張偉 劉浩 王艷平 包佳卿

摘要：隨著科技的發(fā)展，視頻監(jiān)控已經(jīng)被普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，尤其是在林火的監(jiān)測、預(yù)警、指揮等方面，它可以幫助我們更加全面、快速、準確掌握火情，從而提升林火綜合防御及控制指揮能力。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代技術(shù)；森林火災(zāi)；林火監(jiān)測；林火管理；滅火救援

在全球氣候變暖的大背景下，森林火災(zāi)發(fā)生頻率也越來越高，它們的出現(xiàn)給人類的生產(chǎn)生活帶來了極大災(zāi)難。森林火災(zāi)破壞原有的森林結(jié)構(gòu)，嚴重危害自然環(huán)境，對生物化學循環(huán)、生物地球化學循環(huán)、碳循環(huán)等生態(tài)循環(huán)過程帶來多重影響，同時也給人們的生活帶來極大困擾。森林火災(zāi)突發(fā)性強、破壞性大、危險系數(shù)高、撲救難度大，火災(zāi)發(fā)生后需要耗費巨大的社會資源去撲救。因此，有效預(yù)防和精準監(jiān)測林火行為對防范重大自然災(zāi)害風險、保護人民群眾生命財產(chǎn)安全、快速撲救災(zāi)害具有十分重要的意義^[1-5]。

近年來，由于科技的飛速發(fā)展，許多先進科學技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于林火監(jiān)測。地理信息技術(shù)、空間定位技術(shù)、遠程視頻林木自動識別監(jiān)測技術(shù)等都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于林火監(jiān)測，為森林火災(zāi)監(jiān)測創(chuàng)新提供技術(shù)支持，促進林火管理的科學性、規(guī)范性、精準性。通過將先進的監(jiān)測技術(shù)融入到林火監(jiān)測體系，構(gòu)建出覆蓋不同區(qū)域的完整監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，有效滿足“打早、打小、打了”的滅火要求，為我國森林防火提供有力支持，切實減輕消防救援部門的救援壓力。瞭望監(jiān)測技術(shù)一直是促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展、減輕林區(qū)防火壓力的有力手段，多年來被廣泛應(yīng)用于森林防火、動植物保護等工作中。在林業(yè)管理系統(tǒng)中，計算機已逐步應(yīng)用在森林資源連續(xù)清查、建立林業(yè)檔案、記錄林內(nèi)氣象數(shù)據(jù)等多個方面，但是在與林區(qū)內(nèi)瞭望監(jiān)測相結(jié)合方面卻一直是薄弱環(huán)節(jié)^[6]。因此，要保障森林資源安全、精準監(jiān)控林火的發(fā)生，必須加大現(xiàn)代視頻監(jiān)控技術(shù)在瞭望監(jiān)測中的應(yīng)用，積極引入現(xiàn)代化科技手段，加強對森林火災(zāi)的監(jiān)測。本文從瞭望臺的作用、功能以及現(xiàn)代視頻技術(shù)在瞭望監(jiān)測中的應(yīng)用三個方面，探析現(xiàn)代林火監(jiān)測新手段，旨在促進現(xiàn)代視頻技術(shù)與瞭望監(jiān)測技術(shù)的結(jié)合，為今后林火行為的監(jiān)控、救援決策部署、消防救援行動提供理論支撐。

一、瞭望監(jiān)測

瞭望監(jiān)測的主體便是瞭望臺，其在森林火災(zāi)監(jiān)測體系中扮演著至關(guān)重要的角色，它結(jié)合衛(wèi)星監(jiān)控、飛機監(jiān)控、紅外線監(jiān)控、探頭監(jiān)控和地面監(jiān)控等多種技術(shù)，構(gòu)建出一個完整、全方位、高效的森林防火監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。瞭望監(jiān)測在東北地區(qū)已經(jīng)被證明是地面防火的有力手段，它可以提供準確的信息，幫助管理人員更好地監(jiān)控森林火災(zāi)狀況。它的最佳地理位置在山頂，通過寬敞的視角，快速監(jiān)測出存在的火災(zāi)，而且后期維修費用相較于傳統(tǒng)的飛行監(jiān)測更加經(jīng)濟實惠。此外，瞭望監(jiān)測對環(huán)境要求相較于傳統(tǒng)的飛行監(jiān)控更低，只要不是極端惡劣天氣頻發(fā)的區(qū)域，基本都可實行瞭望監(jiān)測。盡管瞭望監(jiān)測可以提供一定的參考信息，但由于檢測設(shè)備的局限性以及檢測人員有限的專業(yè)知識水平，使得它的精度受到一定影響，在日常使用中經(jīng)常出現(xiàn)監(jiān)測畫面不清晰、傳送的相關(guān)信息不準確等情況。由于檢測塔的位置受到一定限制，無法滿足一些特定的監(jiān)測目標，如在集中連片未開發(fā)的原始林區(qū)域，如果出現(xiàn)極難發(fā)現(xiàn)的暗火則較難監(jiān)測。除此之外，瞭望臺需要每隔一定距離進行布設(shè)，瞭望臺的建設(shè)對選址、建設(shè)高度和通信設(shè)施有較高要求，單個瞭望臺成本達到數(shù)萬元。遠程視頻監(jiān)控的硬件和通信投入成本比較高，而且在建立監(jiān)控中心時，還需要投入大量資源，這使得信息傳輸體系的建設(shè)和維護變得更加復(fù)雜^[7-9]。

