森林防火智能化解決方案

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森林防火智能化解決方案

2019智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案

2

在森林防火工作中，不可控的因素有很多，一是自然因素，如雷擊林木引燃樹冠，或干旱季節(jié)林地腐殖物或泥炭層自燃等等；二是人為因素，又包括生產性火源和非生產性火源，這些都無形中加大了森林防火工作的難度。

一旦發(fā)生森林火災，旦夕之間就能把大片蒼翠茂密的森林化為灰燼，除了造成直接的經濟損失，林地失去了森林的覆蓋，容易造成水土流失，容易發(fā)生水旱風沙等自然災害，對環(huán)境的破壞更是短時間無法彌補的。

森林火災原因及危害

美國黃石國家公園在1988年底發(fā)生過一次特大森林火災，32萬多公頃的森林被點燃。當時美國地球資源衛(wèi)星拍攝了一張衛(wèi)星照片，照片中深紅色部分代表發(fā)生森林大火的地方，時隔二十多年后，美國宇航局地球觀測站在同一位置重新拍攝了一張衛(wèi)星照片，燃燒過的地方變成了棕褐色-橙色，說明植被仍然處在生長恢復之中。

1988

2011智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案智慧小區(qū)云服務平臺整體解決方案

3智能化森林防火的優(yōu)點

森林防火的原則要求是：“積極預防、早發(fā)現(xiàn)、早出動、早撲滅”，目前森林防火的手段主要有傳統(tǒng)人防、普通監(jiān)控和智能化自動監(jiān)控這三種。傳統(tǒng)人防手段只能靠護林員對重點時段、重點區(qū)域野外火源進行人工巡查，不具備全時、全天候、全地形的監(jiān)測能力。普通監(jiān)控理論上雖然可以全時、全天候進行大范圍、大視野的監(jiān)控，但需要監(jiān)看人員人工辨別和處理火情，并不一定能在第一時間發(fā)現(xiàn)和處理火情警報。前兩種防范手段要想做到森林防火的“三早”要求，對崗位人員有著非常高的素質要求。

而智能化自動監(jiān)控防范手段采取的措施是采用智能設備全天候24小時自動監(jiān)看野外林區(qū)的情況，無需人工干預，智能設備一旦發(fā)現(xiàn)疑似煙火通過系統(tǒng)報警平臺及時為用戶提供的現(xiàn)場信息，讓用戶在第一時間通過智能監(jiān)控系統(tǒng)迅速判斷，并作出相關的應急處理措施，真正符合森林防火

“三早”的原則。

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4傳統(tǒng)人防

普通監(jiān)控

智能化監(jiān)控

范

圍

重點區(qū)域

大范圍

大范圍

時

間

防火期

需要多名人員

24小時監(jiān)控

無需人工干預實現(xiàn)24小時自動監(jiān)控

有

效

性

非重點區(qū)域、非防火期

失效

無人監(jiān)控、沒有看見

失效

智能設備全天候24小時自動監(jiān)控，無失效

準

確

性

較高

一般

高

效

率

低

一般

高

森林防火手段的比較

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5對比結果：

?采用智能化自動監(jiān)控可以實現(xiàn)對森林的大范圍、大視野的監(jiān)控避免因人防造成的小范圍、重點區(qū)域的監(jiān)控；

?采用智能化自動監(jiān)控可以實現(xiàn)傳統(tǒng)普通森林防火監(jiān)控由人工監(jiān)看向智能型森林防火監(jiān)控由智能設備自動監(jiān)看的重要轉換；

?采用智能化自動監(jiān)控能夠實時全天候24小時監(jiān)測森林防火，提高工作效率，減少因人工的疏忽而造成的漏報情況；

基于以上特點：采用智能化森林防火自動監(jiān)測是目前森林防火的一種有效手段

傳統(tǒng)人防

普通防火監(jiān)控

智能化防火監(jiān)控

升級轉換

升級改造

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6

森林衛(wèi)士365系統(tǒng)采用可見光技術的智能識別處理器、低照度（或高清）攝像機、長焦鏡頭及后端監(jiān)控管理軟件實現(xiàn)煙火智能識別并自動報警，運用重型數(shù)字云臺轉動的方位角和俯仰角、長焦鏡頭的焦距及后端GIS管理軟件平臺實現(xiàn)火點自動精確定位，通過攝像機和傳輸鏈路將視頻圖像和控制信號傳輸?shù)街笓]中心進行監(jiān)視、存儲、管理的一套智能型的森林防火監(jiān)測系統(tǒng)。

