李健

中國(guó)鐵塔鶴壁市分公司 河南 鶴壁 480030

引言

1 智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)介紹

1.1 技術(shù)先進(jìn)可行

森林消防智慧化預(yù)警體系，創(chuàng)新性地提出綜合各類空天地監(jiān)控系統(tǒng)，打造高科技智慧型的全面監(jiān)控檢測(cè)手段[2]。本設(shè)計(jì)理念將傳統(tǒng)的林草防火系統(tǒng)與林地智慧巡查、監(jiān)控瞭望、無人機(jī)巡視、衛(wèi)星定位系統(tǒng)等高科技方法相互結(jié)合、互補(bǔ)，從而構(gòu)建成天地一體的全方位林區(qū)火情監(jiān)測(cè)工作系統(tǒng)。

1.2 火災(zāi)預(yù)警撲救全流程管理

本設(shè)計(jì)理念可以讓境內(nèi)的火情火險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)事前、事中、事后全流程管理，結(jié)合前端感知部分，包括高空遙感衛(wèi)星、低空無人機(jī)、地面監(jiān)控的一體機(jī)、智能卡口、護(hù)林巡更系統(tǒng)從事前火情偵察階段開始，經(jīng)過事中火點(diǎn)定位、預(yù)警措施、輔助決策、指導(dǎo)調(diào)度，直至事后統(tǒng)計(jì)分析，將火險(xiǎn)預(yù)警撲救工作形成閉環(huán)管理，保證系統(tǒng)間的流暢接轉(zhuǎn)，靈活聯(lián)動(dòng)，平滑兼容，保證在各個(gè)環(huán)節(jié)上都利用最高效、最可靠的信息化手段，為防火撲救工作帶來科學(xué)合理的輔助決策。

1.3 系統(tǒng)功能關(guān)聯(lián)關(guān)系

森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖像可實(shí)時(shí)顯示在森林防火監(jiān)控中心大屏幕拼接系統(tǒng)上，森林防火指揮中心可通過平臺(tái)實(shí)時(shí)調(diào)度前端的監(jiān)控圖像，在大屏幕顯示系統(tǒng)上進(jìn)行調(diào)度指揮。

通過智慧型監(jiān)控系統(tǒng)，可以迅速定位到精確地點(diǎn)，詳細(xì)了解火情所在地的地勢(shì)地理、林木地勢(shì)等狀況，快速確定可能因火情造成的區(qū)域，全面地對(duì)林木火災(zāi)實(shí)施搶救指揮，可以迅速將指揮信息通知到第一現(xiàn)場(chǎng)人員，以達(dá)到快速消除火災(zāi)隱患的目的。

1.4 功能需求

以“空、天、地、卡、人”五位一體實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控，達(dá)到綜合預(yù)警、多重監(jiān)管的目的。五位一體化遙感監(jiān)測(cè)服務(wù)平臺(tái)是基于高分辨率、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，視頻監(jiān)控、智能卡口監(jiān)控等各類先進(jìn)監(jiān)控監(jiān)測(cè)指揮手段及早發(fā)現(xiàn)森林險(xiǎn)請(qǐng)，將現(xiàn)場(chǎng)影像信息及時(shí)收集上傳，達(dá)到及時(shí)、全面了解目標(biāo)特性的一種綜合檢查方式。

林草防火智能管控預(yù)警系統(tǒng)建成后，將進(jìn)一步提高林草防護(hù)工作效率，推動(dòng)林草管護(hù)工作由人防和技防結(jié)合向以技防為主的改革。實(shí)現(xiàn)防火工作的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和專業(yè)化。

2 中國(guó)鐵塔資源優(yōu)勢(shì)明顯

中國(guó)鐵塔通過統(tǒng)籌規(guī)劃、共建共享的方式，解決通信行業(yè)長(zhǎng)期存在的重復(fù)建設(shè)、資源浪費(fèi)等問題，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略落地。

漢末魏晉六朝的文人醉心于玄學(xué)，放情于山水，山水與園林逐漸結(jié)合在一起，文人寫意園是這個(gè)時(shí)期園林的主流。園林不僅僅是客觀的欣賞對(duì)象，同時(shí)還成為園主抒發(fā)情懷的場(chǎng)所，追求意趣并且以園林為精神寄托逐漸成為一種模式。所以這個(gè)時(shí)期的園林對(duì)意境美的追求已超過對(duì)自然美的欣賞，最終形成了空間意識(shí)。而這種空間意識(shí)是這個(gè)時(shí)期園林所呈現(xiàn)的文化特質(zhì)。

