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龍口森林防火監(jiān)控預(yù)警設(shè)計(jì)技術(shù)方案要求
隨著森林防火監(jiān)控預(yù)警保護(hù)和林業(yè)建設(shè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火任務(wù)日益艱巨。森林火災(zāi)是林業(yè)重要災(zāi)害之一。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。因此一旦有火警發(fā)生，必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時(shí)，決策是否得當(dāng)，大都取決于對(duì)林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。為此無(wú)論國(guó)內(nèi)、國(guó)外都在預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)方面做了大量的工作。為了貫徹“預(yù)防為主，積極撲救的方針”，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決。采用先進(jìn)技術(shù)，用高科技手段來(lái)加強(qiáng)森林防火工作，在最短的時(shí)間內(nèi)作出決策和調(diào)度，從而為森林滅火贏得寶貴時(shí)間，最大限度地減少損失是森林防火管理發(fā)展的必然趨勢(shì)。
由于近年來(lái)龍口生態(tài)建設(shè)進(jìn)程加快，森林資源豐富，風(fēng)景旅游區(qū)林草茂密，以森林景觀為主的風(fēng)景旅游區(qū)面積不斷擴(kuò)大，林區(qū)可燃物增多，面臨著林火隱患和森林火災(zāi)威脅，防火任務(wù)日益艱巨。森林防火工作仍存在野外火源管理難度大，林區(qū)火災(zāi)隱患增多等薄弱環(huán)節(jié)。如何提升森林防火現(xiàn)代化水平，及時(shí)掌握了解各個(gè)林區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)的現(xiàn)狀，及早發(fā)現(xiàn)火情，將森林火災(zāi)帶來(lái)的損失減少到最小，是目前急需解決的。
根據(jù)龍口森林防火的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)基于熱成像測(cè)溫報(bào)警及可見光煙火識(shí)別報(bào)警雙模式森林防火探測(cè)系統(tǒng)。利用熱成像原理，通過(guò)接收物體發(fā)射的紅外線，將被測(cè)目標(biāo)物體表面的紅外輻射轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào).它接收被探測(cè)目標(biāo)自身輻射的熱能，即長(zhǎng)波紅外能量，并將其轉(zhuǎn)換成反映目標(biāo)特征的實(shí)時(shí)物體表面的熱圖像并自動(dòng)提供輻射能量場(chǎng)的最高溫度值，來(lái)監(jiān)測(cè)火災(zāi)及其他異常事件，同時(shí)采用煙火識(shí)別技術(shù)，對(duì)隱藏在林下或山背火情進(jìn)行識(shí)別報(bào)警。并結(jié)合現(xiàn)今行業(yè)發(fā)展水平的集成化，網(wǎng)絡(luò)化的紅外熱成像森林防火圖像監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案。
設(shè)計(jì)原則：技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、方便管理。本設(shè)計(jì)以國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，結(jié)合我市森林防火的具體情況，充分考慮森林防火系統(tǒng)總體協(xié)調(diào)的統(tǒng)一和兼容性，先進(jìn)性、安全性、可靠性及穩(wěn)定性等方案設(shè)計(jì)所依據(jù)的重要原則。在八個(gè)地域各設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)各個(gè)區(qū)域的林區(qū)，以達(dá)到對(duì)森林火災(zāi)的預(yù)警和處理的快速機(jī)動(dòng)。
目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別管理
對(duì)系統(tǒng)采集的熱圖進(jìn)行自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別，通過(guò)圖像配準(zhǔn)的方法識(shí)別出該有效的監(jiān)測(cè)目標(biāo)，保證溫度監(jiān)測(cè)的有效性。 基于電子地圖的預(yù)警指揮系統(tǒng)提供基于3D實(shí)景地圖的GIS信息系統(tǒng)，結(jié)合天氣狀態(tài)，對(duì)火情早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)、早撲救，變有災(zāi)為無(wú)災(zāi)、變大災(zāi)為小災(zāi)（配合平臺(tái)軟件）。
防誤報(bào)識(shí)別系統(tǒng)
所有的火情隱患都基于有效的目標(biāo)識(shí)別，可對(duì)監(jiān)控范圍內(nèi)的干擾源區(qū)域進(jìn)行屏蔽，能有效過(guò)濾霧、霾、雪、云、樹枝晃動(dòng)等因素造成的環(huán)境干擾，能過(guò)濾建筑、水體、車輛等熱源引起的環(huán)境變化干擾，能智能識(shí)別監(jiān)控范圍內(nèi)的工礦企業(yè)、居民點(diǎn)、農(nóng)電內(nèi)的煙火等常規(guī)火情，避免對(duì)上述區(qū)域的反復(fù)報(bào)警,有效的防治了誤報(bào)警的產(chǎn)生。
詳細(xì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)狀態(tài)管理
建立所有目標(biāo)溫度狀態(tài)的管理體系，在自動(dòng)巡檢的同時(shí)這些目標(biāo)進(jìn)行溫度分析記錄。在報(bào)警的時(shí)候可以直接輸出告警點(diǎn)的GPS坐標(biāo)（配合平臺(tái)軟件）。
自動(dòng)巡航
