智慧林草解决方案
一、技术方案
1、本项目的解决方案
建设基于远红外热成像技术及高清可见光双探测目镜的森林防火监控系统，采用基于远距离非接触式热值分析及林区烟火识别技术的森林火险报警系统。整个系统建设包括三部分内容：
第一部分：防火探测前端系统建设
第二部分：电力供给及信号传输系统建设
第三部分：后台显示、分析、报警、存储、指挥中心建设及机房系统建设
2、项目建设思路
依据国家编制颁发的《国家环境保护“十三五”规划（2016-2020年）》中的整体环境规划，《全国野生动植物保护及自然保护区建设工程总体规划》、《全国林业信息化发展建设“十三五”规划（2016-2020）》、《全国林业信息化建设纲要》以及《中国智慧林业发展指导意见》中的林业总体规划确定的“四横两纵”的总体框架。围绕火情的早期预警预报及应急指挥管理，融合先进的视频监控报警手段，配合视频分析、智能管控、GIS地图以及决策指挥等模块，所构建的智能化防火体系。系统以基础空间数据库、林业专题数据库和防护数据库为支撑，通过开发“森林防火视频监控预警决策系统”实现三维场景下的“灾前、灾中、灾后”全过程、全方位、一体化动态管控和预警决策支撑平台，为森林火险监测、预警、预报、扑救、灾后评怙等决策提供控术支撑和科学依据，为各级领导决策指挥、日常管理提供有力保障。
前端设备采用目前国际先进的远距离透雾摄像系统配合远红外热成像系统实现远距离昼夜监控，系统成像技术性能稳定，不受天气环境因素影响。采用物体温度差值分析探测、燃烧临界温度值自动预警模式，应用具有独立运算功能的内置DSP计算系统，红外温度自动感应测温模块，利用物体自身发出的温度与环境温度的差值进行自动分析计算、自动报警，；不仅对燃烧的明火具有精准的判断，同时对冒烟状态的暗火、高温状态的自燃物同样可以检测、识别、预警；预警识别率高达98%以上；对林区进行全天候的远程监控、监测。同时可根据情况结合移动单兵设备，实现工人了望观巡更。实现林区管理数字化、科学化，减少了林业部门的费用支出和管理成本，大大增加林区安全。
1、本项目中所建站点图像可实时显示在辖的各个点位的森林防火监控分控中心大屏幕拼接系统上，并通过中央控制系统任意切换，实现资源共享，同时森林防火总控中心可通过平台实时调度前端的监控图像，在大屏幕显示系统上。
2、由于森林防火视频监控系统是一个实时监测系统，监测范围广、定位准确度高、可以在第一时间发现森林火情，为实现“打早、打小、打了”目标打下了坚实基础；同时还可监测森林生长状况、森林资源分布情况、林内人员活动情况等。
3、一旦发现森林火情，结合地理信息系统，可迅速查出火情发生的地理位置，及时掌握火情所在地的自然环境、森林资源等情况，从而迅速判断火情可能产生的危害程度，根据森林火险预警监测系统提供的实时的小区域的气象信息，包括风速风向等火险信息，为制定科学、合理的处置方案提供依据。全方位地对森林火灾进行扑救指挥，根据火情可能产生危害程度的大小，结合森林火险预警监测系统野外火源管理网络和森林防火通信系统网络，可以直接将扑火指令通知现场指挥员或相关扑火队进行处置，以达到快速消除火灾隐患的目的。
4、存储资料，总结经验。由于系统可以对森林火灾的发生、发展、蔓延情况进行连续的跟踪监测并进行全过程摄像存储，能够实时掌握整个火场动态，对火灾的扑救进行立体式全方位的指挥；同时便于总结经验，调查火灾起因，查找肇事者。
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智能森林防火预警子系统
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概述
在距离地面15-20米及以上的位置，或高于周边植被顶冠5米以上，安装多传感器双模式一体化监控系统设备，具备高清、透雾、夜视功能一体化的远距离、超远距离昼夜监控管理，实现以监控点为中心，监控距离从一公里起，三公里、五公里、八公里、十公里范围林木实时的视频图像监控管理。森林防火预警监控不同于普通的图像监控，在区域的铁塔或建筑的至高点位置的安装，实现大范围、远距离、高稳定性、高清浙图像精确目标监控，是一种既兼顾大场面，又实现具体目标特写拍摄的高端视频监控手段。
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系统组成
双光谱森林防火预警监测由视频采集系统、识别预警系统、数据传输系统、监控中心管理系统这四个相互衔接、缺一不可的部分组成。