智能化森林防火整體解決方案

針對林區(qū)、景區(qū)、自然保護區(qū)、城市綠化帶的智能化森林防火需求，海普推出了一整套系統(tǒng)的解決方案——海普森林衛(wèi)士365。

森林防火

智能化監(jiān)測系統(tǒng)

森林防火

應急指揮系統(tǒng)

林業(yè)資源

管理系統(tǒng)

林易通

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7森林衛(wèi)士365系統(tǒng)標準架構

220VAC多屏畫面處理器

視頻解碼器

交換機

VGA分配器

GIS數(shù)據(jù)庫服務器

聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理服務器

管理客戶端PC路由器

風光互補供電

監(jiān)控中心電視墻

后端監(jiān)控（指揮）中心

前端智能檢測基站A前端智能檢測基站B中繼站

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8引發(fā)森林火情的原因有很多，其中有很多不可控因素，有效防治森林火患主要靠“早發(fā)現(xiàn)、早出動、早撲滅”這“三早”箴言。海普視通的“森林衛(wèi)士365”系統(tǒng)具有多項國家專利，在智能煙火識別和火點定位技術上處于國際領先地位，全面符合森林防火“三早”要求：使用視頻監(jiān)控覆蓋大面積的林區(qū)\景區(qū)，通過智能煙火識別技術快速、準確地報告林火發(fā)生，發(fā)現(xiàn)火點后，森林防火GMIS系統(tǒng)可精確定位火點位置，并快速推演出火情蔓延趨勢、提供三維指揮沙盤及輔助決策，實現(xiàn)戰(zhàn)時快速、全面的應急指揮體系。

真正符合森林消防“三早”原則

在發(fā)現(xiàn)和判別林火發(fā)生上，海普視通的“森林衛(wèi)士365”采用了與眾不同的設計思路。一般的監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過監(jiān)控中心主機，接收并分析各路監(jiān)控點回傳的監(jiān)控圖像以尋找疑似火點。在監(jiān)控基站回傳圖像的過程中，受網(wǎng)絡傳輸能力的限制，監(jiān)控畫面圖像會被壓縮，進而導致監(jiān)控畫面圖像質量下降，造成中心主機無法有效分析和識別，錯報或漏報火情。如監(jiān)控點數(shù)量眾多，對于傳輸網(wǎng)絡及中心主機的視頻解碼、分析處理能力都有著非常高的要求，相應的設備成本也會大大增加。

前置視頻采集與分析

海普視通的“森林衛(wèi)士365”在火點識別上則采用了前置視頻采集與分析技術，即監(jiān)控基站上高清攝像機采集的圖像數(shù)據(jù)不經任何壓縮，直接通過嵌入式的煙火智能識別處理器分析，有效降低了煙火智能識別的漏報率和誤報率。整個系統(tǒng)對于圖像傳輸?shù)膸捯蠹氨O(jiān)控中心主機設備的處理能力要求極低。

煙火智能識別“森林衛(wèi)士365”目前已申請七項國家技術專利，其中“煙火智能識別”和“火點精確定位”具有國際領先水平。海普視通自主研發(fā)了可見光下煙火智能識別技術，配合詳細的煙、火特征數(shù)據(jù)庫，根據(jù)不同的地表形狀、天氣狀況、白天/黑夜這些環(huán)境因素，可提供可見光、紅外、可見光+紅外這樣多重的森林防火預警機制。煙火在視頻圖像中的最小靶面面積為10×10象素即可識別，響應時間≤8s，不存在漏報，煙火識別準確率不低于90%，且具有疑似火點二次判別機制，有效避免誤報。

?單點精確定位

與一般無線電定位技術中使用TOA或AOA這種多基站聯(lián)合定位方法不同，前端單個林火智能監(jiān)測基站發(fā)現(xiàn)煙火后，負責聯(lián)動控制攝像機的重載數(shù)字云臺會將鏡頭聚焦于火點的焦距、數(shù)字云臺當前的水平轉角、垂直夾角等數(shù)據(jù)發(fā)送給后端GIS平臺，GIS平臺利用當前基站的地理信息數(shù)據(jù)即可快速計算出火點的精確位置，無需多個基站同時定位。