采用方位角控制云臺(tái)，可以任意設(shè)置需要定時(shí)檢測(cè)的位置。提供多種方式的自動(dòng)巡航方案，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的對(duì)目標(biāo)溫度狀態(tài)的巡檢、自動(dòng)預(yù)警、自動(dòng)輸出監(jiān)測(cè)記錄等功能。減少了人員巡視次數(shù)，提高運(yùn)行人員工作效率。
自動(dòng)預(yù)警
在系統(tǒng)巡航過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動(dòng)報(bào)警，報(bào)警信息有文字信息和聲音信息，提示運(yùn)行人員具體的報(bào)警位置狀況信息，以便跟蹤報(bào)警點(diǎn)，確認(rèn)告警情況并排除隱患。
具備靈活多變的通知方式，火情發(fā)生同時(shí)值班室發(fā)出聲光報(bào)警，平臺(tái)監(jiān)控畫面彈出突出顯示，智能手機(jī)遠(yuǎn)程報(bào)警，并發(fā)送手機(jī)短信通知。
雙視場(chǎng)監(jiān)視，輔助識(shí)別
紅外熱像儀與高倍變焦可見光攝像機(jī)安裝在同一個(gè)云臺(tái)上，既可以保證兩個(gè)攝像頭監(jiān)視的是同一個(gè)設(shè)備位置，也解決了紅外熱像難以識(shí)別目標(biāo)的問(wèn)題，便于及時(shí)判斷的具體報(bào)警點(diǎn)
自動(dòng)定位：
當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情后，系統(tǒng)應(yīng)具備報(bào)警定位功能，并將報(bào)警點(diǎn)在GIS地圖中標(biāo)識(shí)，誤差應(yīng)小于100米。網(wǎng)絡(luò)帶寬在保證溫度數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸?shù)那闆r下帶寬不低于3M。豐富的開發(fā)支持
實(shí)時(shí)監(jiān)控
利用建立分布在龍口八個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的監(jiān)控點(diǎn)，獲取覆蓋范圍內(nèi)林區(qū)的監(jiān)控紅外及可見光視頻圖像，實(shí)現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。在正常情況下攝像頭工作在自動(dòng)巡航掃描方式，觀測(cè)人員在監(jiān)控中心可觀測(cè)到一定范圍內(nèi)的林木地貌、道路、人員等紅外及可見光視頻圖像，系統(tǒng)可進(jìn)行全程錄像，若遇異常情況，發(fā)生火情自動(dòng)停止巡航，并對(duì)準(zhǔn)火情目標(biāo)。云臺(tái)支持停止后五分鐘內(nèi)自動(dòng)巡航功能。工作人員可及時(shí)將紅外及可見攝像頭從自動(dòng)狀態(tài)下轉(zhuǎn)為手動(dòng)狀態(tài)，并對(duì)相關(guān)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤、定位、放大（可見光），以便仔細(xì)全面地進(jìn)行觀測(cè)分析。
動(dòng)態(tài)監(jiān)控
在有、無(wú)線傳輸系統(tǒng)的支持下，將紅外及可見光視頻圖像及其它信息實(shí)時(shí)、同步傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)真實(shí)觀測(cè)森林區(qū)域的動(dòng)態(tài)情況。
超溫自動(dòng)報(bào)警
實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量視場(chǎng)中物體的最高溫度，超過(guò)系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警溫度自動(dòng)報(bào)警，并輸出報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)森林防火早期預(yù)警。
煙火自動(dòng)報(bào)警
實(shí)現(xiàn)在巡航過(guò)程中，對(duì)采集的視頻圖像進(jìn)行分析報(bào)警，發(fā)現(xiàn)煙火時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備環(huán)境學(xué)習(xí)能力，可根據(jù)安裝點(diǎn)的位置，進(jìn)行環(huán)境變量調(diào)整，提高煙火報(bào)警準(zhǔn)確率。
森林防火探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中心監(jiān)控管理系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、信號(hào)采集系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)系統(tǒng)組成。根據(jù)本項(xiàng)目特殊性質(zhì)的特點(diǎn)，考慮在監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心之間采用光纜連接或者無(wú)線微波傳輸，監(jiān)控中心能對(duì)指定區(qū)域進(jìn)行巡視、圖像采集和視頻分析，實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)火情識(shí)別搜索，實(shí)時(shí)防火預(yù)警。 實(shí)時(shí)監(jiān)視、調(diào)看各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的紅外、可見光圖像和錄像資料。監(jiān)控中心可自動(dòng)或手動(dòng)切換出各監(jiān)控點(diǎn)該的圖像。
森林防火探測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由五部分構(gòu)成：
前端信號(hào)采集系統(tǒng)、中心監(jiān)控管理系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)系統(tǒng)。系統(tǒng)暫設(shè)25個(gè)防火監(jiān)控前端（監(jiān)控點(diǎn)）。在各監(jiān)控點(diǎn)制高點(diǎn)架設(shè)紅外熱成像攝像機(jī)及低照度長(zhǎng)焦距可見光攝像頭各一臺(tái)，覆蓋半徑為3-5km，采用市電及太陽(yáng)能給前端設(shè)備供電，配備室外全天候云臺(tái)及紅外熱成像儀專用防護(hù)罩，紅外熱成像儀及可見光攝像頭共用一個(gè)云臺(tái)。監(jiān)控前端的任務(wù)就是負(fù)責(zé)各個(gè)林區(qū)視頻信號(hào)采集和控制實(shí)現(xiàn)，包含的其它設(shè)備還有：無(wú)線圖像發(fā)送設(shè)備、無(wú)線指令接收設(shè)備，數(shù)字光端機(jī)、太陽(yáng)能供電設(shè)備；避雷設(shè)備等。
