1.項目概況
由于城市生態(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，及時掌握了解各個林區(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)帶來的損失減少到最小，是目前急需解決的。基于森林防火的實際情況，我公司設(shè)計了一套基于紅外熱像儀的防火監(jiān)控平臺，利用熱成像原理，通過接收物體發(fā)射的紅外線，將被測目標(biāo)物體表面的紅外輻射轉(zhuǎn)變成視頻信號，同時接收被探測目標(biāo)自身輻射的熱能，并將其轉(zhuǎn)換成反映目標(biāo)特征的實時物體表面的熱圖像，來監(jiān)測火災(zāi)及其他異常事件，是結(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。
2.設(shè)計需求
通過紅外熱成像森林防火圖像監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員在監(jiān)控中心可對監(jiān)控點周邊半徑1公里林區(qū)進(jìn)行24小時實時動態(tài)的監(jiān)控，能在第一時間偵察到火情，盡早發(fā)現(xiàn)災(zāi)情或隱患，及時處理可能突發(fā)的火災(zāi)及其他異常事件，并且為災(zāi)情發(fā)生時現(xiàn)場指揮提供依據(jù)。
當(dāng)火災(zāi)發(fā)生后，尤其是森林火災(zāi)的情況下，火焰產(chǎn)生的煙霧很大，往往遮蓋了真正的著火點，以及火災(zāi)的蔓延趨勢。紅外熱像儀有很強(qiáng)的穿透煙霧的能力，可有效地發(fā)現(xiàn)真正的著火點，以及火災(zāi)的蔓延趨勢，因此，可用于指揮救火，盡量減少經(jīng)濟(jì)、人員的損失。
而森林火災(zāi)在地面火被撲滅的情況下，在地下往往還存在地下火的情況，因此，經(jīng)常會出現(xiàn)死灰復(fù)燃的情況。紅外熱像儀可通過監(jiān)控火災(zāi)后森林地表的溫度，及時發(fā)現(xiàn)地表溫度的異常，確定地下火可能存在的地點。
3.系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)
實時監(jiān)控
利用建立分布在各野外監(jiān)控點，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控紅外及可見光視頻圖像，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。在正常情況下攝像頭工作在自動巡航掃描方式，觀測人員在監(jiān)控中心可觀測到一定范圍內(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，工作人員可及時將紅外及可見攝像頭從自動狀態(tài)下轉(zhuǎn)為手動狀態(tài)，并對相關(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)行觀測分析。
動態(tài)監(jiān)控
在有、無線傳輸系統(tǒng)的支持下，將紅外及可見光視頻圖像及其它信息實時、同步傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實現(xiàn)真實觀測森林區(qū)域的動態(tài)情況。
超溫自動報警
實時自動測量視場中物體的最高溫度，超過系統(tǒng)設(shè)置報警溫度自動報警，并輸出報警信號，實現(xiàn)森林防火早期預(yù)警。
3.1系統(tǒng)組成
紅外熱成像森林防火圖像監(jiān)控系統(tǒng)一般由中心監(jiān)控管理系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)、可見光成像系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、避雷系統(tǒng)和鐵塔組成。
中心監(jiān)控管理系統(tǒng)
主要實現(xiàn)視頻信號的圖像顯示、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)場實時圖像，并提供向上級部門連網(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、光纜傳輸和無線傳輸?shù)?。一般來說，當(dāng)攝像頭的安裝位置離監(jiān)控中心較近時（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，往往采用光纜傳輸或無線傳輸方式。本系統(tǒng)考慮到各野外監(jiān)控點的具體情況，擬采用光纜傳輸或無線傳輸方式。
紅外熱成像系統(tǒng)
提供森林防火早期預(yù)警信號，自動測量視場中物體的最高溫度，超過系統(tǒng)設(shè)定的報警溫升，自動報警。
可見光成像系統(tǒng)
提供直觀準(zhǔn)確地現(xiàn)場情況和定位信息，在無災(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，可見光成像系統(tǒng)能為監(jiān)控中心提供直觀的現(xiàn)場信息，以便及早做出有效的應(yīng)對方案。
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)控點的具體情況，采用市電及太陽能供電方式滿足常規(guī)使用及極端情況下的電力儲備和供應(yīng)。
避雷系統(tǒng)
為系統(tǒng)提供安全保障。由于設(shè)備安裝在高山上，設(shè)備的避雷與接地對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的，系統(tǒng)的所有設(shè)備都安裝在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，接地電阻不大于10Ω。
3.3 系統(tǒng)設(shè)計
根據(jù)監(jiān)控區(qū)域的特點，我們初步考慮在監(jiān)控點與監(jiān)控中心之間采用光纖和無線連接，監(jiān)控中心能對指定區(qū)域進(jìn)行巡視、圖像采集和溫度數(shù)據(jù)分析，實時進(jìn)行最高點溫度搜索，實時防火預(yù)警。實時監(jiān)視、調(diào)看各個監(jiān)控點的紅外、可見光圖像和錄像資料。監(jiān)控中心可自動或手動切換出各監(jiān)控點該的圖像。