先進的火點判別、定位技術

海普視通具備國家系統(tǒng)集成二級資質和雙軟雙高認證，具備硬件的設計、制造能力，針對林區(qū)復雜的地貌和嚴酷的野外環(huán)境，“森林衛(wèi)士365”系統(tǒng)的監(jiān)控基站設備高度集成。高集成度帶來的好處顯而易見：

一是設備集約化使得遠程控制更為簡單；二是降低了設備功耗，前端監(jiān)控設備的總功耗僅有100w，獨立的風力/太陽能完全能滿足供電需求；三是安裝和維護便捷，設備模塊化、體積小、重量輕，連接簡單；四是增加了設備使用壽命，基站各個模塊在密閉、恒溫環(huán)境里工作，抗腐蝕、不易老化。

系統(tǒng)高度集成

我國國土面積遼闊，氣候復雜多樣，從南到北跨熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶、寒帶等氣候帶，遍布全國的林區(qū)\景區(qū)擁有各自不同的地理、氣候環(huán)境，為保證監(jiān)控設備全時、全天候發(fā)揮應盡的作用，“森林衛(wèi)士365”系統(tǒng)考慮了完善的防雷、避雷措施，偏遠林區(qū)無法使用市電\農電可轉用風/光互補供電系統(tǒng)，并采用了符合IP66標準的高壽命、易維護重型數(shù)字云臺和高度集成設計的基站控制設備，針對低溫地區(qū)還提供電池保溫箱、低溫重型數(shù)字云臺、低溫保護罩等獨有設備。

適合各種復雜的林區(qū)環(huán)境

森林衛(wèi)士365系統(tǒng)特色

“森林衛(wèi)士365”專精于森林防火領域，經過多年來國內眾多林區(qū)\景區(qū)森林防火一線的嚴格考驗，它具有以下特點：

真正符合

“三早”原則

先進的火點判別、定位技術

系統(tǒng)高度集成

適合各種復雜的林區(qū)環(huán)境

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9夜間林火識別演示

深圳市羊臺山

日間林火識別演示

重慶市縉云山

森林衛(wèi)士365原理及演示

?

森林衛(wèi)士365系統(tǒng)利用視頻監(jiān)控技術，采用先進的智能煙火處理識別器部署在攝像機后端，將攝像機采集到的視頻圖像未經壓縮直接進入智能煙火識別處理器數(shù)字化后通過對煙、火的顏色、形狀、輪廓、紋理以及光譜特征、空間幾何特征等多種因素的智能分析，一旦發(fā)現(xiàn)疑似煙火，智能處理器自動識別并自動向后端監(jiān)控中心發(fā)送報警信號。

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10森林衛(wèi)士365各個子系統(tǒng)

前端智能監(jiān)測基站

傳輸網(wǎng)絡

后端監(jiān)控管理平臺

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11前端智能監(jiān)測基站

前端智能監(jiān)測基站

煙火智能識別處理器

視頻采集系統(tǒng)

攝

像

機

長

焦

鏡

頭

重型數(shù)字云臺

供

電

系

統(tǒng)

防

盜

系

統(tǒng)

基站控制設備

防雷接地系統(tǒng)

鐵塔基建系統(tǒng)

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12智能監(jiān)測基站實地照片

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13?煙火智能識別處理器

?攝像機采集到的視頻圖像未經壓縮直接進入前置的智能煙火識別處理器數(shù)字化后通過對煙、火的顏色、形狀、輪廓、紋理以及光譜特征、空間幾何特征等多種因素的智能分析，一旦發(fā)現(xiàn)疑似煙火，智能處理器自動識別并自動向后端監(jiān)控中心發(fā)送報警信號。