中心監(jiān)控管理系統(tǒng)
監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、矩陣控制主機(jī)、電視墻、硬盤錄像機(jī)等設(shè)備組成，監(jiān)控工作站的圖像數(shù)據(jù)接入防火監(jiān)控專用，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)內(nèi)經(jīng)授權(quán)的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)均能監(jiān)控各監(jiān)控點(diǎn)的信息，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴(kuò)充性，可隨時(shí)增加撤減監(jiān)控點(diǎn)。 監(jiān)控中心主要的功能就是：預(yù)警、顯示、控制、錄像和視頻數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。主要實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的圖像顯示、錄像控制，遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)壓縮處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸、系統(tǒng)控制管理、防火預(yù)警及數(shù)據(jù)庫(kù)管理。向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，并提供向上級(jí)部門連網(wǎng)功能。
傳輸系統(tǒng)
提供系統(tǒng)互聯(lián)及信息交互的聯(lián)網(wǎng)能力，監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式主要有電纜傳輸、光纜傳輸、無(wú)線微波傳輸?shù)?。一般?lái)說(shuō)，當(dāng)攝像頭的安裝位置離監(jiān)控中心較近時(shí)（幾百米以內(nèi)），多采用電纜傳輸方式，當(dāng)攝像頭的位置距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)時(shí)，往往采用無(wú)線微波或光纜傳輸方式。本系統(tǒng)考慮到各野外監(jiān)控點(diǎn)的具體情況，擬采用光纜和無(wú)線微波傳輸方式。
紅外熱成像系統(tǒng)
提供森林防火早期預(yù)警信號(hào)，自動(dòng)測(cè)量視場(chǎng)中物體的最高溫度，超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的報(bào)警溫升，自動(dòng)報(bào)警。
可見光成像系統(tǒng)
提供直觀準(zhǔn)確地現(xiàn)場(chǎng)情況和定位信息，在無(wú)災(zāi)情期間里，可見光成像系統(tǒng)為森林巡檢增加了遠(yuǎn)程視察的能力，在災(zāi)情發(fā)生時(shí)，可見光成像系統(tǒng)能為監(jiān)控中心提供直觀的現(xiàn)場(chǎng)信息，以便及早做出有效的應(yīng)對(duì)方案。
穩(wěn)像平臺(tái)控制系統(tǒng)
對(duì)監(jiān)控主機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)進(jìn)行解碼，控制穩(wěn)像平臺(tái)、鏡頭動(dòng)作，操作人員可用計(jì)算機(jī)、控制鍵盤等進(jìn)行畫面的操作和穩(wěn)像平臺(tái)控制等的動(dòng)作。
供電系統(tǒng)
提供系統(tǒng)運(yùn)行的基本電力保障及突發(fā)情況下的后備電力供應(yīng)，供電系統(tǒng)根據(jù)各野外監(jiān)控點(diǎn)的具體情況，采用市電及太陽(yáng)能供電方式滿足常規(guī)使用及極端情況下的電力儲(chǔ)備和供應(yīng)。
避雷系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)系統(tǒng)
本系統(tǒng)主要是鐵塔建設(shè)和防雷接地，為系統(tǒng)提供安全保障。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)立地條件（植被、土質(zhì)、交通等）、可監(jiān)測(cè)范圍、海拔高度等基礎(chǔ)條件進(jìn)行勘察自行設(shè)計(jì)。
（1）新建鐵塔材質(zhì)規(guī)格要求：四角鋼架結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為Q235—A型鋼，塔頂加防護(hù)欄,設(shè)置操作臺(tái)和避雷針，結(jié)構(gòu)部分全標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接，防腐處理采用熱鍍鋅?？癸L(fēng)速：25m/s，抗震：8級(jí)以上。
（2）鐵塔基礎(chǔ)及防雷接地：基礎(chǔ)經(jīng)夯實(shí)平整后，鋪混凝土墊層，待其安全硬化后，再綁鋼筋及澆注混凝土；塔基澆至高出地面200mm止。防雷接地沿四周放置，保證實(shí)測(cè)阻值小于10歐姆，
通過(guò)紅外熱成像森林防火圖像監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員在監(jiān)控中心可對(duì)八個(gè)地區(qū)的周邊半徑3－5公里左右的林區(qū)進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)控，能在第一時(shí)間偵察到火情，盡早發(fā)現(xiàn)災(zāi)情或隱患，及時(shí)處理可能突發(fā)的火災(zāi)及其他異常事件，并且為災(zāi)情發(fā)生時(shí)現(xiàn)場(chǎng)指揮提供依據(jù)。
報(bào)警溫升設(shè)置
