林草智慧防火预警系统建设项目实施方案.doc

林草智慧防火预警系统建设项目实施方案目录1、实现形式61.1、互联网+森林草原防火视频监控预警转台81.1.1、转台内置可见光镜头摄像机81.1.2、转台内置红外热成像91.1.3、转台主板内置多种扫描方式，专为森林草原防火视频监控设计101.2、前端视频采集系统设计101.2.1、可见光部分101.2.2、热成像部分111.2.3、转台部分131.3、前端供电系统的设计151.1.1、太阳能发电系统的设计161.1.2、太阳能供电系统的主要设备171.4、铁塔及防雷接地系统的设计171.4.1、基站铁塔选址的原则181.4.2、基站铁塔形式选择181.4.3、基站用地面积191.4.4、铁塔设计191.4.5、防雷及安全设计201.4.6、铁塔设计图纸251.5、前端防盗系统的设计301.5.1、防盗系统设计301.5.2、防盗系统主要设备301.6、前端喊话宣传系统的设计311.6.1、喊话宣传系统设计311.6.2、喊话宣传系统主要设备311.7、传输系统设计321.7.1、传输系统组成321.7.1.1、前端监控基站331.7.1.2、中继站点配置341.7.1.3、监控中心基站361.7.2、传输系统主要设备361.8、指挥中心设计381.8.1、应用支撑系统设计381.8.1.1、森林草原防火预警软件系统设计411.8.1.2、GIS地理信息系统设计511.8.1.3、信息发布平台系统设计541.8.2、操作台及综合布线系统551.8.3、终端设备防雷581.9、工程案例601.9.1、百色市林火视频监控系统601.9.2、四川喜德县森林防火视频监控系统621.9.3、四川马边县森林防火视频监控系统631.9.4、四川阿坝州草原防火视频监控系统641.9.5、贵州雷公山森林防火视频监控系统651.9.6、西藏贡觉森林防火视频监控系统661.9.7、甘肃武威森林防火视频监控系统681.9.8、甘肃酒泉瓜州县森林防火视频监控系统691.9.9、甘肃甘南州夏河草原防火视频监控系统701、实现形式1，林草监测点安装林草视频监控预警转台，转台内置热成像仪24小时监测林业和草原温度，当温度高过60，预警转台自动报警；计算火点地理坐标、距离；传输报警坐标距离到数据平台；中心平台分发数据到火点最近护林员；护林员根据坐标位置，对林业和草原巡护；护林员确认火点后，立即报警；中心数据平台根据保护区基础数据发送扑火信息给相关人员安排扑火，给出最佳扑火路径；根据气象数据、着火点林草数据等信息，预测火灾发展趋势，给出最佳扑火预案；自动对扑火过程录像；明火扑灭后，控制林草视频预警转台对火场进行暗火查询；整个火场扑灭后，扫描着火面积，评估火灾损失；存储整个扑火过程，作为以后扑火资料。 2，数据中心接收卫星遥感扫描热点信息后，分发热点信息给热点最近林草视频监控预警转台和热点最近护林员。预警转台根据中心数据，自动扫描热点，确定热点，并上报信息给数据中心；护林员根据热点信息巡查热点，并上报信息给数据中心；数据中心根据上报信息，进行数据融合，通过AI智能判断结果，最终发出火情预报，分发火情给相关人员；预测火灾发展趋势，给出最佳扑火路径、预案等。无人机在扑火现场上空，通过摄像机对火场的着火趋势进行监测，并将信息传回数据中心。中心根据无人机传回信息，分发相关人员，指挥扑火。 3，林草智慧视频监控预警系统，将林火视频预警转台信息、人工巡护信息、卫星遥感信息、无人机视频信息、气象信息、地理信息等进行融合，经过AI智能运算形成预案，通过数据中心进行分发，形成天空地一体化全方位立体结构智慧林草预警系统。它把技术防范（林草视频预警转台、卫星、无人机）和人工防范（护林员巡护系统）完美结合，真正实现能用、好用、实用、可用、耐用的智慧林草预警系统。林业和草原防火远程视频监控预警系统，由管理监控中心、传输系统、前端监控点、供电系统等构成。各监控点通过传输系统，将图像传输到管理监控中心，传输系统分光纤传输、无线微波视频传输、和网络传输等。管理监控中心接收前端点采集的图像并显示到屏幕上，同时送给录像机进行录像；它还能控制前端点的图像，对特定目标进行拉近观察等；上级管理中心也可通过网络等方式远程访问、调看、控制监控前端。