一、概述

森林在國民經濟中占有重要地位，它不僅能提供國家建設和人民生活所需的木材及林副產品，而且還肩負著天然制氧、調節氣候、美化環境、涵養水源、除塵固沙、過濾污水、減少噪音及凈化空氣多種使命，同時，森林還是農牧業穩產高產的重要條件。

但是森林火災也會帶來嚴重危害，火災發生時不僅會破壞生態環境，給人類的經濟建設造成巨大損失，還會威脅到人民生命安全。據不完全統計全世界每年由于森林火災導致的死亡人數高達數千人。1987大興安嶺的一場大火燒死212人；1871年發生在美國威斯康星州和密執安州的一場森林大火燒死1500余人。此外，林區的工廠、房屋、橋梁、鐵路、輸電線路、畜牧、糧食等常常受到森林火災的威脅．例如：1987年大興安嶺特大森林火災燒毀三個林業局址（城填），九個林場場址，四個半貯木場（燒毀木材85萬立方米），橋梁67座，鐵路9.2km，輸電線路284km，房屋6.4萬平方米，糧食325萬kg．各種設備2488臺。損失十分慘重，直接經濟損失4.2億元人民幣。

      因此，加強森林防火在國民經濟建設、保護人身生命、財產安全中意義重大。

二、現狀分析

       由于森林火災具有突發性強，破壞性大，處置救助較為困難的特點。為此，目前對于森林火災都是以預防為主、防治結合。一旦森林火災發生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當，往往取決于對森林火情行為的發現是否及時，火情發生時的決策措施是否得當。

       目前森林防火工作中的森林現場圖像都是通過有線視頻圖傳方式傳入到管理中心，一般都是在山頂建設一個人力觀看亭，工作人員上山困難、一到晚上氣候冷，看不遠、給林業管理帶來很多困難，針對森林區面積廣、海拔高、環境復雜等特點，采用傳統的有線視頻監控存在相當大的因難。隨著（4G）無線網絡的發展，新型的無線視頻監控應運而生，它完全解決了傳統型視頻監控的布線因難、工作量大、危險發生時不能及時做出響應、無法實時遠程監控現場圖像等問題。

       因此，在森林防火指揮中心建立一套技術先進、使用方便、布防嚴密的無線視頻監測預警系統具有十分重要的現實意義。

三、需求分析

（1）遠程實時查看森林前端視頻畫面，在火災發生前及時發現火情，達到預防的目的；

（2）發生森林火災時把火情現場的圖像遠程實時傳回指揮中心，指揮中心通過監控中心平臺指揮調度救火，在最短的時間內做到最大限度的減小火災造成的損失；

（3）火災發生時能夠真實記錄存儲火災發生前、發生時、撲救等整個過程從而對火災進行處理，提供有效真實的直觀資料；

（4）視頻錄像文件的存儲、及遠程點播；

（5）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，視頻移動報警聯動錄像查詢及回放，視頻參數設置，遠程圖像顯示，實時監控，遠程監控，錄像存儲，定時錄像，告警錄像，用戶管理等功能；

（6）發現火情后及時通過無線預警廣播系統播報火情，提醒火災周邊人員及時撤離；

（7）針對森林特有的地理環境，供電模式可采有太陽能供電。

四、設計原則

（1）堅持以人為本，以保障人民群眾生命安全為首要目標。森林火災的發生常具突發性，因森林面積大，火情易于蔓延，往往在火情發生的極短時間內即可造成人員傷亡和財產損失。建設森林無線視頻監控系統，及時發現火情、警報，保障人民群眾生命安全，減少火災損失。

（2）堅持因地制宜、突出重點的原則。按照當地森林所處自然條件、經濟社會狀況不同，火災成因及特點、防災設施、工作基礎等也有差別，應根據各地森林火災的特點，針對目前森林防火工作中存在的問題，總結成功的經驗，切合實際地設計和建設森林防火監測系統。要突出重點，兼顧一般，按輕重緩急要求，逐步完善防火監測系統。

（3）堅持經濟實用、穩定可靠、容易實施、便于操作和推廣的原則。考慮本地區的火災特點、地形地質條件、經濟狀況、人員分布、交通及通信條件等實際狀況，制定火災監測系統設計方案并組織實施。

（4）遵循相關規程、規范。系統設計要以現行的相關火災監測、通信系統組網、軟件開發、數據庫構建等方面的規程、規范為依據；各種構件優選符合國家標準的型材和通用件，以利于施工的質量控制和系統運行的維護管理。

