森林防火監控解決方案精選(九篇)

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第1篇：森林防火監控解決方案范文

關鍵詞:森林防火;輔助決策系統;3S

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)13-3426-02

1 引言

森林火災是世界性的林業重要災害之一,造成的經濟損失相當嚴重,直接影響到工農業生產,甚至還威脅著人民生命財產的安全。由于森林火災具有突發性、災害發生的隨機性、短時間內能造成巨大損失的特點,一旦發生森林火災,不管撲滅是否及時,都將造成重大損失。為了實現森林防火工作的規范化、科學化、信息化,貫徹“預防為主,積極撲救”的方針,國內外學者和林業工作者都做了大量的研究實踐工作。

隨著“3s”技術和計算機技術的發展以及在森林防火中的應用,全國范圍內新建了許多以“3s”技術為核心的不同層次不同級別的森林防火系統用以提高林火管理的手段與水平,使得森林防火工作取得了較大的進展。但目前的系統還有其缺點,如系統側重防火數據的管理和林火撲救,對3s技術的集成不夠等,沒有充分發揮森林防火系統的功能。本文提出的森林防火系統將加強林火的預防功能,充分集成現有技術以提供高效林火撲救的解決方案,對林業防火整體管理水平的提高具有深遠影響。

2 防火輔助決策系統體系設計

本文設計的森林防火輔助決策系統將計算機技術、3S技術、短信平臺、視頻監控等技術進行有效集成,將實現森林防火預防、救災指揮、災后管理和災情預測等功能,為各級森林防火指揮機構提供有效的決策依據。其體系結構由六層組成,各層實現獨立的功能。

2.1 森林防火輔助決策系統相關標準規范技術

建立森林防火輔助決策系統,需要依據一系列的標準規范技術,包括森林防火信息的分類、數據格式、代碼約定、操作規范等,對于規范防火系統的建設和構建數據共享環境都具有重要的意義。

2.2 安全控制層

從網絡安全、系統安全和應用安全來保證系統運行的安全性,防范用戶的非法入侵、非授權用戶使用和病毒攻擊,保護網絡條件下信息傳輸的正確性和安全性。

2.3 基礎設施層

包括森林防火輔助決策系統建設所需的硬件設備和軟件設備。硬件設備包括網絡設施、GPS、視頻監控系統、短信平臺等;軟件平臺包括圖形數據處理軟件、數據庫管理軟件、操作系統等。

2.4 數據層

數據層是森林防火輔助決策系統運行的基礎,包括數據庫、空間數據庫引擎和數據交換平臺。森林防火輔助決策系統的數據包括遙感圖像數據、GPS數據、地形圖、DEM、地面調查數據和防護資源數據、元數據等,經過采集、處理、標準化、傳輸、存儲后形成基礎數據庫和元數據庫;空間數據庫引擎將為訪問空間數據提供方法;數據交換平臺為需要森林防火輔助決策系統數據的應用系統提供數據共享的環境。

數據層解決森林防火輔助決策系統中屬性數據和空間數據一體化的管理問題,為森林防火信息系統提供高效的業務分析、決策、交換和共享的數據環境。

2.5 應用層

主要包括森林防火站日常業務工作所需要的功能。包括數據管理系統、林火監控預防模塊、林火預警模塊、林火撲救指揮模塊、災后評估等業務功能模塊。

2.6 服務層

服務層指為用戶提供資源和應用的服務,主要包括信息服務、視頻會議和辦公自動化。

3 防火輔助決策系統功能設計

3.1 數據管理模塊

以GIS技術為核心,對防火輔助決策系統所涉及到的空間數據和屬性數據進行輸入、存儲、管理、維護和更新,同時提供查詢分析功能,為森林防火提供決策信息,輔助森林火災的預防和撲火指揮決策。

3.2 林火監控預防模塊

森林火災的大部分原因是人為用火不慎造成的,因此必須嚴格控制火源,才能充分發揮林火預防的功能。目前人民大眾手機的使用率較高,因此本系統將集成短信平臺,實時對進入林區的用戶森林火險等級預報等信息的短信,從而達到林火預防的功能。