二、瞭望監(jiān)測的作用及功能

（一）瞭望監(jiān)測的作用

1.監(jiān)測森林火災(zāi)。瞭望臺的主要作用是當出現(xiàn)熱點、煙點時及早發(fā)現(xiàn)并及時向森林防火指揮部報告，密切關(guān)注火災(zāi)情況，定期傳送火災(zāi)發(fā)展形勢，并做出相應(yīng)預(yù)報，通知相關(guān)地方專業(yè)撲火隊、森林消防救援隊伍及早采取行動，幫助他們盡快獲知火線長度、植被類型、火場氣象等火情信息，輔助他們科學決策，周密部署兵力，進而快速撲滅火災(zāi)，保護森林資源。

2.監(jiān)測火災(zāi)隱患。除了監(jiān)測火災(zāi)發(fā)生情況外，還需把監(jiān)測關(guān)口前移，有經(jīng)驗的瞭望員能夠敏銳、準確識別和判斷林內(nèi)天氣變化，包括森林內(nèi)可燃物狀況和氣候變化。通過敏銳觀察，形成相應(yīng)的監(jiān)測報告，進而第一時間將最新信息傳達給森林防火指揮部。

3.監(jiān)測林區(qū)用火。林區(qū)違規(guī)用火一直是森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵因素。研究表明^[10]，90%以上的林火都是林區(qū)內(nèi)違規(guī)用火導(dǎo)致的。瞭望臺不僅可以監(jiān)測森林火災(zāi)和火險，還可以及時發(fā)現(xiàn)、阻止任何可能危害森林資源安全的生產(chǎn)性、非生產(chǎn)性、野外違章用火、農(nóng)事用火等行為，也可以為居住在林區(qū)的人提供監(jiān)控家庭用火服務(wù)。

（二）瞭望監(jiān)測的功能

瞭望臺主要完成瞭望監(jiān)測任務(wù)，主要配備望遠鏡、無線通信電臺、定位儀、電源（太陽能電池板）、地形圖以及生活必需品。因其獨特的地理位置和所配置的儀器設(shè)備使瞭望臺具有以下功能。

1.監(jiān)測功能。瞭望員通過望遠鏡，能夠在大區(qū)域范圍的林地上持續(xù)不斷觀察，以便更好了解森林狀況，并且能夠準確掌握當?shù)氐臍庀笄闆r，從而為指揮中心提供有力的決策支持。

2.火場定位功能。由于林區(qū)內(nèi)地形條件復(fù)雜，當發(fā)生森林火災(zāi)時，想要做到精準救援就必須準確判斷林火發(fā)生位置，而瞭望監(jiān)測通常帶有相關(guān)的定位裝置，而瞭望員經(jīng)過嚴格的培訓，也可以利用望遠鏡和定位儀，精確觀察火場位置，準確繪制火場地理坐標、森林資源分布狀況，從而為進一步的精準救援提供數(shù)據(jù)支持。

3.通信功能。在林區(qū)內(nèi)，由于信號限制，通信較為困難，而瞭望臺可以輕松接收來自森林防火指揮部的指令，并將其轉(zhuǎn)化為撲火隊伍的行動命令。在相關(guān)通信設(shè)備失靈的情況下，這些信息可以通過無線通信設(shè)備傳輸?shù)街車牟t望臺，從而使地面森林防火指揮部的命令得以及時傳達^[11-12]。

4.無線通信中繼功能。在非防火期時，瞭望臺可以起到無線通信的中繼作用 。為了確保無線電信號的傳播范圍，在當?shù)刈罡吆０翁幗⒁惶幓蚨嗵師o線通信中繼臺，而這些中繼臺可以放置在瞭望臺上，并且采用適當?shù)募夹g(shù)，如架設(shè)市電、組建大容量太陽能電池組等，滿足不同的需求。

5.宣傳警示功能。瞭望臺聳立于高山上，幾公里之外便可看到它的身影，尤其是那些違規(guī)進山人員，他們會有意識抑制自己的行為，擔心自己的野外用火行為或破壞森林行為被瞭望臺發(fā)現(xiàn)，從而起到警示和威懾作用。瞭望臺高大和顯眼的特點使得它成為一個理想的宣傳平臺，不僅能夠張貼宣傳標語，還能夠廣播防火常識，從而提升林區(qū)居民的防火意識和森林防火宣傳效果，推動森林防火工作有序進行。