首先，根據(jù)上面對(duì)森林火災(zāi)類型的描述，設(shè)計(jì)的報(bào)警溫度對(duì)象為地表火，實(shí)際地表火的溫度為400℃，按環(huán)境溫度為30℃計(jì)算，溫升可達(dá)到370℃。但由于距離、相對(duì)濕度和風(fēng)速的影響，熱像儀最終探測(cè)的溫升將產(chǎn)生衰減。根據(jù)紅外線在大氣中傳輸?shù)囊?guī)律，并經(jīng)過(guò)測(cè)試，在濕度小于85%，風(fēng)速小于3級(jí)的情況下，一般在目標(biāo)溫升在1000米將衰減70%，5000米將衰減90%以上。因此，考慮到現(xiàn)場(chǎng)情況，目標(biāo)距離在1000米到5000米之間，相對(duì)濕度一般小于85%，同時(shí)考慮風(fēng)的影響，報(bào)警溫升可設(shè)置為40℃左右。報(bào)警溫升值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)場(chǎng)正常物體的溫升（正常物體溫升一般在10℃以內(nèi)），可減少誤報(bào)警率。
紅外熱像儀鏡頭參數(shù)設(shè)置
由于紅外能量探測(cè)原理，最小的報(bào)警區(qū)域至少要充滿紅外探測(cè)器的四個(gè)像元，有效的報(bào)警區(qū)域?yàn)榫艂€(gè)像元。
系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
系統(tǒng)在建成投運(yùn)后應(yīng)達(dá)到如下基本性能：
1.穩(wěn)像平臺(tái)方位角精度：≤0.01度
2.監(jiān)控中心的監(jiān)控終端（工作站）圖像控制切換響應(yīng)時(shí)間< 1秒
3.圖像分辨率達(dá)到D1格式（640×512）以上（包括CIF格式）
4.計(jì)算機(jī)顯示分辨率≥1024×768
5.系統(tǒng)平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF > 3000小時(shí)
6.系統(tǒng)平均維護(hù)時(shí)間MTTR<0.5小時(shí)
7.計(jì)算機(jī)CPU負(fù)荷率平均<30%
8.監(jiān)控畫面顯示與實(shí)際事件發(fā)生時(shí)間差< 0.5秒
9.事件報(bào)警到系統(tǒng)自動(dòng)記錄相應(yīng)畫面時(shí)間差< 1秒
10. 提供SDK開發(fā)包
基于“數(shù)字林業(yè)”思路開發(fā)的林火監(jiān)控平臺(tái)，其業(yè)務(wù)范圍涵蓋了森林資源數(shù)字化管理、森林防火與應(yīng)急指揮綜合信息管理、林業(yè)資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等不同層級(jí)的應(yīng)用軟件模塊，覆蓋了林業(yè)工作的全業(yè)務(wù)范圍，底層還提供包括林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和林業(yè)資源數(shù)據(jù)庫(kù)在內(nèi)的數(shù)據(jù)管理和業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)。平臺(tái)采用模塊化架構(gòu)，可以根據(jù)用戶的要求進(jìn)行“積木式”搭建系統(tǒng)，可迅速提供滿足用戶要求的系統(tǒng)，同時(shí)具有良好的擴(kuò)展性。
視頻監(jiān)控管理：
通過(guò)攝像機(jī)自動(dòng)或人員手動(dòng)控制巡航，能夠保證7*24小時(shí)不間斷的對(duì)重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，幫助管理人員在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情。
火情自動(dòng)識(shí)別：當(dāng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)自動(dòng)巡視中撲捉到林火時(shí)，系統(tǒng)具有的火情識(shí)別功能，可及時(shí)告警并聯(lián)動(dòng)報(bào)警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點(diǎn)位置。
火情報(bào)警： 一旦火情自動(dòng)識(shí)別模塊判斷出圖像上有疑似火點(diǎn)，立即自動(dòng)發(fā)出報(bào)警、通知監(jiān)測(cè)人員。
火點(diǎn)定位： 發(fā)生火警，平臺(tái)自動(dòng)接收角度回傳數(shù)據(jù)，并聯(lián)動(dòng)GIS電子地圖，進(jìn)行火點(diǎn)位置確認(rèn)，為決策者提供輔助功能。
指揮撲救： 利用地理信息平臺(tái)，火情蔓延、可用資源分析、撲火最佳路徑，態(tài)勢(shì)標(biāo)繪出形象可視化管理和撲救策略。
GIS管理： 系統(tǒng)提供電子地圖管理與服務(wù)功能，地圖數(shù)據(jù)和相關(guān)信息能在電子地圖上進(jìn)行發(fā)布和瀏覽；可與監(jiān)控平臺(tái)、智能分析系統(tǒng)集成在統(tǒng)一平臺(tái)；可根據(jù)道路、地名、攝像機(jī)編號(hào)等條件快速查看對(duì)應(yīng)的地圖信息；提供攝像機(jī)數(shù)據(jù)條件查詢、檢索查詢；能以地圖為背景給指定攝像機(jī)進(jìn)行控制和操作；提供地圖放大縮小、平移漫游、距離測(cè)量等等常用功能。
采集來(lái)自前端監(jiān)控設(shè)備傳來(lái)的視頻信息，通過(guò)視頻采集驅(qū)動(dòng)將視頻信息轉(zhuǎn)換成指定的視頻流和圖像，以便進(jìn)行林火圖像的識(shí)別；
自動(dòng)接收來(lái)自煙火自動(dòng)檢測(cè)軟件傳送來(lái)的云臺(tái)碼流，根據(jù)云臺(tái)碼流采集模塊獲取云臺(tái)關(guān)鍵控制參數(shù)，解析的云臺(tái)的動(dòng)作以及預(yù)制位的信息。
林火圖像識(shí)別模塊是林火識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測(cè)的關(guān)鍵，它充分利用森林背景圖像與火災(zāi)、煙霧圖像在光譜特征、空間幾何特征上的差異，運(yùn)用通用的圖像處理方法，采用自主研發(fā)的煙火識(shí)別算法，對(duì)林區(qū)圖像進(jìn)行分析，并根據(jù)火焰動(dòng)態(tài)、色差相似度等的變化來(lái)判斷林區(qū)圖像上是否有疑似火點(diǎn)。
根據(jù)云臺(tái)碼流采集模塊獲取云臺(tái)關(guān)鍵控制參數(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)算并顯示當(dāng)前云臺(tái)的水平旋轉(zhuǎn)角度和垂直旋轉(zhuǎn)角度。