根據森林資源基礎數據、氣象資料等數據,以林班為單元,對其森林火險等級進預報和區劃,對進入林區的人發送森林防火等級預警短信,短信內部包括森林防火的重點信息,如可燃物類型和干濕度、火源出現的危險等。

3.3 林火預警模塊

作為縣級防火辦,獲知火災發生的主要方式是通過群眾報警、護林人員監測等方式。隨著遙感技術的發展,通過遙感衛星可以及時發現林火熱點。預警模塊將從相關衛星熱點的網站上下載熱點信息,當系統發現所轄區內存在林火熱點時,會及時報警,提醒值班人員查看熱點信息,及早發現火情,進行林火的撲救指揮。

3.4 林火撲救指揮模塊

林火的蔓延與天氣狀況、風力風向、地形坡度等因素緊密相關。一旦林火發生,需要以盡快的時間將林火撲滅。林火撲救指揮集成3S技術,通過以下主要功能,輔助林火撲救方案的生成。

1) 火點定位及信息查詢:

將火點坐標落實到森林資源分布圖中,查看火點中心一定范圍內森林資源分布、道路分布、水源分布、居民點分布以及地形狀況,為撲火救援工作提供基礎信息。

2) 防火力量分析

通過GIS的緩沖區分析功能,按照設定的影響半徑對火點周圍的救援隊伍、防火物資以及生物防火林帶、隔離設施、居民點、鄰近水源進行緩沖區查詢分析。快速查詢到相關防火人員的手機、電話、通訊地址,以達到及時通知、盡早滅火的目的。

3) 專題標繪

包括火點標繪、救援路線標繪、防火隔離帶標繪、救援力量標繪等專題標繪。

4) 防火最短路徑和最佳路徑生成

根據火點信息、道路信息和地形信息,生成林火撲救的最短路徑和最佳路徑,部署防火人員和資源到達火場的路徑。

5) 林火蔓延趨勢預測

可以根據風向、風速、坡度坡向分析、森林資源信息,通過林火蔓延模型,直觀地模擬一定時間內林火的蔓延趨勢,為林火的撲救方案提供科學的預測信息。

6) GPS監控

通過GPS的實時跟蹤監控,可以知道防火隊伍所在位置,了解防火隊伍的行進情況、火災的蔓延態勢。對于及時調整撲救方案有重要作用。

7) 視頻監控

衛星監測由于具有間隔時間長的特點,不適合作為防火指揮決策的數據源。在防火進行階段中,宜采用視頻監控系統,將林火狀態實時傳回防火指揮中心。

8) 三維電子沙盤

提供三維地形生成/隱藏功能,三維環境操作功能。相比二維地圖表達,三維電子沙盤不僅能很直觀的表現整體的地形地貌,還在地形通視分析、火勢蔓延分析和輔助決策等方面具有無可比擬的優勢。

3.5 災后評估

包括對火災造成的各種損失進行評估和對撲火方案的評估。根據森林資源分布圖和火災過火面積,結合二類調查數據和樹木的生長模型,給出受災損失報告;對撲火方案的評估將分析本次火災的撲火方案,并與假設的撲火方案和歷史撲火方案進行對比,評價此次撲火措施的有效性,為制定撲火預案提供參考信息。

3.6 歷史火災檔案管理

該模塊對歷年歷次森林火災資料建檔,實現對歷史火災災情的信息的有效管理、更新維護、查詢和統計分析、重演火災的功能,為火災預防和火災事后分析提供幫助。通過歷年火災災情重演、比較、統計分析,可以了解火災多發時間和多發地點,分析火災的誘發因素,了解撲救指揮的有效性,為制定撲火預案提供參考信息。

3.7 日常維護管理模塊

該模塊實現對每個森林消防隊伍人員信息、物資儲備站、消防設施及滅火裝備、t望塔的人員物資配備情況、防火隔離帶進行監控管理,上級機關可隨時查詢所需信息,以便對所轄地區火災防范工作進行檢查督促。