林业和草原防火远程视频监控预警系统能实时、直观监控林区的真实情况，并存储到计算机里，为保护区提供资料备查。1.1、互联网+森林草原防火视频监控预警转台互联网+森林草原防火视频监控预警转台是整个系统的核心。监控转台整体设计，外形结构球型，防雷、防风；内置可见光摄像机、长焦高清镜头、红外热成像测温、编码器等；可见光镜头和摄像机安装在一个抽真空、充氮气的密闭腔体里，不受灰尘侵袭；腔体内没有水分，腔体玻璃冬天不结冰，夏天不起雾；腔体内没有氧气，镜头和摄像机不易老化，能始终保持图像清晰。转台选用承载能力大的力矩电机，闭环设计，保证转台转动的速度、精度。转台主板双备份设计，一块出故障，另一块自动转换工作模式继续工作。转台可远程升级程序、远程访问主板，从而可远程维护转台。转台壳体防腐、防酸铸铝材料，适合野外露天工作。转台内置加热和通风，抗低温，耐高温。转台自身重量重90KG以上，高度1.2米以上，稳定性好，图像不抖动，不易被破坏。1.1.1、转台内置可见光镜头摄像机根据森林草原防火视频监控系统规范2016，可见光选用高清长焦（大根据森林防火视频监控系统规范2016，可见光选用高清长焦（大于330mm）镜头，配相应1/2寸低照摄像机。摄像机镜头调试好后装在转台抽真空、充氮气密闭腔体内。可见光图像检测，通过检测火焰的静态特征(颜色)和形态特征(闪烁性)两个特征进行检测。先利用静态特征从视频图像中提取出与火焰颜色相似的区域，再利用形态特征对上面提取出来的区域进行检测，通过视频图像分析算法，检测出火焰。根据火灾火焰的图像特性，探测出画面中出现的火焰，加入火焰识别标记后，再通过视频编码电路转换为模拟视频信号输出。由于监测场景不同，火焰所呈现的颜色、状态也会不同。因此，在监测时，根据环境要求，调整检测模块的工作状态，通过设置相应参数阈值，如颜色灵敏度、动态灵敏度等，使检测模块可以更准确及时地识别出火焰。1.1.2、转台内置红外热成像森林草原火灾往往是由隐火引发，这是毁灭性火灾的根源。现有的普通检测方法，很难发现这种隐性火灾苗头。红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火，并且可以准确判定火灾的地点和范围。自然界中任何温度高于绝对零度（零下271.16）的物体，都会不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红外辐射能量就越多，因此可以利用红外辐射测量物体表面的热状态。热像仪工作在8-14m，属于远红外波段。正常森林草原的辐射波长范围为8.5-12.2m，在热成像仪8-14m的探测范围之内。目标温度越高，从热成像探测器组件输出的数字信号值越大,即数字图像的灰度值越大，图像越亮，根据此特点，就可检测出森林草原温度。热成像由于监测的是红外辐射，因此它几乎不受天气影响，24小时连续使用。1.1.3、转台主板内置多种扫描方式，专为森林草原防火视频监控设计快速定位（指定转台具体水平、垂直方位角及镜头的焦距值等信息后，转台能自动移动至指定角度）。自动扇扫（指定开启水平、垂直方位角及终止水平、垂直方位角，运行速度等各项指标，转台便可自动进行从开启水平、垂直方位角按设定的运行速度运行至终至水平、垂直方位角的循环运转）。智能感应变速（转台内置智能变速模块，会根据镜头的焦距值自动调整自身运行速度，广角时，运行速度快，长焦时，运行速度慢）。1.2、前端视频采集系统设计本项目建设前端点选用森林草原防火视频监控预警转台。视频采集系统包括可见光部分、热成像部分和转台。1.2.1、可见光部分可见光是由长焦镜头、高清摄像机、真空腔体等组成。将镜头和摄像机调试好后，装入真空腔体，真空腔体充氮保护，这样可以保证镜头不进灰尘，长时间使用。具体参数如下：长焦镜头： 图像尺寸：1/2英寸焦距：330mm775mm光圈：F1.5-360接方式口：C高清摄像机：图像尺寸：1/2英寸有效画面像素：1920 X 1680最低照度：0.02LUX ; 0.003LUX(黑白模式)功耗：5瓦真空腔体：铸铝材料，耐压10个大气压。1.2.2、热成像部分热成像部分由热成像像机和热成像镜头组成。