利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺(tái)的角度回傳與鏡頭的焦距信息，在地理信息系統(tǒng)里將每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行地址編碼，同時(shí)將每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的坐標(biāo)直接落實(shí)在電子地圖上，當(dāng)自動(dòng)識(shí)別確認(rèn)火情后，可過(guò)根據(jù)前端攝像機(jī)的絕對(duì)三維(緯度，經(jīng)度，相對(duì)高程)以及該攝像機(jī)的疑似火情時(shí)的三維(云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角，云臺(tái)的垂直夾角，鏡頭的焦距)，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)，精確計(jì)算出目標(biāo)的具體經(jīng)緯度，從而向指揮中心發(fā)出報(bào)警信息通過(guò)建立特定的位置轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)定位功能。
開發(fā)了“災(zāi)情報(bào)告-處置方案-態(tài)勢(shì)標(biāo)繪-輔助決策-指揮調(diào)度”等功能模塊。災(zāi)情報(bào)告向上級(jí)及時(shí)通報(bào)火災(zāi)當(dāng)前狀態(tài)，處置方案記錄了火災(zāi)的主要應(yīng)對(duì)措施，態(tài)勢(shì)標(biāo)繪直觀精確顯示火場(chǎng)及撲救態(tài)勢(shì)，輔助決策為指揮提供各類基于GIS的智能分析，指揮調(diào)度將系統(tǒng)和通信與調(diào)度硬件對(duì)接，提供直觀實(shí)時(shí)的通信服務(wù)。
通過(guò)綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)大容量、分布式的實(shí)時(shí)直播：即在系統(tǒng)中可通過(guò)監(jiān)控管理終端和專用的操作設(shè)備(如專用控制鍵盤)方便、快捷的對(duì)前端監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行切換、云臺(tái)快速轉(zhuǎn)動(dòng)、鏡頭縮放的操作，從而及時(shí)的發(fā)現(xiàn)違法犯罪行為及各種突發(fā)事件，并通過(guò)對(duì)被監(jiān)控對(duì)象的跟蹤顯示，及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行圍捕或處理。
值班員可手動(dòng)控制高速球型攝像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)的所有可變參數(shù)，包括焦距、光圈、監(jiān)控范圍等。
黑幀檢測(cè)：攝像頭的鏡頭出現(xiàn)故障的時(shí)候以及有外界物體遮擋攝像機(jī)鏡頭時(shí)都會(huì)影響監(jiān)控系統(tǒng)的正常工作，系統(tǒng)智能分析這種情況的圖像特征并進(jìn)行事件報(bào)警。
過(guò)飽和度檢測(cè)：如果攝像頭增益控制失敗，或者由于強(qiáng)光造成圖像飽和度過(guò)高，系統(tǒng)智能分析這種情況的圖像特征并自動(dòng)報(bào)警。
鏡頭遮擋檢測(cè)：如果攝像頭鏡頭被完全的或者部分的遮擋,系統(tǒng)智能分析這種情況的圖像特征并自動(dòng)報(bào)警。
模糊報(bào)警：由于自動(dòng)聚焦故障或者維護(hù)問(wèn)題造成畫面模糊，算法通過(guò)對(duì)攝像機(jī)當(dāng)前畫面與前面畫面進(jìn)行比較分析，通過(guò)兩者進(jìn)行邏輯相減算出變化值的大小，并且可以設(shè)定比較區(qū)域。系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。
鏡頭移位：由于清潔鏡頭或者人為破壞的原因,使攝像頭的取景范圍偏離出了預(yù)先設(shè)置的場(chǎng)景，系統(tǒng)智能分析這種情況的圖像特征并自動(dòng)報(bào)警。
檢索功能：系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定“Simple Motion”窗口中的過(guò)濾器噪音和閾值兩個(gè)參數(shù)，定義監(jiān)控區(qū)域的掩模區(qū)域來(lái)完成事件后的智能搜索。通過(guò)使用智能搜索技術(shù)，用戶可以選擇性的只瀏覽特定監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的有物體移動(dòng)的記錄。對(duì)關(guān)聯(lián)事件的相關(guān)畫面進(jìn)行同步同屏回放。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)可根據(jù)需要對(duì)前端監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行分組顯示，如按監(jiān)控區(qū)域、管理范圍和實(shí)際使用情況（如行進(jìn)路線）等，滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)中重大保衛(wèi)、領(lǐng)導(dǎo)指揮決策等工作的需要。在實(shí)時(shí)直播顯示時(shí)，系統(tǒng)還具備視頻自動(dòng)巡視功能，在可設(shè)定的間隔時(shí)間內(nèi)對(duì)全網(wǎng)的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖像巡檢，參與輪巡的對(duì)象可以任意設(shè)定，輪巡間隔時(shí)間可設(shè)置。
報(bào)警聯(lián)動(dòng)預(yù)案
系統(tǒng)的報(bào)警可以來(lái)自視頻服務(wù)器的視頻丟失、移動(dòng)偵測(cè)或者報(bào)警輸入，也可以來(lái)自其它數(shù)據(jù)采集設(shè)備。用戶可根據(jù)報(bào)警的工作屬性任意設(shè)定報(bào)警啟動(dòng)和關(guān)閉的時(shí)間。
用戶手動(dòng)加載預(yù)案