同時該模塊將對森林防火資源的空間分布合理性進行分析,如通過DEM來檢查是否存在通視盲區,從而檢驗t望臺的分布是否合理。

3.8 系統管理模塊

該模塊將保證系統的正常運行,包括系統參數管理、分權限用戶管理、日志管理、系統數據庫的備份與恢復。

4 小結

本文綜合運用“3S”、數據庫、視頻監控等多種技術設計了森林防火輔助決策系統。該系統的建立能為森林防火輔助決策提供現代化的管理手段,實現“預防為主,積極撲救”的森林防火目標。森林防火輔助決策系統在本文中只描述了其簡單的框架構成,其中還存在亟待解決的關鍵性技術問題,如視頻圖像的實時處理、實時獲取衛星熱點信息、林火蔓延模型的建立等。

參考文獻:

第2篇：森林防火監控解決方案范文

【關鍵詞】無線 防火 監控

森林火災是一種突發性強、破壞性大、救助困難的自然災害。做好森林防火工作，有效預防和撲救森林火災，是確保人民生命財產安全的迫切需要.當森林發生火災時，只有做到早發現、早解決，才能把損失降到最小。針對我國森林防火的實際需要，專門設計了一整套森林防火的解決方案。

1 系統設計

系統設計圖，如圖1所示。

1.1 圖像傳輸設備的選擇及技術參數

模擬圖像傳輸系統采用調頻體制，信號帶寬27MHz。為了保證信號之間互不干擾，兩路信號中心頻率間隔應大于38MHz。目前國產模擬圖像傳輸系統主要有L波段、S波段、Ku波段幾種，頻率范圍分別為：L波段：950～1750MHz；S波段：2200～2700MHz；Ku波段：11～13GHz。

如果以38MHz頻率間隔計算，各頻段可同時傳輸的最多路數分別為：L波段：21路；S波段：13路；Ku波段：50路。

本系統共需同時傳輸15路圖像信號，L波段利用頻率復用技術可以做到30路圖像傳輸，從系統要求整體設備性能及造價來考慮，選擇L波段。微波傳輸需滿足視距傳輸條件，即監控點至控制中心傳輸路徑上無遮擋（收發天線間可視）。

該系統方便安裝，傳輸圖像鮮明，主要是利用微波頻段傳輸，包括報警信號、伴音和視頻。

微波圖像傳輸系統：主要技術指標：頻段：L波段950～1750MHz、KU波段11～13GHz；功率：10～40dBm；

微波工程接收機技術指標：輸入頻率： 950-2050MHz；輸入阻抗：75Ω；輸入電平：-65-- -35dBm；中頻帶寬：27MHz；噪聲門限：6dB典型值；視頻制式：PAL；去加重：CCIR405-1 625行；視頻輸出：1V峰-峰值；頻率響應：+1- -2dB（10KHz-5MHz）；工作電壓： AC150V-AC270V；功耗：15W；LNA電源：18V/100mA。

1.2 無線指令遙控系統

無線遙控是指實現對被控目標的非接觸遙遠控制，在工業控制、航空航天、家電領域應用廣泛。我們設計的系統提供的數據接口，以適應各種協儀。由發射和接收部分組成，可以控制云臺、鏡頭。

2 原理設計

如圖2所示。

2.1 功能簡述

在森林內多個地點放攝像機，通過無線發射C（帶煙傳感接收）發射各種信號，接收機能夠看到森林中各個監控點的實時狀況。

前端指令機能接收到監控點發出的指令，解碼器來執行中心的指令，控制云平臺左右上下的轉動，以及對鏡頭進行長焦、短焦的改變等。

2.2 控制原理

2.2.1 無線圖像傳輸的過程

無線圖像傳輸頻率復用采用分割方式，圖像通道采用微波點對點的方式。攝像機通過采集的視頻信號輸送給發射機，然后輸出給天線，以微波的無線形式傳送給監控設備的天線，接收設備接收到信號了以后，再經過解調還原視頻信號，這樣就可以有確盤錄像機中顯示圖像了。