热成像像机和热成像镜头调试好后，装到转台里。安装时保证和可见光同光轴。根据森林草原防火视频监控系统规范2016要求：热成像像机探测器类型：非制冷红外微测辐射热计分辨率：640X480像元间距：17 um灵敏度：80mk at f/1.0 300K帧频：50Hz响应波段：814um热成像镜头焦距： 75mm150mm调焦方式：手动/ 电动调焦距离：10m光圈：1.0镀膜：C+AR平均透光:率：72%轴上MTF: 20线对 0.3最大视场：11.5畸变：0.2%接口方式：M46X0.75后靠距：18mm1.2.3、转台部分监控转台起着承载可见光部分、热成像部分运动，以及保护可见光部分、热成像部分、编码器、驱动器、主板等的作用。可见光镜头330mm775mm,焦距长，看的远，镜头重；热成像镜头75mm150mm,镜头也重；因此带动它们运动的电机就要具备相应的承载能力，为此电机选用载荷大的力矩电机，它能承载大于有效载荷10倍的力。它安装在野外，长期受雨、雪、沙、灰尘、酸、雾等的侵蚀；安装在制高点（瞭望塔或铁塔）上，受到雷电、大风等的破坏；长年使用，受到温度等的影响；防火期使用24小时不能出故障；安装在制高点上应具有远程维护和主板双备；它是前端采集的核心部件。转台抽真空，充氮气腔体，完全可以保护镜头不受雨、雪、沙、灰尘、酸、雾等的侵蚀，延长镜头的使用寿命。转台球型设计，不受雷电、大风等的破坏；核心部件低温设计，耐低温可达-60度；转台内置双主板，一块损坏，另一块自动切换，保证防火期24小时使用；转台具有远程升级，远程维护。根据森林草原防火视频监控系统规范2016要求：主要技术指标：方位角：N360俯仰角：-45+45转动速度：0.05/S45/S最大加速度：45/S2水平角精度：0.01俯仰角精度：0.005转台力矩电机： 峰值堵转：转矩30 NM，电流15.5A，电压 27V，功率 418W；连续堵转：转矩15NM，电流7.75A，电压 11.5V，功率 105W；扇扫：水平角度、俯仰角度、速度可调层扫：起始、终止水平角度及俯仰角度、速度可调数据交互:双向水平、俯仰角度及镜头焦距值和聚焦值实时交互识别火源方式：红外热成像+可见光镜头，双鉴识别识别火源分辨率：可见光1010像素；热成像：22像素测距功能：转台具有测距功能远程维护：双主板设计，互联网远程维护，远程控制转台升级、单一部件掉电重启抗风等级：12级电源：AC220V10% ； DC48伏功耗：150W工作环境：温度：-60+60通讯方式：RJ45、网络气密性：真空充氮保护，气密性佳视窗：双视窗视窗玻璃：增水、增透纳米光学玻璃球体外径：600mm出线方式：航插、BNC座、RJ45尺寸：450(L)450(W)1100(H)重量：90KG材料：铸铝安装环境：野外森林草原1.3、前端供电系统的设计前端监控基站所处位置在野外，除基站附近有市电的情况下采用市电，远距离一般不建议采用市电，因为过长的电源线路导致到达基站时电压较低，容易造成设备损害，而且成本高，我们建议在日照比较丰富的地方采用太阳能发电系统，在风能比较丰富的地方采用风能和太阳能互补的发电系统。结合项目所在地现状及日照时间，本项目选择太阳能供电方案。供电系统采用太阳能供电系统带免维护蓄电池，将太阳能供电系统的光伏控制器接入蓄电池，通过蓄电池为直流设备正常供电。1.1.1、太阳能发电系统的设计太阳能发电系统是由太阳能电池板、胶体蓄电池、控制器、逆变器、设备间等构成。太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。根据设计要求，供电设备应大于用电设备的10倍。森林草原防火视频监控转台用电150瓦，因此选型太阳能板功率应大于1500瓦。胶体蓄电池：选用胶体电池可以更好的支持前端基站不完全充放电的要求，胶体电池能够在高温和低温环境下正常工作，非常适合野外恶劣的环境。胶体电池的作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。根据宁夏龙里林场县历年气象资料，连续阴雨天超过3天的极端天气很少，且连续阴雨天火灾发生概率几乎没有，因此在设计野外供电系统时，考虑蓄电容量3天最佳。