中國(guó)鐵塔在森林、草地，鐵塔視聯(lián)利用高點(diǎn)攝像機(jī)，在統(tǒng)一平臺(tái)上利用煙火監(jiān)控、火點(diǎn)監(jiān)控、林木被毀監(jiān)控等功能，實(shí)現(xiàn)森林草原綜合預(yù)警及決策指揮，打造林草防火監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。已為全國(guó)數(shù)千個(gè)林草重點(diǎn)防火區(qū)，進(jìn)行了超過4.2萬個(gè)錄像監(jiān)控，覆蓋面積達(dá)55萬km2。

鐵塔公司在全國(guó)站址總數(shù)超210萬座，遍布各省的城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村，凡有人演出、皆有鐵塔站址。每個(gè)站點(diǎn)均有完備的電力供應(yīng)，形式包括市電、太陽(yáng)能、風(fēng)能蓄電池、有機(jī)、新能源充電車等。與移動(dòng)通信基站同址，具備得體獨(dú)厚的無線通信、有線通信甚至衛(wèi)星通信的便捷通信條件。

3 智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)依照“集約高效，共享開放、安全可靠”的原則，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)全天候、全覆蓋的林木消防預(yù)警監(jiān)控。

3.1 衛(wèi)星遙感監(jiān)控系統(tǒng)

衛(wèi)星遙感火情預(yù)警系統(tǒng)是利用氣象衛(wèi)星和林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行林木火災(zāi)警示的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)手段，是覆蓋范圍最廣的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)技術(shù)。對(duì)于基礎(chǔ)的地面監(jiān)控和護(hù)林巡更系統(tǒng)，衛(wèi)星遙感火情預(yù)警系統(tǒng)成為一種必要的有效補(bǔ)充手段，它高空預(yù)警聯(lián)動(dòng)地面監(jiān)控精準(zhǔn)確認(rèn)火情信息，動(dòng)態(tài)部署護(hù)林員撲火救援，形成“空天地五位一體”的立體森林防火體系。

3.2 無人機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

無人機(jī)系統(tǒng)的典型特征就是“平臺(tái)無人，系統(tǒng)有人”，可以利用無人機(jī)調(diào)度，抗風(fēng)性強(qiáng)，續(xù)航時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)護(hù)林巡山、火源查證、撲救指揮、余火識(shí)別、火點(diǎn)核查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度。

智慧監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)由接到點(diǎn)位報(bào)警信息后，通知到火點(diǎn)最近的無人機(jī)巡航小組，由無人機(jī)進(jìn)行區(qū)域巡視、火災(zāi)上空作業(yè)、24h不斷監(jiān)測(cè)火情、輔助科學(xué)撲救智慧等工作[3]。

3.3 雙模式視頻采集設(shè)備

森林火情及早發(fā)現(xiàn)是設(shè)計(jì)的最核心內(nèi)容，森林火災(zāi)的特點(diǎn)決定了森林滅火工作必須快速反應(yīng)，務(wù)必把森林火災(zāi)撲滅在最初狀態(tài)。

本方案以熱成像遠(yuǎn)距離非接觸測(cè)溫報(bào)警為主，以可見光煙霧識(shí)別林火報(bào)警為輔，根據(jù)滅火工作目標(biāo)的提升可新增監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)林區(qū)內(nèi)重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控、森林火災(zāi)無人值守報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控全天候不間斷掃描，落實(shí)“早發(fā)現(xiàn)、早出動(dòng)、早撲滅”的森林防火“三早”戰(zhàn)略思想，力爭(zhēng)把森林火災(zāi)撲滅在萌芽或始發(fā)階段。