在實際使用的微波通信線路中，總是使用方向性非常強的天線，并把收、發天線對準，以使接收端收到較強的直射波。但是，由于受天線的方向性所限，總會有一部分電磁波透射到地表面，經地表面反射后到達收信端的天線，或散射進入太空；其次，由于大氣層中存在不均勻的氣體，也會造成電磁波的折射和吸收，損失掉一部分能量；另外，由于微波無法穿過傳輸線路上的固體物，所以，在傳輸路線上的固體物，特別是高大的建筑物，就會使微波造成繞射和電平損耗。因此，微波通信既有直線傳輸特性，又有多徑傳輸特性，在無遮擋的情況下，傳輸距離可達70公里。廣泛用于公安、武警、消防、交通、金融、油田、廠礦等領域的遠距離無線監控系統。

2.2.2 無線指令控制的過程

控制通道采用碼分多址、一對多點方式。指令信號通過主機輸入指令參數，再通過發射天線發射到森林中的各個監控點中，監控點接收到主機發射過來的信號，先通過校驗，再通過無線指令接收機解調出控制數據給解碼器，解碼器再根據地址碼來判斷是否解碼，同時具備雙向語音功能，可以適時對話。

3 結束語

實驗證明：通過采用硬盤錄像系統，進行實時錄象，上級領導可以通過聯網的計算機進行遠程監控并查詢錄像資料，能真實記錄火災發生及救火的過程，提供有效真實的資料，其性能可靠；高清晰、高畫質，成為技術先驅。

參考文獻

[1]杜建華，張認成.火災探測器的研究現狀與發展趨勢[J].消防技術，2004（07）：10-15.

[2]徐春燕.火災探測技術的發展及其應用[J].鞍鋼技術，2000（09）：60-62.

[3]花鐵森.消防報警產品和系統的技術現狀與市場[J].安防科技，2003（06）：4-12.

[4]祁勇.火災自動探測技術的發展和今后的方向[J].消防技術與產品信息，2002（04）：3-4.

[5]謝磊.基于ZigBee的倉庫數據采集傳輸管理系統研究[D].西安：西安工業大學[碩士學位論文]，2011.

[6]李志華.基于無線傳感器網絡的火災預警系統設計[D].汕頭：汕頭大學[碩士學位論文]，2009.

[7]顏學義.基于ZigBee的智能火災報警系統[D].長沙：國防科學技術大學[碩士學位論文]，2008.

[8]吳起，蔣軍成.基于BP神經網絡技術的實驗數據分析處理[J].中國安全科學報，2006，16（01）：39-43.

[9]田亞.基于ZigBee無線傳感器網絡系統設計和實現[D].上海：同濟大學[碩士學位論文]，2007.

作者簡介

李慶華（1979-），男，湖南省郴州市人。現為東莞市同門電子科技有限公司高級電工。研究方向為電路設計與開發。

第3篇：森林防火監控解決方案范文

關鍵詞：信息化建設；核心業務；統一的平臺；數字林業

中圖分類號：G202 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）08-0172-04

1.引言

自然保護區管理信息化是一個以信息化基礎設施建設為保證，利用信息技術深度開發及整合自然保護區管理信息資源，實現自然保護區信息資源的共享和良性互動，并結合現代自然保護區管理理論，通過各類直觀、便捷、智能的應用，提高自然保護區管理的效率和水平，逐步應用信息技術改造原有自然保護區管理體制的過程。

“象頭山國家級自然保護區管理信息化建設”項目的提出是響應國家“數字林業”戰略與“數字保護區”建設的重要體現，是現代保護區管理的重要手段，也是保護區發展大趨勢的必然產物，更是保護區事業發展對管理工作提出更高要求的必然結果。保護區信息化管理的完善可以有效降低保護區信息業務需求成本；有利于個各業務職能部門的協作，提高工作效率；有利于為各級領導提高決策水平。

2.象頭山保護區概況

象頭山自然保護區位于惠州市北部，總面積10696.9 hm2，是北回歸線上難得的一片綠洲。隨著國家、省市對保護區投入的加大，以及人大議案的實施，保護區硬件建設得到了逐步完善，保護能力得到了極大程度的提升。近年來，象頭山保護區開展了多種多樣的生物多樣性調查和科學考察，積累了大量的資料；保護區根據業務應用的需要完成了服務器、網絡交換機等信息化基礎環境建設；并開發了信息門戶網站等應用系統，為“信息化管理平臺”打下了良好的基礎。