?基于視頻圖像分析\紅外光譜分析技術的林區(qū)煙火智能處理技術

智能分析

?煙火在視頻圖像中的最小靶面面積為10×10象素即可識別，響應時間≤8s高靈敏度

?煙火識別準確率不低于90%；具有疑似火點二次判別機制，有效降低誤報

高準確率

?處理器內含圖像去抖動功能，提高信號源判別的穩(wěn)定性；在夜間能有效避免環(huán)境光、車燈等干擾，能有效地識別火點，有效避免誤報的發(fā)生

抗干擾性

?一旦判斷監(jiān)視區(qū)域圖像上具有疑似火點，自動觸發(fā)報警

自動報警

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14智能煙火識別原理

顏色

顏色分布

形狀

輪廓

紋理

光譜特征

空間幾何特征

煙火運動軌跡

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15?視頻采集系統(tǒng)

?視頻采集系統(tǒng)由攝像機、長焦鏡頭、野外大型防護罩、重型數(shù)字云臺幾部分構成。

野外大型防護罩

重型數(shù)字云臺

攝像機、長焦鏡頭

低照度彩色攝像機D1高清攝像機

(720P1080P)監(jiān)控范圍≤2公里→10~200mm2公里

～4公里→10~300mm4公里

～6公里→15.6~500mm6公里

～8公里→12.5~750mm8公里

～10公里→20~1000mm●為實現(xiàn)大范圍、大視野、遠距離監(jiān)控時獲取更清晰的圖像信號及監(jiān)控畫面，可根據(jù)實際需求選擇攝像機類型及不同焦段的鏡頭配置。

防水、防腐，帶有自動溫控系統(tǒng)，可有效保護攝像機及鏡頭。

高精度重載數(shù)字云臺，最小自轉角度0.1°，連續(xù)360°旋轉，可聯(lián)動控制攝像機及鏡頭變焦。

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16?重載數(shù)字云臺

?重載數(shù)字云臺是智能檢測基站回傳清晰穩(wěn)定的監(jiān)控畫面、林火判別的重要基礎，

0°-360°的連續(xù)旋轉可保證監(jiān)控無死角，最高0.005°的自轉精度，配合GIS系統(tǒng)可以精確定位火點。

?結構堅固、適用性強、高使用壽命，并且采用電路可拔插設計，進一步降低了維護難度。

?水平旋轉0°-360°

運轉精度0.01°

旋轉速度0.1°～5°/s自重20kg載重50kg

俯仰角度－45°～＋45°（可根據(jù)實際情況調整限位卡，提高俯仰范圍）

性能參數(shù)

?數(shù)字云臺采用通用協(xié)議，可應用于不同的監(jiān)控系統(tǒng)，具有廣泛的適用性

通用協(xié)議

?具有自動巡檢和手動巡檢功能，可定制監(jiān)視路線預置位數(shù)量為1024點

巡檢能力

?電路可插拔設計，通過更換云臺控制電路板即可完成云臺維護，集成云臺數(shù)字接口，維護費用低、維修便捷

易維護性

?耐高溫、耐嚴寒，全地形、天候適用，針對北方內置溫感和加熱系統(tǒng)，工作溫度：-45℃－＋60℃；南方：工作溫度：-20℃－＋60℃

高適用性

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17林區(qū)自動監(jiān)測

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18預置位及軌跡

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19

三維精確定位技術專利

自動全方位云臺外觀專利

云臺聯(lián)動控制鏡頭焦距技術專利

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20?供電系統(tǒng)

?森林防火智能監(jiān)控前端基站一般都位于野外，設備的供電是非常重要的環(huán)節(jié)，是保障前端基站設備正常工作的前提條件。

?前端高度集成的基站設備功耗較低—海普森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)前端基站所有設備正常功耗100W，峰值功耗150W，降低了對野外供電設備的要求。

●配備穩(wěn)壓器

●800-1000W太陽能板

●太陽能充放電器

●太陽能專用蓄電池（12V/200mah)●電池柜（＞-10℃）

●保溫箱（＜-10℃）

太陽能供電

●600W-1000W風力發(fā)電機

●400W太陽能板

●太陽能專用蓄電池（12V/200mah)●風光互補控制器

●電池柜

●保溫箱

風光互補供電

無市電/農電

有市電/農電

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21?防盜系統(tǒng)

?森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)前端基站設備大多數(shù)安裝在無人值守的密林深處，需要考慮設備防盜的問題。