3.3.1 雙模式監(jiān)控一體機(jī)。林火實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由采集系統(tǒng)、火情收集系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)構(gòu)成，前端采集系統(tǒng)完成信息收集任務(wù)，為后續(xù)處理系統(tǒng)提供清晰、穩(wěn)定的視頻圖像資料；由火情收集系統(tǒng)對(duì)錄像整理加工后獲取關(guān)鍵火情特征及識(shí)別，將報(bào)警信號(hào)回傳至后端平臺(tái)。系統(tǒng)可以進(jìn)行360°的全覆蓋巡航掃描，從而達(dá)到對(duì)火情目標(biāo)和火點(diǎn)的精確定位。

3.3.2 紅外熱成像技術(shù)。運(yùn)用近紅外熱成像手段開展林火監(jiān)測(cè)，能大大提高林火監(jiān)測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，極大地拓展了森林防火監(jiān)測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域，使森林防火技術(shù)的發(fā)展又向前邁進(jìn)了一大步[4]。

3.3.3 探測(cè)范圍分析。在森林防火自動(dòng)預(yù)警監(jiān)控體系建造過程中，信息系統(tǒng)的基建費(fèi)用是最大的成本。每個(gè)智能監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的基建成本一般會(huì)大幅高于它的前端設(shè)備采購(gòu)成本。所以重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點(diǎn)時(shí)在保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的基礎(chǔ)上盡量利用現(xiàn)有中國(guó)鐵塔站址資源，減少智能監(jiān)控站點(diǎn)新塔體的使用。這不但減少了整個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用，并且在很大程度上保證了森林消防工作的安全可靠性。

3.4 智能語(yǔ)音卡口宣傳警示系統(tǒng)

為了擴(kuò)大森林防火宣傳，增強(qiáng)全民防火的意識(shí)，要求在林區(qū)的主要進(jìn)出路口、居民游玩逗留點(diǎn)、重點(diǎn)火險(xiǎn)點(diǎn)、村莊路口等位置，建設(shè)森林防火語(yǔ)音卡口系統(tǒng)。

森林防火自動(dòng)拍照語(yǔ)音提示系統(tǒng)主要為森林防火宣傳及入山人員自動(dòng)拍照記錄，當(dāng)游客進(jìn)入景區(qū)大門，人體探測(cè)器探測(cè)到人員活動(dòng)行為，則觸發(fā)語(yǔ)音提示器，自動(dòng)播放錄制好的防火宣傳提示音，同時(shí)人體探測(cè)器發(fā)送給高清成像設(shè)備一個(gè)拍照控制命令，高清成像設(shè)備在日常監(jiān)控的過程中，自動(dòng)拍攝游客的照片，記錄觸發(fā)提示人員的體貌特征。防火卡口系統(tǒng)通過采用無線或者有線方式，將視頻信息傳送匯聚至監(jiān)視中，以進(jìn)行即時(shí)的前端場(chǎng)景監(jiān)控圖像瀏覽。

3.5 護(hù)林員網(wǎng)格化巡護(hù)系統(tǒng)

護(hù)林員網(wǎng)格化巡檢管理系統(tǒng)是為林業(yè)部門提供的防火、防盜等森林巡查系統(tǒng)。利用定位信息技術(shù)和地理信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)林木護(hù)林員防火、防盜等工作實(shí)施嚴(yán)密標(biāo)準(zhǔn)化的管理，可利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)自動(dòng)提交信息，及時(shí)向控制中心反映巡查過程中出現(xiàn)的各類情況，并標(biāo)明精確的經(jīng)度緯度，當(dāng)出現(xiàn)危及林木管護(hù)人員人身及安全的突發(fā)事件后，可一鍵告警發(fā)出應(yīng)急救援信息，為搶救隊(duì)伍提供正確的地理位置。并且能完成林業(yè)局自行確定巡查區(qū)域、巡檢路徑、巡查日期、巡檢工作人員、遠(yuǎn)程管理和異地信息傳輸?shù)瘸瑥?qiáng)的功能，使用簡(jiǎn)單方便，無須任何操作也能完成護(hù)林巡檢工作。

3.6 森林消防指揮中心建設(shè)

需要對(duì)森林消防監(jiān)測(cè)指揮中心進(jìn)行相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)。建設(shè)布局要按功能劃分，合理布局。主要作用是遠(yuǎn)距離監(jiān)視多個(gè)監(jiān)視點(diǎn)，必要時(shí)對(duì)前端攝像機(jī)實(shí)施監(jiān)控、視頻錄像和火情報(bào)警，傳給上級(jí)監(jiān)管機(jī)構(gòu)和同級(jí)人民政府，便于隨時(shí)了解火情，進(jìn)行指揮調(diào)度等。