自2011年起，象頭山保護區開始實施信息化管理平臺的建設，初步建成了以保護區核心業務為依據，采用地理信息系統（GIS）、遙感系統（RS）和全球定位系統（GPS）等信息技術，結合保護區管理特點與專業知識，建立了保護區各類資源數據信息化管理、統計分析、視頻、防火監控與監測分析為主要目標的，互通、高效、集成、一體化的信息化保護區管理系統，加快了保護區管理與服務工作的信息化進程，實現了保護區管理工作的網絡化、可視化、信息共享化，提高了現代化管理水平。

3.象頭山保護區信息化建設的架構

象頭山保護區信息化建設的總體架構是以數據中心為基礎，通過數據信息交互服務，將各類數據轉換成有價值的業務與系統信息，通過合約接口，為信息化平臺的各個應用層提供信息服務；同時數據中心還為智能巡護移動采集系統、樣地數據采集系統等移動終端設備提供數據整合服務并傳送到信息化平臺；最終信息化平臺的內容通過PC、瀏覽器、平板、手機等各種設備來展示，為用戶提供便利。

4.信息化建設的主要內容

4.1硬件平臺與運行環境、數據庫建設

（1）搭建軟硬件環境，如網絡設備、服務器設備、數據庫系統、工作電腦、監控中心裝修、辦公附件等設施。

（2）對保護區現有積累的資料與數據進行整理、數字化，并建立集衛星影像數據、基礎地理數據、保護區專題數據等為一體的空間數據庫。

4.2信息化平臺建設

建設以地理信息系統（GIS）為基礎應用的集保護區資源管理、巡護監測管理、生態監測管理、科研監測管理、辦公管理等為主要應用的子系統管理。

（1）地理信息子系統是保護區信息管理的基礎應用，由二、三維地理信息系統組成，它通過空間分析技術，將保護區地理位置、森林資源直觀、便捷地集成，有利于高效管理信息資源，為決策支持提供數據支撐。

（2）資源管理子系統是保護區的數據基礎，主要對保護區森林資源、保護動植物等數據進行匯總、分析，并通過圖表的方式直觀的進行展示；同時還可展示一些保護區專題用圖，做到數據資源共享。

（3）巡護監測子系統通過實時獲取巡護數據，對巡護人員及車輛進行實時監控與定位，提供巡護工作中的運行軌跡、巡護狀態查看，以及巡護工作質量的分析。并結合地理信息系統實時展示護林員的巡護路線、巡護計劃、巡護事件等，可有效提高保護區對巡護管理工作的效率。

（4）生態監測子系統是保護區信息化建設的數據基礎.也是最為直觀的展現。主要是通過網絡（有線、無線）將保護區建設的視頻監測點、樣地調查點、防火監測點、氣象監測點、紅外相機監測點等地的監測數據傳輸到數據中心，與平臺系統數據對接，以地理信息系統為基礎進行采集資源的整理、統計與分析，可以有效的展示保護區信息化監測的成果。

（5）科研監測子系統主要用于對保護區科研活動情況的展示，能直觀的反應保護區的科研水平。如保護區動植物標本展示，主要將保護區日常制作的蠟葉標本通過電子標本的形式保存；保護區科研項目情況的展示，主要是體現保護區科研項目的進展情況以及取得的成果匯報等等。

（6）辦公管理子系統主要實現保護區日常辦公的電子化功能，包括保護區辦公、車輛使用、物品使用、文檔管理、公章使用等無紙化管理，可有效的提高保護區日常辦公效率。

（7）系統設置子系統包括部門管理、用戶管理、角色管理、權限管理、系統日志管理、參數維護等后臺設置功能，方便日常系統平臺維護。

4.3信息化平臺硬件建設

（1）根據象頭山保護區的地形特點，在保護區核心區周邊建設視頻監控系統，搭建數字無線傳輸方式的通訊網絡，將視頻信號傳輸至管理監控中心。

（2）建設保護區常規地面氣象站，并完成相關儀器設備安裝與調試。

（3）建設保護區在線巡護系統，實時保護區巡護監測任務，指導護林員開展巡護工作，提高管護監測水平。

（4）建設森林防火專用報警監測視頻裝置，利用紅外熱像儀和高清可見光攝像機對野外火源和煙氣進行熱成像分析，并與地理信息系統及視頻監測管理系統相結合，提供煙霧及火焰識別，實時報警信息，并將位置信息以短信的形式傳送至保護區相關人員。