太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。电池柜：考虑到金属机箱易锈蚀，本项目采用塑料箱体，板材厚度考虑12 mm15mm。设备间：为保障前端基站设备在各种不同天气环境下正常工作，本项目电池采用电池柜和彩钢房双重保护为蓄电池保温，以保障更加稳定的工作环境。彩钢房铁塔中部悬空设计，防水、耐腐蚀、保温、质轻，保护蓄电池、控制器等设备。1.1.2、太阳能供电系统的主要设备太阳能电池板：2000WP单晶硅太阳能电池板 蓄电池：12V/100AH铅酸电池（每套8块）控制器：12V/24V 40A太阳能智能控制器电池柜：1.2米X0.6米X0.6米双层钢支架设备间：1.8米X1.8米X2米彩钢房1.4、铁塔及防雷接地系统的设计森林草原防火前端视频监控基站位于林区内。视频监控要求：视野广、无障碍、监控角度大，尽量少设监控点，并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林草原面积最大等特点。因此需要采用铁塔提升到一定的高度来满足森林草原防火视频监控的要求。铁塔高度定为10米，摄像机水平位置能够监视到较大面积；摄像机俯仰角不易过大（45以内最好）。铁塔基建是一项十分重要的项目，质量决定铁塔的使用年限。1.4.1、基站铁塔选址的原则满足森林草原防火视频监控以及无线网桥传输的要求。场地平坦，附近无高大建筑物遮挡。工程地质良好，避开断层、古河道及可能塌方、滑坡的地段。选择安全的环境，避开易燃易爆的场所和粉尘及有害气体的污染源。避开低洼地，防止雨水淹灌。1.4.2、基站铁塔形式选择基站是否需要修建铁塔，可以根据选址点的实际情况确定，如果附近有移动公司的铁塔，在可能的情况下，优先考虑采用附近已有的铁塔。基站铁塔因结构形式不同，可分为自立塔、拉线塔（桅杆）；基站铁塔因所建地点不同，有地面塔、屋顶塔之别。地面塔通常采用的塔形有角钢塔、钢管四柱（或三柱）塔，钢管四柱（或三柱）塔根开可以做到很小（2米左右），适用于狭窄场地或距建筑物较近的情况，单造价高于角钢塔。独管塔多用于城市风景区或其它要求美观的场所，因为独管塔线路引下和人员攀登都不方便，加之造价较高，仅用于特殊要求的环境。拉线塔的优点是用钢量小，但占地面积大，是否经济应综合考虑；另外拉线塔易受外力破坏，一旦拉线受损即造成倒塔；拉线塔受风力作用还会发生摆动和水平扭动，采用微波传输的基站慎用。1.4.3、基站用地面积根据森林草原防火监测需要，塔高应为10米。用地范围大约为：角钢塔：10米10米，钢管四柱塔5米5米，独管塔3米3米。确定用地范围时应注意，铁塔一定要与附近建筑留出安全距离。1.4.4、铁塔设计铁塔设计原则：满足视频监控基站设备的安装要求，便于操作维护；符合钢结构设计规范GB 50017-2003，保证结构安全，抗风、抗震、防锈、防雷；优化设计，合理选型，便于制作、安装，施工周期短，降低工程投资。森林草原防火视频监控预警系统的铁塔高度为10米。角钢塔，自重轻、造价低、结构合理、技术成熟、安全度高、被广泛采用。铁塔材料选用50角钢，铁塔顶部用于安装监控转台和防护围栏，承重不低于800公斤。风荷载：以国标建筑结构载荷规范中“全国基本风压图”确定基本风压值为设计依据，不要随意超规范加大安全储备，造成不必要的浪费。铁塔基础： 铁塔基础设计中主要考虑的问题是如何使基础在满足抗倾覆、抗压及抗滑移（位于山坡地势）的前提下，是基础造价降到最低，且便于施工。角钢塔基础的设计优化：独立基础是在角钢塔四脚分别做独立的基础，再以连系梁连接，因其施工简便，造价低廉，应作为首选方案；当地下水位较高或岩石埋藏较浅时，可考虑采用筏基，筏基的优化途径是改通常的实体筏基为箱式筏基，中部回填土或砂石代替混泥土做配重，可降低造价20%左右；地下水位高或土质较软弱时应采用桩基，桩基造价较高但安全可靠。岩石埋藏较浅时，也可将钢筋锚入岩石，做独立基础或筏基，可大大减少混凝土量，从而降低造价。本项目基础设计为筏基，且塔下地基的载力不应小于170KN/M，详见铁塔设计图。施工时，可根据现场地质予以调整。