4 鐵塔資源在防火系統(tǒng)的統(tǒng)籌應(yīng)用

智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心理念，是根據(jù)森林火災(zāi)突發(fā)性的特點(diǎn)，提高快速反應(yīng)能力，力爭(zhēng)把森林火災(zāi)撲滅在萌芽狀態(tài)?！霸绨l(fā)現(xiàn)”是智慧監(jiān)控系統(tǒng)的核心，依靠常規(guī)的視頻監(jiān)控手段顯然難以準(zhǔn)確地確定林火發(fā)生的地點(diǎn)以及對(duì)火災(zāi)的自動(dòng)報(bào)警，本智慧型監(jiān)控系統(tǒng)以熱成像遠(yuǎn)距離非接觸森林測(cè)溫報(bào)警為主，以可見光煙霧識(shí)別林火報(bào)警為輔的森林防火智能探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控、森林火災(zāi)無人值守報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控7×24小時(shí)不間斷逐行逐圈掃描，力爭(zhēng)把森林火災(zāi)撲滅在萌芽或始發(fā)階段。

以上目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，依托于高點(diǎn)視頻（熱成像+可見光煙霧識(shí)別）監(jiān)控系統(tǒng)的建成，在密布的森林中中國(guó)鐵塔的站址資源自然體現(xiàn)出絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位，無論在現(xiàn)有站址的共享利用方面還是在新建鐵塔的快速反應(yīng)中，中國(guó)鐵塔在行業(yè)內(nèi)都有明顯的突出作用。

在設(shè)計(jì)規(guī)劃中，優(yōu)先以中國(guó)鐵塔現(xiàn)有的鐵塔資源為切入點(diǎn)，獲取鐵塔站址高度、供電保障信息等內(nèi)容，結(jié)合使用部門的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)監(jiān)控?cái)z像頭的監(jiān)控范圍。在現(xiàn)有鐵塔資源不能滿足需要的前提下，規(guī)劃新建站址資源，彌補(bǔ)深度監(jiān)控不足。

在方案設(shè)計(jì)中，要充分考慮建設(shè)成本，在實(shí)現(xiàn)防范監(jiān)控目標(biāo)的前提下，盡可能降低建設(shè)成本，提高建設(shè)效益。充分利用鐵塔站址資源時(shí)，要合理規(guī)劃監(jiān)控所需要的傳輸線路、供電保障資源等。中國(guó)鐵塔現(xiàn)有基站站址中，均同步設(shè)置有交流、直流供電網(wǎng)絡(luò)，可以滿足監(jiān)控?cái)z像機(jī)的用電需求，對(duì)重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域可實(shí)現(xiàn)24h不間斷供電保障。同時(shí)，所有站址資源中均設(shè)有運(yùn)營(yíng)商的傳輸線路。對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)需要的10M以上傳輸鏈路完全能提供傳輸通道，對(duì)包含多家運(yùn)營(yíng)商傳輸資源的站址，使用單位還可以打包談判，優(yōu)惠使用。

中國(guó)鐵塔獨(dú)有的站址資源優(yōu)勢(shì)包含鐵塔、供電、傳輸線路等，為快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，降低建設(shè)成本，高效運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)提供了優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)條件，因此智慧型森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)中，緊緊依托鐵塔公司資源，統(tǒng)籌考慮成本、效益等因素，與中國(guó)鐵塔的合作成為不二選擇。

5 結(jié)束語(yǔ)

智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，可以更好地實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)的“打早”、“打小”、“打了”，對(duì)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升有巨大幫助；將大大提高森林草原防火綜合能力，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，更好地促進(jìn)森林草原區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐，保持森林生態(tài)穩(wěn)定與平衡。在智慧型森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，中國(guó)鐵塔站址資源的充分利用，可以最大限度地節(jié)約成本，充分共享投資最大的高點(diǎn)資源，在鐵塔資源、供電保障、傳輸線路資源等方面全方位提供共享建設(shè)，大幅降低項(xiàng)目投資，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的快速布網(wǎng)、高效運(yùn)營(yíng)。