5.數字化建設的成果及發展趨勢

通過數字化工程的建設，象頭山保護區已建立起完善的地理信息數據庫；保護區資源管理信息取得了更直觀的展示效果；建立起對內各業務部門的協同作業；建立起覆蓋保護區70%以上范圍的防火視頻監測點；完善了保護區巡護管理系統；擴大了保護區樣地監測的范圍；匯總了保護區科研建設的成果；保護區的數字化管理逐漸步入正軌。

象頭山保護區后期的數字化建設發展趨勢主要有：①嚴格遵守“全省自然保護區數字化平臺”的相關標準規范與建設機制，建立規范化的數字化體系建設；②按照廣東省自然保護區數據庫建設技術規范要求，為提供基礎數據與服務而建設全省統一的保護區數據體系，加快業務系統應用開發和信息共享；③在“自然保護區數字化平臺”統一平臺框架下，實現保護區業務應用基礎功能的共享，促進省、國家平臺和各保護區的和諧發展。

6.存在的難點與問題

（1）由于沒有統一的規劃標準做指導，前期對數字化的定位不夠清晰，對平臺內容的需求不太明確，實施方案缺乏論證，前期的規劃方向存在一定的缺陷。數字化建設是一項持續的工作，永遠都是在進行中，而沒有真正完成的時候，所以對于它的建設步伐值得好好地研究一下。

（2）自然保護區的建設環境非常復雜，對平臺的穩定性有著較大的影響。數字化平臺的建設牽涉到很多方面，如：硬件、軟件、數據、工程實施等多個方面；而自然保護區的環境受地形、氣象、雷電、電源不穩定等環境影響較大，導致設備使用不穩定、壽命短、維護困難的情況較多；同時數字化平臺建設由于剛起步，缺乏建設和管理經驗。因此，目前數字平臺的穩定性還有待提高，功能有待完善。

（3）數字化建設的標準還未統一，考核與評價機制不健全。由于數字化制度建設之后的管理和技術規范缺乏，很難達到各方都滿意的效果。數字化的后續運營缺乏主觀能動性，沒有長效的數字化能力與使用的考評機制，使用的普及度不高。

（4）后期維護難。由于數字化平臺涉及面比較廣，不僅需要先進的數字化技術人員，而且還需要熟知各工程方面的安裝人員來維護，更需要對保護區管理有一定了解的人員，因此對于它的維護存在一定的難度。

（5）保護區人員一時難以接受信息化的東西，平臺應用普及度不高。

7.解決方案

針對上述難點和問題，可制定如下解決方案。

（1）由國家林業局統一領導、統籌規劃全國保護區信息化建設的工作，強化頂層設計，實行統一標準，防止出現自成體系、重復建設和低水平應用等問題，為資源整合和協同作業打下基礎。信息化建設中基礎性、公共性的項目，由國家林業局統籌資金安排，統一研發，為全國林業系統信息資源整合、共享提供保障。對地方個性化的信息化系統，由各地信息化主管部門依據統一規劃與標準，分別負責建設實施。

（2）以保護區業務需求為主導，以應用和服務為重點，不片面追求高精尖技術，應該以保護區實際情況及需求開展信息化建設。

（3）選擇條件比較成熟的省份和單位先行試點示范，取得經驗后，逐步實行推廣應用。通過試點示范，探索科學的技術路線，積累經驗，指導全國，少走彎路，減少風險，提高效率。