（1）视频采集系统
视频采集系统主要由高清晰透雾摄像机、高清长焦透雾镜头、红外夜视成像系统、室外载重高精度云台、IP67高密度防护罩、前端控制柜、防雷接地等部分组成。
（2）识别预警系统
视频图像分析硬件化识别预警系统，采用模块化设计，对目标视场进行分析，做出识别预警。
（3）数据传输系统
通过专线/微波网络进行传输，前端系统的视频图像、报警信息可上传至监控中心。
（4）监控中心管理系统
监控预警平台为本次项目建设的核心平台系统，其主要实现了对前端探测点所捕捉到的信息进行分析，若出现异常情况，提供报警输出，报警以手机短信、现场声光报警方式警示值班人员及设定的报警信息接收人。
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系统主要功能设计
该系统主要实现大视野范围对保护区进行监控，可以日夜监控保护区的资源状态及对火情进行预警，主要功能如下：
1、巡检预警功能
双光谱森林防火预警监测最主要的作用就是对保护区空间领域进行全方位立体化综合视频监控；利用智能烟火识别和热成像探火技术相结合，能对火情进行自动分析和报警，不论白天黑夜、晴天或雾霾天气，在监控站监测范围内发现火源，就会在森林防火指挥中心平台发出报警。同时利用前端网络数字转台旋转角度、焦距、位置等，准确测定火点发生的方位和距离，在电子地图上，自动将火点定位，准确标出火点位置。
2、核实功能
利用系统可以准确的对报警情况进行核实。当接到报警信息后，可以将摄像头调整到报警位置，进行识别判断，确认报警信息是否属实。
3、救援指挥功能
远程视频监控系统由于位置高，监控距离远，视角广的特点，在发生某些特定事件救援时，可以有效的对救援点概况进行一个诊断，减少或者避免由于客观原因造成的事态扩大。
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双光谱防火预警前端建设
前端智能监测系统是采用由转台控制的低照度摄像机和长焦镜头以及红外热成像系统对基站（前端监控点）附近数公里范围内的保护区进行搜索监测，实现可见光图像和红外热成像信息的采集。采用转台对摄像机和镜头、红外热成像系统实现水平旋转360°、俯仰-45°～+45°的全方位监测，通过转台的方位角和俯仰角以及长焦变倍镜头的焦距与地理信息系统配合实现火点的自动定位，在摄像机后端配置烟火识别模块，与中心软件一道实现烟火的智能识别，一旦发现疑似烟火便自动识别并自动发出报警信号，视频图像经编码器压缩后，采用无线数字微波系统将基站的监测视频图像和各种控制信号传回监控中心。
另外，在转台上同时安装一套红外热成像系统，该系统也会将热成像信息同时、同方式传回中心，在有效范围内对异常热点进行呈现后并高温报警，该系统特别是在夜晚和尘霾天气有很好的弥补作用。
由于基站所处位置在野外，需要考虑防水、防腐、降温、保温等措施，所以需要对摄像机和镜头采用全天候防护罩进行保护，对基站的控制管理中心和其他有关模块进行恒温屏蔽处理，以确保系统长时间稳定可靠运行。
主要性能指标：
1、可见光与红外热成像双路监控
可见光图像达到高清标准，分辨率不低于1080P，帧率不小于50帧/秒，具备低照度、光学透雾、防抖和日夜两用功能；红外热成像传感器温度灵敏度不大于20mk，分辨率不低于384×288，帧率不小于50帧/秒。在条件允许的情况下，应提高有效识别半径，扩大单点覆盖面积。
2、火情识别与自动报警、自动定位功能
漏报率不大于1‰，万公顷日误报次数≤2（或误报率≤1%），在识别目标与背景对比度不小于5%时，可见光、红外烟最小识别面积为6*6像素，火最小识别面积1×1像素，定位精度≤50米（或定位精度小于0.1°）具有常规干扰源排除功能。
3、前端控制
火情监测采用转台方式。转台选择采用可回传角度的数字转台，相机保护仓IP67标准，全机身铸铝材质，充氮气，镜头防水镀层，具有自动和手动巡航功能。设备巡航水平旋转范围不低于360°连续旋转，巡航周期与有效识别半径相适应，巡航周期≤30分钟。采用高精度转台即解决了巡航监控盲点、保障巡航周期、提供系统定位精度等问题。
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智能防火预警及应急指挥应用设计
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森林防火视频监控预警系统