紅外雙鑒探頭設定監(jiān)控范圍，一旦有人進入此范圍則啟動基站控制設備中的智能控制模塊。

基站鐵塔下方3米不設攀爬扶梯，避免人員無意觸碰到重要設備。

發(fā)現(xiàn)有人員接近，智能控制模塊啟動紅外攝像機、拾音器、功放、喇叭等設備，監(jiān)控中心工作人員即可通過視頻捕捉、拍照、語音通話等方式勸阻試圖攀爬鐵塔的人員。

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22?基站控制設備

?考慮到林區(qū)\景區(qū)多樣的地理、氣候環(huán)境及監(jiān)控設備野外作業(yè)時的設備安裝、維護、使用壽命等多方面因素，前端基站將控制、視頻、采集、接口、交換、協(xié)轉、功放、恒溫及防盜等模塊集成在具有設計專利的海普基站控制設備內，完全符合IP66標準，能夠防水、防雨、防風、防潮、防腐，能夠保證全部設備在－45°C～＋70°C下保持正常工作狀態(tài)。

?設備采用一體化集成設計，確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定可靠運行

集成設計

?視頻采集處理、遠程控制、數(shù)據(jù)交換、通訊協(xié)議轉換、網(wǎng)絡I/O控制、防盜功能

設備功能

?視頻輸入/輸出接口、控制接口、網(wǎng)絡接口、數(shù)字報警接口、電源接口

接口豐富

?全鋁合金結構，機身表面采用散熱鰭片，具有良好防腐蝕、密閉性和散熱性

設備外觀

?具有防火、防雨、防風、防潮、防腐性能，防護等級符合IP66標準

防護性能

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23?防雷接地系統(tǒng)

?防雷接地是保障野外基站及設備安全必不可少的一項。

?安裝避雷針

鐵塔防雷

?設備防雷器

設備防雷

?小于4歐姆接地

接地系統(tǒng)

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24?鐵塔基建系統(tǒng)

?森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)前端基站位于林區(qū)內，四周一般都有較高的灌木林木，森林防火智能監(jiān)控要求的視野廣、無障礙、監(jiān)控角度大，盡量少設監(jiān)控點，為了使得每個監(jiān)控點監(jiān)控覆蓋的森林面積達到最大，需要采用一定高度的鐵塔來滿足森林防火智能監(jiān)控的要求。

四角塔

三角塔

獨管塔（抱桿）

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25傳輸網(wǎng)路

13GHz5.8GHz2.4GHz無線微波

有線光纜

傳輸網(wǎng)絡是實現(xiàn)森林防火智能監(jiān)測系統(tǒng)前端基站視頻圖像及各種信號傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控中心的必要的組成部分。

這里的2.4GHz、5.8GHz、13GHz指的是無線網(wǎng)橋采用的頻率范圍，一般家用設備采用2.4GHz，傳輸距離有限；5.8GHz無線網(wǎng)橋頻道多，抗干擾能力強，信號衰減小，傳輸距離遠；13GHz為廣電等大型微波設備專用頻段。

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26?無線微波拓撲圖

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275.8G無線微波主機

定向增益天線

微波防雷器

?無線微波傳輸網(wǎng)絡組成

5.8G無線微波主機

定向增益天線

交換機（多路匯聚）

微波防雷器

前端基站配置

5.8G無線微波主機

定向增益天線

微波防雷器

5.8GHz無線微波

監(jiān)控中心

配置

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28后端監(jiān)控管理平臺

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29?聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺

?聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺是實現(xiàn)對前端基站監(jiān)控視頻圖像進行實時監(jiān)控、保存處理，以及控制和管理前端基站設備的重要核心系統(tǒng)。

?多層級、多元式聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

結構特點

?能將不同地區(qū)、不同環(huán)境的林區(qū)監(jiān)控設備有效整合，分布式監(jiān)控，集中式管理

設備功能

?管理權限層級分明，建立多層次的視頻監(jiān)控、管理、報警聯(lián)動

權限層級

?集成多項實用功能，為用戶節(jié)約投資成本

系統(tǒng)功能

?兼容性強，擴展靈活

兼容擴展

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30?多層級

多元式聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

一級監(jiān)控中心

三級監(jiān)控中心

三級監(jiān)控中心

三級監(jiān)控中心

二級監(jiān)控中心

外部用戶

內部用戶

自建資源

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