基础工程的不可预见因素，设计文件提供的工程预算是根据施工图和预算定额计算出来的，很难覆盖工程中实际发生的各种不可预见费用，由于每个工程所处环境不同，遇到的不可预见因素也不尽相同，应严格控制。有的建设场地需做三通一平（通路、通电、通水及场地平整），必须投入一部分资金，还有的基础位于无路的山区，所有的建材及设备需要进行二次搬运，将产生二次搬运费。有的场地比较狭窄，挖孔的土方无处堆放，发生土方外运及回运的费用，或因土质原因造成地基塌方增加了土方工程量；有的基站局部有影响施工的障碍物，在基础施工时只能将障碍物拆除，待基础施工完成后再予以修复，此时就出现了拆除与重建的费用。基础施工前,一定要做工程地质勘察，切不可盲目施工，以免酿成事故。1.4.5、防雷及安全设计基站的防雷设计应严格执行基站铁塔与接地设计规范；铁塔的防锈蚀采用热镀锌方式，施工现场不得打孔、焊接，以免破坏镀锌层；加强铁塔的防盗措施至关重要，螺栓或塔材的被盗可能引发倒塔事故，铁塔的最下一段塔身应采用防盗螺栓，地脚螺栓应焊防盗钢帽或浇筑混凝土保护层。前端监控点防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽。对于本项目，大部分设备位于森林草原野外，并且森林草原雷电侵袭的概率非常高，野外防雷对于保障设备安全就显得特别重要。铁塔防雷，设计在顶部装一个不锈钢制避雷针，然后引一根避雷线到底部，再连接防雷地网。当地的地质条件为：该区域为沙盖黄土区，土层很深，下面是岩石。（一）、防雷接地系统设计、直击雷防护：接闪器：安装优化型避雷针作为接闪装置，针尖高度为1.5米；需要增加人工接地体，降低接地电阻。引下接地装置：根据防雷接地标准要求，直击雷避雷塔的接地装置的接地电阻值应不大于4。此方案的引下接地系统制作：由于现场的土质多为黄土带砂石，地下为风化岩，这样的现场环境，如果用普通的接地极就不能有效的达到有效的效果。所以采用TGS-M002平板型接地模块，在避雷塔四周每隔3米设置一个，要求接地体埋入地下后，顶部距地面0.8米，并用404mm镀锌扁钢连接组成接地网络，每个避雷塔附近地面的地网使用接地体的数量根据现场情况而定。如果附近有居民或人员活动的小庭院，为了人员安全，需绕开其进行施工，所有引下线与此接地网络焊接。焊接时搭接长度不少于10cm，并采用双面焊接。此方案设计每座避雷塔地网需要接地模块共计10块， 围绕避雷塔四周做封闭式的地网，并从塔上引下2根引下线与地网做可靠连接，材料选用10的镀锌圆钢或者404mm的镀锌扁钢。如果两座避雷塔相距较近，可将其2个地网做连接，形成综合共用地网，这样使得接地电阻更低，泄流效果更好。工艺要求：防雷装置的接地体的金属材料，需先调直后方可按顺直的方向安装，焊接不应有夹渣、咬肉、气孔及未焊透的现象，所有镀锌扁钢连接处焊接处应做防腐处理，搭接长度不少于其直径的2倍，且需采用三面焊接，除环型接地体外，接地体埋设位置应在距建筑物3m以外，并注意不应在垃圾、灰渣等地埋设，接地体埋设后的回填土应分层夯实。接地电阻小于4欧姆。前端设备如摄像头应置于接闪器（避雷针或其它接闪导体）有效保护范围之内。、感应雷防护：根据建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004的有关规定，对雷电入侵波应分级泄放，直到将感应过电压降到设备可以承受的水平。因此，电源系统的防雷应采取“多重保护、层层设防”的原则，根据设备的重要程度和地理位置进行有重点、有层次的保护。以达到对电子设备的精细保护。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。电源防雷的通常做法是在供电系统的输入端并联安装一台电源防雷器。在设备机柜位置安装电源二级防雷模块。（二）、防雷接地系统主要设备：三合一防雷器避雷针防雷器接地模块TGS-M002长效防腐降阻剂引下线（三）、主要产品技术参数、主动优化避雷针雷电通流量： 300KA抗风强度(m/s)： 40接闪针数： 1净重量 (Kg)： 10总高度Height (mm)：1500阀兰规格：300280材质：不锈钢、三合一防雷器雷电通流量(In)：10/20KA工作电压(Un)：220V最大持续工作电压 (Uc)：320/385V最大冲击电流 (Imax)：20/40KA保护电平 (Up)：1/1.2KV响应时间 (Ta)：25ns连接方式：并联防雷级别：IEC CategoryIII1.4.6、铁塔设计图纸10米铁塔设计图20米铁塔设计图1.5、前端防盗系统的设计1.5.1、防盗系统设计考虑到前端设备大多数安装在无人值守的森林草原上，在铁塔爬梯侧面安装防盗摄像机。