系統(tǒng)設(shè)計由兩部分構(gòu)成：監(jiān)控前端（監(jiān)控點）和監(jiān)控中心。
系統(tǒng)暫設(shè)18個防火監(jiān)控前端（監(jiān)控點）。在各監(jiān)控點制高點架設(shè)紅外熱像儀及低照度長焦距可見光攝像頭各一臺，覆蓋半徑為1km，采用市電及太陽能給前端設(shè)備供電，配備室外全天候云臺及紅外熱像儀專用防護(hù)罩，紅外熱像儀及可見光攝像頭共用一個云臺。監(jiān)控前端的任務(wù)就是負(fù)責(zé)各個林區(qū)視頻信號采集和控制實現(xiàn)，包含的其它設(shè)備還有：無線圖像發(fā)送設(shè)備、無線指令接收設(shè)備，數(shù)字光端機(jī)、太陽能供電設(shè)備、避雷設(shè)備等。
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)接入分局網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)內(nèi)經(jīng)授權(quán)的任何一臺計算機(jī)均能監(jiān)控各監(jiān)控點的信息，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好的可擴(kuò)充性，可隨時增加撤減監(jiān)控點。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。
4.設(shè)計關(guān)鍵及設(shè)備選型
4.1設(shè)備選擇
系統(tǒng)中各設(shè)備選型時應(yīng)考慮到監(jiān)控對象特點，能否實現(xiàn)大范圍的清晰掃描及傳輸。由于各個前端設(shè)備安裝在野外，設(shè)備安裝施工要充分考慮到野外設(shè)備工作的要求，并且應(yīng)該盡量減少系統(tǒng)的維護(hù)工作量。
紅外熱像儀
鑒于監(jiān)控的目的是森林防火，不但對于明火能夠進(jìn)行監(jiān)測，對于一些隱患也應(yīng)該能夠進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測，為此需要用DS系列紅外熱像儀，該紅外熱像儀通過接收物體發(fā)射的紅外線，經(jīng)過一系列的處理，可形成物體表面的熱圖像，并進(jìn)行相關(guān)部位的溫度測量，這樣將有助于發(fā)現(xiàn)火情隱患。
可見光攝像頭和鏡頭選擇
為了減少安裝、維護(hù)的工作量，安裝的攝像機(jī)應(yīng)該數(shù)量少，這就要求每個攝像機(jī)負(fù)責(zé)的區(qū)域就較大。要使攝像頭能夠監(jiān)測的范圍夠大，除了需要選擇合適的安裝地點（無遮擋）和天氣良好（無霧）外，另外就是要選擇大變焦的鏡頭。
數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備選擇
采用光纖傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)進(jìn)行通訊。
供電設(shè)備選擇
建議采用有線電纜的220V供電。
設(shè)備安全性及避雷
由于系統(tǒng)安裝在野外，設(shè)備無人值守。在設(shè)備安裝時除了需考慮設(shè)備安裝在較高的安裝上（需要通過專用梯才能進(jìn)行維護(hù)）外，還需要盡量考慮各個監(jiān)控點之間互相可見（進(jìn)行互相監(jiān)控）。
另外，各個前端設(shè)備安裝在野外，而且安裝在較高處（保證可視范圍需要），發(fā)生雷擊的可能性很大，需要考慮全面的防雷措施，第一是在安裝桿的高處需要安裝避雷針，以防直擊雷的破壞，各個關(guān)鍵設(shè)備需要安裝避雷器以防浪涌對設(shè)備的損壞，接地良好是保證設(shè)備安全的關(guān)鍵。
4.2設(shè)備清單
在線式熱成像儀">紅外熱成像儀、重載云臺、可見光攝像機(jī)、光端機(jī)、主控服務(wù)器、線纜、機(jī)柜、視頻服務(wù)器、
網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、其他安裝配件。
4.3設(shè)備布點
該項目處于山區(qū)，地況復(fù)雜，設(shè)備需盡量安裝在山谷區(qū)域，便于安裝、調(diào)試及維護(hù)。根據(jù)項目情況，考慮完全覆蓋整個林區(qū)，預(yù)計需安裝18臺左右設(shè)備。
5.系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢和特點
目標(biāo)自動識別管理
對系統(tǒng)采集的熱圖進(jìn)行自動目標(biāo)識別，通過圖像配準(zhǔn)的方法識別出該有效的監(jiān)測目標(biāo)，保證溫度監(jiān)測的有效性。
防誤報識別系統(tǒng)
所有的溫度測量都基于有效的目標(biāo)識別，根據(jù)巡查策略可以只監(jiān)測有效的目標(biāo)，對于標(biāo)記過的干擾熱源自動剔除，有效的防止了誤報警的產(chǎn)生。
詳細(xì)監(jiān)測目標(biāo)狀態(tài)管理
建立所有目標(biāo)溫度狀態(tài)的管理體系，在自動巡檢的同時這些目標(biāo)進(jìn)行溫度分析記錄。
自動巡航
采用方位角控制云臺，可以任意設(shè)置需要定時檢測的位置。提供多種方式的自動巡航方案，實現(xiàn)完全自動化運(yùn)行，實現(xiàn)實時的對目標(biāo)溫度狀態(tài)的巡檢、自動預(yù)警等功能。減少了人員巡視次數(shù)，提高運(yùn)行人員工作效率。
自動預(yù)警
在系統(tǒng)巡航過程中，如發(fā)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備溫度異常自動報警，報警信息有文字信息和聲音信息，提示運(yùn)行人員具體的報警位置狀況信息，以便跟蹤報警點，確認(rèn)告警情況并排除隱患。
雙視場監(jiān)視，輔助識別
紅外熱像儀與高倍變焦可見光攝像機(jī)安裝在同一個云臺上，既可以保證兩個攝像頭監(jiān)視的是同一個設(shè)備位置，也解決了紅外熱像難以識別目標(biāo)的問題，便于及時判斷的具體報警點。
