，通过传输设备可以传输多种需求的信号，为实现系统的音视频信号、报警信号、定位云台角度数据回传、前端设备控制信号等传输提供了一个更为方便的平台。

本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、林区资料、森林资源统计数据、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理系统。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，

全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。

工程建设的主要功能是在硬件设备和远程网络的基础上，建设森林资源GIS数据库和以及基于GIS公共数据库的基础上，建立远程监控硬件支撑平台，以现有森林资源建档数据库、资料为基础,解决森林防火业务的管理信息化系统，最终形成一个有效、实用的森林防火指挥信息系统。

系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。同时，启动后台的短信发布平台在第一时间通知防火相关领导和人员。

系统还可以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和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。

系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据，即可实现火点定位功能。同时，启动后台的短信发布平台第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以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和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息，相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。

系统以数字设备的监控方式，通过传输网络将采集的信息、数据传输到防火监控指挥中心，利用GIS(地理信息系统)对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。

获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站及无人机巡航，获取覆盖范围内的监控视频图像、环境信息，实现全天候不间断监控；

动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；

火灾预警：如有火情，利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案；

预报分析：参考林区物候、可燃物特性数据,利用专家数据库模型进行综合分析,预测出相应地区的森林火灾等级数据。

森林灾害智能防护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。该系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物和乱砍乱伐等林业活动进行有效监控。

现在的视频监控系统正在向数字化方向发展，并且与地理信息系统(GIS)结合也是其发展的必然方向。经过与地理信息开发部门的合作，我公司应用定位云台与地理信息系统无缝连接，成功的投入使用，将定位云台所返回角度将送入地理信息系统，并在林业地理信息系统上进行精确坐标定位。

在地理信息系统上，可以对扑救林火进行宏观调控，指挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS对数据库资料进行统计分析，生成各类专题图，实现资源管理信息化。通过地理信息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场的归属，林区面积，种植林种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。

此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、缓冲区分析、可视域分析、最短路径分析等。

无线远程控制与通讯是指挥中心的主要功能，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过有线、无线调度系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作；同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。

Claims (10)

1.森林灾害智能防护系统，其特征在于，包括信号采集模块、无线传输模块、监控中心、GIS地理信息系统、报警模块和灾害识别模块，其中：

所述信号采集模块，具有若干个，并且设置在森林中不同的区域，采集图像、视频、声音等信号；

所述无线传输模块，通过接收所述信号采集模块发送的图像、视频、声音等信号，并将信号同时发送给所述监控中心；

所述监控中心，接收所述无线传输模块的信号，并对信号进行处理，将处理后的信号发送给所述GIS地理信息系和所述灾害识别模块；

所述GIS地理信息系统，接收所述监控中心的信号，并与系统内的地理信息进行识别比对，并搜集近似的地理信息与信号一起发送给所述灾害识别模块；

所述林或自动识别模块，接收所述监控中心和所述GIS地理信息系统的数据，并进行林火识别，把识别后的结果发送给监控中心，由所述监控中心根据识别后的结果发送指令给报警模块。

2.如权利要求1所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述信号采集模块，包括摄像头、变焦镜头、云台、云台解码器、云台控制设备，其中所述摄像头和所述变焦镜头安装在云台上，所述云台控制设备与所述云台连接，所述摄像头、变焦镜头与传输系统连接。

3.如权利要求2所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述摄像头包括高清镜头、热成像镜头、激光镜头中的任意一种或多种。

4.如权利要求3所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

每个所述信号采集模块还包括避雷接地系统，将供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆，当非屏蔽电缆时，应穿钢管或走金属布线槽。

5.如权利要求4所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述监控中心，包括接收系统、视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器、客户端、移动网关和视频显示终端，所述视频显示终端内置视频解码器，视频显示终端与视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接，所述接收系统、客户端与所述视频管理服务器、GIS服务器、林火识别服务器连接。

6.如权利要求5所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

每个所述信号采集模块与一个独立的供电系统连接。

7.如权利要求6所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述供电系统采用太阳能、风能发电。

8.如权利要求1-6所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述灾害识别模块包括：林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块中的至少一个。

9.如权利要求1-6所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

所述林火识别模块将热成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的林火特性进行匹配，当成像中识别出的特征与林火特征的50％匹配，即认定为林火灾害；

所述山洪泥石流识别模块将高清镜头的成像与与GIS地理信息系统中的山洪泥石流特性进行匹配，当成像中识别出的特征与山洪泥石流特征的50％匹配，即认定为山洪泥石流灾害；

所述盗采盗伐识别模块成像镜头的成像与GIS地理信息系统中的盗采盗伐特性进行匹配，当成像中识别出的特征与盗采盗伐特征的50％匹配，即认定为盗采盗伐灾害。

10.如权利要求9所述的森林灾害智能防护系统，其特征在于，

在进行识别的过程中，按照所述林火识别模块、山洪泥石流识别模块、盗采盗伐识别模块的识别顺序进行识别。