三、現(xiàn)代視頻監(jiān)控技術(shù)在瞭望監(jiān)測中的應(yīng)用

視頻監(jiān)控是一個集通信、視頻處理、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理、能源建設(shè)、系統(tǒng)防護、氣象預(yù)報、鋼結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)等綜合技術(shù)的工程^[13-14]。視頻監(jiān)控技術(shù)和無線技術(shù)正廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域。目前，許多林業(yè)部門開始建立基于無線遠程視頻監(jiān)控的林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)可視化監(jiān)控，實時傳輸視頻圖像，有效解決或緩解林火信息傳輸不及時、不通暢、信息處理手段單一、森林防火監(jiān)控不力等問題。

當前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由一個高效的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成，它能夠通過WiFi將重要森林地區(qū)的實時圖像傳輸?shù)街笓]中心，從而提高監(jiān)控效率。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以迅速采取行動，在發(fā)生火災(zāi)前夕，及早派出專業(yè)的消防隊伍前往現(xiàn)場，盡可能減少由于疏忽大意造成的財產(chǎn)損失。總的來說，視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有以下6個特點。

（一）監(jiān)控范圍大

為了獲得更廣闊的視野和更大的監(jiān)控范圍，監(jiān)控探頭應(yīng)該安裝在森林的最高處。監(jiān)控探頭最好設(shè)置在視野開闊、盲點較少的地方，必要時需在多個角度增設(shè)多個監(jiān)控探頭，以形成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系，進而擴大監(jiān)控范圍。

（二）監(jiān)控設(shè)備維護困難

因為監(jiān)控前端設(shè)備位于偏遠的山區(qū)，維護起來非常困難，大大增加系統(tǒng)的維護難度。因此，監(jiān)控中心必須能夠?qū)崟r監(jiān)測前端設(shè)備的運行情況，可通過計算機技術(shù)，建立系統(tǒng)自動預(yù)警機制，同時也可依托林區(qū)生態(tài)站、定位觀測點等，成立設(shè)備維護小組，定期對設(shè)備進行檢查維修，向當?shù)貞?yīng)急管理等部門申請相應(yīng)經(jīng)費，定期維護。

（三）攝像機的選擇非常重要

人們通常會考慮使用具有紅外敏感性的黑白轉(zhuǎn)彩色攝像機以及可以在白晝和黑暗中運行的雙重攝像機。此外，還要考慮使用3km以內(nèi)的可視角度，以便更好捕捉周圍環(huán)境的變化。同時，還應(yīng)考慮使用可旋轉(zhuǎn)的室內(nèi)一體化云臺，以降低長時間拍攝的影響。

（四）無線傳輸必不可少

視頻技術(shù)因其技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面高清無線傳輸，傳輸不受地域、空間限制。由于其對網(wǎng)絡(luò)依賴較大，傳輸過程中極易出現(xiàn)畫面丟失、失真現(xiàn)象。因此，在傳輸時，應(yīng)該優(yōu)先考慮它的安全性和防盜性，當出現(xiàn)畫面缺失情況時，應(yīng)及時啟動數(shù)據(jù)找回機制，對畫面進行插補。

（五）設(shè)備防雷、防盜等安全措施

由于設(shè)備大部分在野外工作，一方面要求避雷接地安全可靠，另一方面要求設(shè)備具有良好的防盜功能。

（六）視頻畫面高清

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，遠程視頻監(jiān)控都能夠提供比較高清的畫面，從而清晰監(jiān)測林火行為以及林火發(fā)生后周邊環(huán)境情況。

結(jié)語

森林火災(zāi)不僅危害大、蔓延快、毀滅性強，救援上也較為困難。如果不及時采取有效措施，會給我們的經(jīng)濟、社會及環(huán)境帶來嚴重的影響。為了確保森林安全，我們應(yīng)該建立完善的監(jiān)測和預(yù)警體系，以便及時采取行動。因此，應(yīng)利用先進技術(shù)，將視頻監(jiān)控技術(shù)與瞭望監(jiān)測相結(jié)合，有效降低森林火災(zāi)風險，大大增強森林防火的精準性，同時進一步促進林業(yè)可持續(xù)性發(fā)展，使其達到現(xiàn)代化、信息化、科學化、專業(yè)化水平。此外，還可以利用視頻監(jiān)控技術(shù)，更好收集、分析、記錄、傳輸、報告、分析相關(guān)信息數(shù)據(jù)，以便更好地保護森林資源，為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展保駕護航，最終切實提升森林防火部門的工作效率和質(zhì)量。

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