五、系統設計

       森林防火監測系統主要包括森林火情監測系統和預警系統。森林火情監測系統主要包括火情監測站點布設、信息采集、信息傳輸、通信組網、設備設施配置等，具體如下：數據采集子系統;前端無線視頻服務器終端、（單路4G無線視頻服務器或四路4G無線視頻服務器）攝像頭等,；數據傳輸子系統;基于3G/4G無線網絡技術,工作原理是將攝像機輸出的視頻信號傳輸至視頻編碼模塊，進而將原視頻流實施壓縮編碼，隨后經過4G無線傳達輸模塊接到互聯網，最后通過互聯網傳輸到視頻監控中心；數據接收、處理子系統;后端中心平臺服務器（可在火情監測站設置監控中心，部署管理服務器、寬帶網絡、電視墻以及監控軟件等。監控中心需要有一個固定的公網IP。工作人員可通過監控中心的管理服務器上安裝視頻監控軟件，通過監控軟件，觀看現場情況，也可以將遠程圖像直接解碼上傳電視墻，供多人觀看）。

       森林防火預警系統在基于火災監測系系基礎上建立的信息發布子系統主要由無線預警廣播組成；其基于平臺的火災監測系統中傳輸過來的數據信息、在發現火情后第一時間及時制作、發布火災災害預報警報利于火災周邊的人員撤離及相關財產轉移等。預警信息、預警方式、預警信號等應根據各地的具體條件，因地制宜地確定，預警方式、預警信號應簡便，且易于被老百姓接受。

六、系統特點

（1）綜合性

系統為森林防火監測預警信息發布提供所有環節：火情監測、報警、預警信息發布等數據的采集、傳輸、接收、處理等綜合性預警信息發布指揮平臺，提供一站式應用解決方案。

(2)適應性

采用工業級應用設計的前端設備，滿足水利行業易潮、高溫、腐蝕等惡劣應用環境，受外界因素影響而出現故障時能夠自行恢復通信，網絡掉線形后設備自動再次鏈接，保證與控制中心的連通性，滿足了水利行業監與管明確化的應用特點。

(3)多樣性

遠程電話告警（支持手機、固定電話）、短信息合成語音告警、GPRS數據轉語音告警、車載臺/FM調頻網絡告警、本地對講機無線告警、本地麥克風喊話告警、預置信息轉語音告警、預置MP3音頻告警等服務。

(4)安全性

系統提供用戶接入認證、前端設備接入認證，完備的分級權限管理；子系統通訊SSL加密

(5)可靠性

采取分布式設計，級聯方式部署，提供系統的容錯、負載均衡、動態集群等核心技術，實現系統規模化、多用戶訪問化、運行不間斷化的服務。

七、功能實現

       采用水利無線單兵巡查系統遠程網絡圖像管理系統，將巡檢作業人員遠程巡查相關的視頻、音頻等實時數據由前端的設備采集編碼，并將編碼后的數據通過無線網絡傳輸到監控中心。監控中心接到編碼后的視頻、音頻數據，并進行集中統一的監視控制，存儲和管理。

系統方案功能實現流程示意圖如下:

（1）視頻實時監控

系統可實現分布式、大容量的監視監聽，可實現在監控中心的監視器、監控大屏幕,系統具有在同一客戶終端同時監看四路、八路或十六路等前端圖像信息。利于用戶對整個監控網點進行對比監測和全局掌控。操作者可點擊某一路圖像，可進行放大實時監控，利于用戶細節觀察。

（2）數據存儲

系統可實現前端設備的錄像存儲（包括本地硬盤存儲、PC存儲等），能夠將監視點的音視頻畫面完整保存下來，并可以通過中心平臺遠程調取錄像視頻。

（3）電子地圖

為使中心平臺、PC端操作者能直觀、方便的進行操作，系統提供了電子地圖功能。在電子地圖上標注各網點的監視終端機的所在位置，支持多層級的電子地圖關聯顯示，并可通過電子地圖反映報警點的狀況信息，通過電子地圖可以遠程實時調取現場視頻信息；報警后自動彈出電子地圖。

（4）用戶權限分級

系統具有嚴格的權限分配管理功能，可以對系統中所有權限用戶進行統一、規范、精確的管理和權限分配，并可以根據不同的用戶角色分配不同的用戶等級權根，做到系統統一管理。

（5）無線預警廣播播報

火災發生的第一時間就進行廣播播報讓相關人員及時轉移從而保障了人身安全和財產，損失，預警系統支持遠程播報，手機、固話短信轉語音播報功能，實現了廣播實時、隨時隨進行播報的功能。

八、方案總結