进行24小时报警录像，一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系统启动，防盗摄像机录像回传至监控中心并实时录像，同时，喇叭现场播放语音警示。监控中心接收到报警信号后，立即通过语音对讲系统对现场喊话。上级监控指挥中心可通过对讲系统对本地实现单向对讲，本地声音可被上级单向监听。同时，在基站设备安装时，采用需要专用工具拆卸的内嵌型六角螺丝固定设备，在物理程度上最大化的增加非法拆卸的难度，从而进一步保障基站设备的安全。1.5.2、防盗系统主要设备防盗摄像机：红外枪式摄像机1/3寸 Super HAD CCD最低照度：0.05LUX/0LUX（红外灯开启时）日夜切换：自动/彩色/黑白/外部控制(双滤光片切换)焦距：1.61.6、前端喊话宣传系统的设计1.6.1、喊话宣传系统设计在每个前端安装喊话功放、喇叭。在防火期，监控中心可以通过喊话喇叭时时宣传防火警示；当监控中心人员观察到有人点火时，可以通过喊话喇叭对前端喊话，及时阻止火灾的发生；在火灾发生时通过喊话喇叭可引导扑火救火。1.6.2、喊话宣传系统主要设备、功放：T-60输出功率：60W频率响应： 80Hz-15KHz输出方式：416平衡输出 70/100V定压输出辅助输出：600 1V（0Db）保护：直流输出、过载、超温、短路、室外高音喇叭：25W输入阻抗：8频率：1.2K-20KS.P.L:108dB1.7、传输系统设计传输系统是森林草原防火视频监控预警转台和前端各种信号传输到后端指挥监控中心的必要组成部分。森林草原防火视频监控预警系统往往受到地理环境、气候条件(风雨雷电等)、森林草原环境等诸多因素的影响。因此，部署并搭建稳定、快速、随时随地的突发与恶性事件信息传输通道，是森林草原防火必要而有力的保障。基于森林草原防火视频监控预警系统的传输网络特点，本项目采用无线传输加网络传输方式进行传输。这是由于森林草原防火视频监控预警系统自身的特点所决定。森林草原防火视频监控预警系统前端监控点一般都建在森林草原中，不同监控基站的地理情况以及地势都比较复杂，面对复杂的地形，采用有线光缆不仅施工复杂，而且成本也非常高；沿途施工还会对森林草原造成破坏，是一种既破坏环境又不经济的一种方式。而采用无线传输方式以施工简便、成本低、一次性投入等优势，成为森林草原防火视频监控预警系统传输链路的首选。图像实时传输、清晰，传输频率可选，并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同，其功率的大小可以按要求配制，在遇障碍物阻挡的情况下，可采用架设中继系统。目前，无限制的无线网络主要有2种，一种是2.4G无线网络，一种是5.8G无线网络，由于使用2.4G无线网络设备非常多极易造成干扰，而5.8G无线网络使用的设备较少，而且抗干扰能力强，所以我们优先考虑采用5.8G无线网络。1.7.1、传输系统组成用于森林草原防火视频监控预警系统的5.8G无线网络主要包括：5.8G无线网桥、增益天线、馈线等构成。根据现场考察情况，本项目采用基于IEEE802.11协议的WLAN技术方案。网桥能直接传输到森林草原站的采用直传方式；传输不到的地方采用无线+公网方式，即将信号传输到基站，再通过公网，传输到森林草原站防火指挥监控中心，最终保证中心可以任意调看、控制前端任意一点的图像。5.8G无线网桥：根据森林草原防火视频监控预警系统所需的的传输带宽，无线网桥有：27M、54M、108M、150M、300M可选，对于单路监控视频，采用D1格式，建议采用27M或54M的无线网桥就可以满足要求。增益天线：选择增益天线是根据传输距离而定，一般情况下，在可视距离3公里内建议采用内置天线即可满足要求，10公里以内建议采用30dBi栅状抛物面定向天线（0.8或0.9），超过10公里建议采用33dBi碟状抛物面定向天线（1.0或1.2）。