系統(tǒng)自動(dòng)記憶用戶監(jiān)控模式，當(dāng)用戶成功登錄系統(tǒng)后，自動(dòng)進(jìn)入該用戶退出時(shí)的監(jiān)控模式。同時(shí)，當(dāng)用戶切換畫面監(jiān)控模式時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入上一次該畫面的監(jiān)控模式。
根據(jù)性質(zhì)，重要級(jí)別對(duì)告警進(jìn)行分類，與處理流程相結(jié)合，系統(tǒng)能自動(dòng)判定報(bào)警等級(jí)，完成相應(yīng)的處理工作，并進(jìn)行歷史告警記錄。
系統(tǒng)的所有前端設(shè)備的參數(shù)（如占用帶寬、清晰度及圖像參數(shù)等）都可以在監(jiān)控中心由系統(tǒng)管理人員遠(yuǎn)程配置和修改，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備配置時(shí)，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生絲毫影響。可以配置電子地圖并且在電子地圖上映射這些攝像機(jī)的位置，在監(jiān)視時(shí)點(diǎn)擊電子地圖上的攝像機(jī)圖標(biāo)，即可以查看實(shí)時(shí)圖像，攝像機(jī)的狀態(tài)（如正在錄像或者發(fā)生報(bào)警）也可以在電子地圖上顯示出來(lái)?？梢詫?duì)某些重要的攝像機(jī)（視頻編碼器）圖像進(jìn)行冗余備份配置，當(dāng)這臺(tái)攝像機(jī)所屬的存儲(chǔ)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)由其它的管理服務(wù)器或本地服務(wù)器接管該攝像機(jī)，從而確保錄像和實(shí)時(shí)圖像不會(huì)中斷。可以通過(guò)系統(tǒng)的配置功能可以任意調(diào)整或者建立新的虛擬矩陣，如可以增加虛擬矩陣輸入或者輸出的端口數(shù)量，也可以改變輸入的攝像機(jī)及輸出的監(jiān)視器。
系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)字圖像處理和模式識(shí)別算法和技術(shù)對(duì)視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析。在森林背景下，根據(jù)不同的視頻源選擇不同的分析模塊，提取煙火目標(biāo)有效圖像特征，使該軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高概率的森林火情的自動(dòng)識(shí)別，并具有較低的火情虛警率。軟件可自動(dòng)實(shí)時(shí)讀取和控制各云臺(tái)當(dāng)前狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)火情時(shí)，將云臺(tái)自動(dòng)停在對(duì)應(yīng)的位置，在實(shí)時(shí)視頻圖像中自動(dòng)用紅框標(biāo)出火情發(fā)生的位置，并向值班人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
實(shí)時(shí)識(shí)別煙火目標(biāo)：
該軟件系統(tǒng)應(yīng)用圖像分割和識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)區(qū)分并標(biāo)記出森林區(qū)域和天際線，這樣做的目的是為了降低火情虛警率。 對(duì)視頻圖像中非火情區(qū)域（如村落，湖泊、田野等）的煙火目標(biāo)不進(jìn)行報(bào)警（ 這一部分也可按用戶的需要改為報(bào)警）。 在自動(dòng)監(jiān)測(cè)狀態(tài)下，云臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)一定的俯仰角，每隔10度云臺(tái)停止，程序?qū)崟r(shí)地抓取基本照片、比較圖片，經(jīng)圖像處理提取煙火特征（如煙火的灰度分布特征、形狀和煙火的運(yùn)動(dòng)特征等）后，應(yīng)用模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行煙火自動(dòng)判別。通過(guò)相應(yīng)的算法，其他的非煙火目標(biāo)（如飛行物、車輛等）將被排除。另外，在該系統(tǒng)中，通過(guò)相應(yīng)的算法消除其他一些因素（如風(fēng)，光照和虛像等）對(duì)煙火自動(dòng)識(shí)別的影響。 顯示出了煙火自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別及其輪廓信息。
森林防火應(yīng)急指揮決策系統(tǒng)包括火情動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、撲救指揮管理、遠(yuǎn)程指揮調(diào)度、防火預(yù)案管理等功能模塊，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控方式與林火自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別和報(bào)警軟件監(jiān)測(cè)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)大面積無(wú)人值守。通過(guò)GIS地理信息系統(tǒng)，展現(xiàn)與林業(yè)應(yīng)急指揮相關(guān)的所有資源，資源內(nèi)容包括：事件類型、地點(diǎn)、周邊通道、人員物資分布等，根據(jù)事件周邊情況研判、現(xiàn)場(chǎng)信息研判、次生事件預(yù)測(cè)研判、決策支持。
1、云臺(tái)控制
?遠(yuǎn)程控制各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的云臺(tái)設(shè)備工作狀態(tài)；
?實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)監(jiān)視鏡頭的調(diào)節(jié)控制；
?遠(yuǎn)程控制獲取不同角度的圖像；
?通過(guò)煙火自動(dòng)識(shí)別軟件發(fā)出報(bào)警控制信息，遠(yuǎn)程控制云臺(tái)固定范圍（或定點(diǎn)）掃描。自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)云臺(tái)及鏡頭,自動(dòng)獲得多角度監(jiān)控圖像.