森林草原防火视频监控预警系统的无线传输系统不仅需要考虑设备选型情况，对于涉及到较多的无线传输点时，传输网络的路由情况也是非常重要的，在可视的情况下，优先采用已有的监控基站铁塔实现无线网络的传输和中继可以节省较多费用，因为通过已有的监控基站铁塔无线网络设备可以共享铁塔、电源保障、防雷接地等，所以无线传输网络的路由十分重要。基于以上分析和实际情况采用无线传输的设计配置如下：1.7.1.1、前端监控基站互联网+森林草原防火视频监控预警系统前端点，通常都在瞭望塔上，各监控点与基站间的信号传输链路采用直接传输的方式实现。5.8G数字微波传输采用网络信号传输，保证了传输质量。天线：定向天线（5.8GHz 30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线（H4，V6，0.60.9m，4.5kg） ；为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要，天线采用0.60.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线。1.7.1.2、中继站点配置无线网桥：系统地处森林草原，各监控点与主站间的信号传输链路均采用通过中继接力传输的方式实现，同时由于5.8G数字微波传输采用网络信号传输，保证了传输质量天线：定向天线（5.8GHz 30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线（H4，V6，0.60.9m，4.5kg）；为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要，天线采用0.60.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线。防雷器：5.8GHz 避雷器（N-JK，5.8 GHz）中继支架：2-5米中继杆供电：300W太阳能发电系统+2只12V/100ah胶体电池+控制器等中继点设计，见下图：中继点设计1.7.1.3、监控中心基站在基站上，架设收发天线，接收来自前端点的信号，同时把基站的控制等信号发送给前端点。传输采用5.8G数字微波传输，完全保证传输质量。天线：定向天线 （5.8GHz 30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线（H4，V6，0.60.9m，4.5kg） ；为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要，天线采用0.60.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线。本次项目采用的5.8G无线网络系统，整个系统采用D1编码格式传输，链路波段采用5.8G段数字微波，具有较强的抗干扰性能，图像完全实时且清晰稳定。传输距离根据实际情况可以传输0.150km .通过视频编码器和无线网桥系统实现远距离传输实时高清晰度视频图像，图像载频高，抗干扰性强，传输距离远，符合监控标准的视频语音传输标准，能够为用户提供高质量的图像效果。传输系统防雷：无线传输设备防雷因与前端视频监控基站设备同一铁塔处安装，防雷办法与前端视频监控基站设备防雷为统一防雷。本方案中，整个传输系统采用无线+公网的方式，各监控点图像通过无线网桥的方式分别传输到对应基站，通过公网，森林草原站时时调看、控制辖区内的图像。1.7.2、传输系统主要设备频率：5.8GHZ频段（可调）功率：802.11a 500mw/ 802.11bg 1000mw天线增益：24dB29 dB（栅网）传输距离：1-30KM电压：交流220V尺寸：300mmX240mmX10mm重量：5kg基于Web浏览器的简单配置支持WDS网桥模式，增大覆盖范围支持AOSS一键安全设置自动信道选择功能保持最佳传输质量支持WPA-PSK(TKIP,AES)和128/64 bit WEP加密内置NAT、SPI防火墙和入侵检测功能内置1口10/100M自适应交换机1.8、指挥中心设计指挥中心作为森林草原防火监控站的指挥调度中心，它的性能设计优良直接关系到整个系统的正常运行，它的建设不仅要满足目前的系统需求，而且还要有长远的发展目光，在系统设计的过程中要充分考虑日后系统扩容。