支持實(shí)現(xiàn)下述功能：
遠(yuǎn)程控制、查詢和切換各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的云臺(tái)設(shè)備工作狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)視點(diǎn)監(jiān)視鏡頭的調(diào)節(jié)控制；遠(yuǎn)程控制、獲取不同角度的圖像；一旦自動(dòng)檢測(cè)識(shí)別判斷出圖像上有疑似火點(diǎn)，立即自動(dòng)發(fā)出報(bào)警、通知監(jiān)測(cè)人員，同時(shí)，自動(dòng)跟蹤和鎖定的火點(diǎn)位置，并能實(shí)時(shí)接入、自動(dòng)跟蹤和動(dòng)態(tài)顯示在GIS軟件平臺(tái)上，在GIS軟件平臺(tái)上，進(jìn)行火情自動(dòng)跟蹤和交互確認(rèn)；通過(guò)煙火自動(dòng)識(shí)別軟件發(fā)出報(bào)警控制信息，遠(yuǎn)程控制云臺(tái)固定范圍（或定點(diǎn)）掃描。
2、視頻采集設(shè)置
?根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整和設(shè)置煙火識(shí)別的敏感度、掃描時(shí)間、掃描范圍等，采集的視頻數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)位置信息存儲(chǔ)入庫(kù)。
3、監(jiān)控點(diǎn)信息查詢顯示
?在軟件平臺(tái)地圖上，能夠動(dòng)態(tài)顯示監(jiān)視窗口，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控點(diǎn)工作狀態(tài)，并返回到信息平臺(tái)進(jìn)行評(píng)估。
4、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫(kù)
?用錄像、連續(xù)抓圖的方式將采集的視頻數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)位置信息存儲(chǔ)入庫(kù)，并自動(dòng)識(shí)別。
實(shí)現(xiàn)前端智能識(shí)別的控制，可以設(shè)置預(yù)置位和掃描軌跡，并能聯(lián)動(dòng)報(bào)警完成相關(guān)的智能應(yīng)用，它具有以下主要功能：
本軟件除了可以控制云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直夾角以外，還可以聯(lián)動(dòng)控制鏡頭焦距，可以將重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)域或遠(yuǎn)處的山頭拉近觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)真正的三維預(yù)置位。當(dāng)基于視頻圖像的煙火識(shí)別軟件發(fā)現(xiàn)疑似火情后，控制軟件可聯(lián)動(dòng)報(bào)警，鎖定目標(biāo)，回傳前端設(shè)置的運(yùn)行參數(shù)（云臺(tái)的水平轉(zhuǎn)角和垂直夾角，以及鏡頭焦距），結(jié)合GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的精確定位。此外，為降低煙火識(shí)別的誤報(bào)率，本軟件還可以聯(lián)動(dòng)設(shè)置煙火二次判別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)疑似火情后，控制軟件鎖定該目標(biāo)，自動(dòng)將煙火在視頻中居中、放大，然后進(jìn)行二次煙火識(shí)別，可有效降低煙火識(shí)別的誤報(bào)率。
1、視頻接入
? 在地圖中點(diǎn)擊監(jiān)控設(shè)施圖標(biāo)即可實(shí)時(shí)接入并窗口顯示前端監(jiān)控視頻圖像，并對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)控制，并手動(dòng)控制鏡頭變倍，來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像清楚。
2、云臺(tái)控制
?對(duì)前端云臺(tái)進(jìn)行上、下、左、右4個(gè)方位的轉(zhuǎn)動(dòng)控制以及自動(dòng)巡航控制以及云臺(tái)轉(zhuǎn)速控制。
3、鏡頭控制
?遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡頭變倍、光圈、焦距控制。
1、態(tài)勢(shì)標(biāo)繪專題圖制作
? 可根據(jù)林火位置、林區(qū)分布、滅火預(yù)案、設(shè)施分布、人員分布等，制作或形成相應(yīng)的專題圖，供防火指揮管理中使用；支持預(yù)先制定各種情形下的應(yīng)急指揮管理預(yù)案和針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)指揮管理中的特殊情況，制作相應(yīng)的緊急防火指揮管理預(yù)案。根據(jù)火點(diǎn)位置、撲火人員分布等信息制定撲火預(yù)案，包括常規(guī)預(yù)案制作和任務(wù)預(yù)案制作，常規(guī)預(yù)案主要包括常規(guī)地點(diǎn)定位、預(yù)案信息錄入、相關(guān)關(guān)注信息錄入等，任務(wù)預(yù)案主要包括任務(wù)工作流管理、任務(wù)輸出、動(dòng)態(tài)推演等。
2、火點(diǎn)跟蹤定位和預(yù)測(cè)
?自動(dòng)跟蹤和顯示火點(diǎn)的位置；
自動(dòng)顯示火點(diǎn)的變化軌跡；
?綜合預(yù)測(cè)并顯示火點(diǎn)的變化趨勢(shì)。
一旦煙火自動(dòng)識(shí)別模塊判斷出圖像上有疑似火點(diǎn)，立即自動(dòng)發(fā)出報(bào)警、通知監(jiān)測(cè)人員，同時(shí)，也可在GIS軟件平臺(tái)上，進(jìn)行火情自動(dòng)跟蹤和交互確認(rèn)，如果確認(rèn)火情，發(fā)出正式的林火報(bào)警信息。通過(guò)煙火自動(dòng)檢測(cè)軟件、煙火自動(dòng)識(shí)別和報(bào)警軟件的連動(dòng)控制，自動(dòng)跟蹤和鎖定的火點(diǎn)位置，并能實(shí)時(shí)接入、自動(dòng)跟蹤和動(dòng)態(tài)顯示在GIS軟件平臺(tái)上。
1、預(yù)案定義:定義預(yù)案的分類、類型、相應(yīng)的內(nèi)容、級(jí)別等，便于預(yù)案制作人員根據(jù)預(yù)案模板制作預(yù)案。
2、預(yù)案修改：修改預(yù)案模板各項(xiàng)內(nèi)容。
3、預(yù)案刪除：刪除預(yù)案模板。
5、預(yù)案啟動(dòng)：使預(yù)案處于啟動(dòng)狀態(tài)，便于自動(dòng)匹配。
5、預(yù)案終止：預(yù)案終止，實(shí)現(xiàn)預(yù)案模板的定義、修改和刪除。
1、災(zāi)損評(píng)估軟件
根據(jù)煙火自動(dòng)識(shí)別、檢測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)圖像，自動(dòng)計(jì)算和評(píng)估火場(chǎng)面積和邊界范圍。根據(jù)森林資源分布數(shù)據(jù)、分布范圍以及過(guò)火面積和范圍的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估受損區(qū)域內(nèi)的森林蓄積量和森林損失。根據(jù)森林資源分布數(shù)據(jù)、分布范圍、風(fēng)向、風(fēng)速、地面溫度、濕度以及當(dāng)前過(guò)火面積和范圍的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)評(píng)估未來(lái)某個(gè)時(shí)間段內(nèi)或時(shí)間點(diǎn)內(nèi)的受損區(qū)域森林蓄積量和森林損失。支持以報(bào)表輸出的形式，及時(shí)或根據(jù)需要輸出當(dāng)前森林資源災(zāi)損評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)或預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果數(shù)據(jù)。
2、最短路徑分析軟件
支持動(dòng)態(tài)分析計(jì)算滅火指揮管理中的最佳路徑
3、火情蔓延分析
提取氣象數(shù)據(jù)信息，在火點(diǎn)區(qū)域，著火時(shí)間的蔓延分析。
4、視頻圖像接入與切換
在GIS滅火指揮管理平臺(tái)上，支持接入多個(gè)監(jiān)控視頻圖像和實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)視點(diǎn)視頻圖像的切換。
5、火點(diǎn)跟蹤定位預(yù)測(cè)
主要功能包括：
支持自動(dòng)跟蹤和顯示火點(diǎn)的位置、變化軌跡；
支持綜合預(yù)測(cè)并顯示火點(diǎn)的變化趨勢(shì)
6、 預(yù)案查詢與發(fā)布
支持按條件檢索、全文檢索、地點(diǎn)檢索、級(jí)別檢索、預(yù)案多媒體顯示、三維顯示以及動(dòng)態(tài)推演查詢等功能。按條件檢索:基于以上事件要素的預(yù)案查詢?nèi)臋z索:輸入任意關(guān)鍵詞進(jìn)行預(yù)案查詢。按地點(diǎn)檢索：按地點(diǎn)、編制單位、編制時(shí)間等進(jìn)行檢索。按級(jí)別檢索：按照事件級(jí)別、權(quán)限等進(jìn)行檢索。預(yù)案多媒體顯示：顯示預(yù)案的多媒體信息。三維顯示：顯示預(yù)案區(qū)域的電子三維沙盤。動(dòng)態(tài)推演：對(duì)預(yù)案進(jìn)行動(dòng)態(tài)推演。
為了保證聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺(tái)使用的安全，堵住管理的漏洞，追溯人員的操作痕跡，特別設(shè)立了適合森林防火監(jiān)控使用的專用的人員權(quán)限管理。能夠確認(rèn)操作人的名稱、角色、部門、職務(wù)、操作時(shí)間、使用痕跡、可使用的權(quán)限。
玉樹森林防火監(jiān)控預(yù)警項(xiàng)目案例
森林防火項(xiàng)目—深圳羊臺(tái)山森林公園
吉林月亮泡水庫(kù)、哈爾淖水庫(kù)晝夜遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)
青海龍羊峽漁業(yè)養(yǎng)殖全天候遠(yuǎn)距離監(jiān)控項(xiàng)目