森林草原站指挥中心建设内容具体包括应用支撑子系统、大屏显示子系统、数据存储子系统等，本次设计主要介绍应用支撑子系统、存储子系统和大屏显示子系统。1.8.1、应用支撑系统设计系统整体框架分数据、管理、服务和应用四个层次，以及相关的政策法规、管理制度、技术标准规范和信息安全保障，整体架构如下图所示：平台支持级联,平台级联基于联网网关实现，支持信令、视频流、告警事件的级联。联网网关遵循GB/T 28181-2011标准协议及其补充规定（支持补充规定中的TCP协议，可以大大提高级联规模和处理速度）。平台级联主要功能有组织推送、资源推送、视频预览、录像回放和下载、转台控制、告警事件收发。级联网关支持用户权限控制，支持可视化查看平台联网状态和点位统计信息。最多可支持五级平台级联，典型部署为省、市、县三级级联，如下图所示：硬件环境1) 平台配置两台服务器，一台安装森林草原防火监测视频监控平台，一台安装GIS平台。平台的硬件环境为主流配置的机架式服务器（CPU：E5 2620 V3）。表1 平台配置指标推荐配置CPU6核2.4GHz或以上内存16G网卡1000M2) 桌面客户端客户端的推荐硬件环境为主流配置的PC机（CPU用i7）：表2 桌面客户端指标推荐配置CPU4核1.2GHz或以上内存16G网卡1000M显卡独立显卡，显存4G或以上软件环境说明：“支持”表示能够到达要求的功能和性能；“兼容”表示以实现功能为主，可能损失一定的性能，极端情况下会出现请求失败等情况。表3 配置表软件环境支持兼容服务器操作系统环境Windows Server 2008R2(x64)Windows Server 2012 R2(x64)浏览器环境IE8(x86)、IE11(x86)无桌面客户端Windows 7(x86)Windows 7(x64)Windows 10 (x64)1.8.1.1、森林草原防火预警软件系统设计作为森林草原防火视频监控预警平台的核心，森林草原烟火自动识别与预警子系统主要应用图像处理技术、计算机视觉技术、模式识别技术等对采集的视频图像进行分析，实现对森林草原防火进行准确实时监测。森林草原烟火自动识别与预警子系统的结构流程图：处理模块图像预处理图像光照增强及匹配烟火目标识别平滑滤波、灰度增强等色彩迁移理论等相似性度量等第一层第二层第三层使用方法该子系统主要分为三部分：图像预处理、图像光照增强及匹配、烟火目标识别。森林草原烟火自动识别与预警子系统应用图像分割和识别技术，自动区分并标记出森林草原区域和天际线，以降低防火虚警率。在自动监测状态下，转台自动转动，程序实时地抓取基本照片、比较图片，经图像处理提取烟火特征(如烟火的灰度分布特征、形状和烟火的运动特征等)，应用模式识别技术进行烟火自动判别。通过相应的算法，其他的非烟火目标(如飞行物、车辆等)将被排除。森林草原烟火自动识别算法主要利用色彩迁移理论、计算机视觉、图像形态学以及图像相关和匹配等处理手段减小时间变化(图像明暗变化)、早晚霞、树影晃动、光影、雨雪以及像素偏移等因素造成的影响，降低烟火识别误报率，提高准确率。另外，对视频图像中非防火区域(如村落，湖泊、田野等)，用户可以根据客观需要决定是否对这些区域进行检测(即对此区域的烟火目标是否识别)。主要功能描述：防火预警：当前端设备发现疑似防火后，平台弹出报警信息窗口。值班人员根据图片和视频对报警进行确认。如果是防火，支持标记防火的类型；如果不是防火，支持标记误报并标注的原因。当防火确认后，值班人员可以将防火信息发送给森林草原站领导及相关部门，以便进行火灾扑救。支持通过信息发布平台上报防火。设备管理： 支持网络摄像机、硬盘录像机、视频服务器的添加、删除、修改 支持网络摄像机SDK、GB28181、ONVIF等多种接入配置方式 支持远程配置、同步编码设备基本参数、网络参数，远程重启设备，远程设备校时 支持各类资源模糊搜索 支持批量导入和导出设备实时监控： 支持