（4）加強保護區信息化業務培訓，指定專人負責跟進項目的進展以及日常的維護，提升保護區信息化應用的整體水平。

（5）將保護區的日常辦公業務逐步遷移到信息化平臺中來，有效的提升平臺的使用率。

8.結語

第4篇：森林防火監控解決方案范文

概述

無線流媒體網絡多媒體監控管理平臺集無線通信、流媒體、視頻處理、計算機網絡和自動化技術于一身，是視頻、音頻、數據和圖示一體化的解決方案，兼備網絡視頻。

監控、視頻會議、視頻直播等功能，具有超大規模組網能力，為無線監控系統在公安行業的應用提供了技術保障，為各種突發事件和應急事件提供良好準備，使車載監控、公共交通工具（公共汽車、地鐵、長途汽車等）等難度較大的監控成為可能。無線網絡、流媒體業務主要面向GPRS/EDGE、CDMA、3G等提供較高帶寬（100kbit/s以上）的無線分組網絡。3G網絡空中接口帶寬的增加為流媒體業務的開展提供良好基礎，結合無線系統不受時間、地點限制的特點，使移動流媒體業務更具吸引力。視頻編碼器和自適應高性能流媒體服務器設備使得圖像清晰度達到Full D1（DVD）效果，實時性好，方便使用，可直接通過Web方式進行遠程監控和遠程管理，為用戶提供靈活的監控畫面選擇、電子地圖使用，充分利用防火墻/VPN、加密、權限管理、安全認證，實時時鐘等技術，保證監控系統和錄像資料不被越權使用和破壞。

在城市安防聯網系統中，由于前端設備及主干網絡帶寬的限制，海量用戶并發訪問視頻資源時極易產生網絡擁塞。在大規模聯網監控系統中采用流媒體分發技術，依靠分布式流媒體服務器集群可實現音/視頻流的分層轉發，從根本上避免大規模并發流量產生的網絡瓶頸；單臺流媒體服務器的帶寬在100M～1000M左右，可以滿足千路用戶的點播請求（以每路384kbps計算）。這樣前端設備只需發送一份數據到流媒體服務器上，再由流媒體服務器進行緩沖轉發，客戶端則統一連接到流媒體服務器獲取視頻數據，真正實現多路用戶的并發訪問，節省了前端設備寶貴的帶寬。雖然流媒體服務器是分布式管理的，但對所有用戶的授權是集中式管理的，從而保證了服務的連續性和業務數據的安全性。

相關技術

CDMA無線流媒體監控系統是集流媒體編解碼、嵌入式及CDMA1X網絡通信技術等高新技術的整合產品，融合了傳統監控、無線網絡、動態跟蹤、手機點播等技術，為各種復雜環境、重要區域或遠程地點的日常、應急監視和控制提供卓越的監控應用。

1.流媒體編解碼技術

隨著數字視頻編解碼技術、嵌入式視頻服務器及網絡技術的發展，網絡視頻監控系統正迅速從傳統的基于有線電視技術的模擬視頻監控系統向基于IP技術的數字視頻監控系統方向發展，數字監控已在某些領域取代原有的模擬監控。基于IP技術的數字視頻監控系統采用數字編碼壓縮技術（MPEG4、H.264 或M-jpg2000）、數字視頻壓縮技術將模擬視頻信號、數據信號或語音進行編碼，壓縮并打成IP包，通過有線或者無線IP網絡把視頻信息以數字化形式進行傳輸。只要是網絡可到達地方就一定可實現視頻監控和記錄，用戶可在安裝有專用解壓縮軟件的計算機、掌上電腦（PDA）、手機或電視墻、大屏幕上觀看瀏覽，控制遠程實時視頻圖像，并結合實時錄像報警聯動、數據傳輸、語音對講等，這種監控可與很多其它系統進行完美的結合。

壓縮技術就是將數據中冗余信息去掉（去除數據之間相關性），壓縮技術包含幀內圖像數據壓縮技術、幀間圖像數據壓縮技術和熵編碼壓縮技術。 MPEG-4系統設計過于復雜，使MPEG-4難以完全實現并兼容，加上高昂的專利費，很難在視頻會議、可視電話等領域實現。用H.264（MPEG- 4/part10）視頻壓縮標準，壓縮比極高、圖像質量好、信道適應性更好、碼流更低。H.264的設計簡潔，使它比MPEG-4更容易推廣，更容易在視頻會議、視頻電話中實現，更容易實現互連互通，可簡便地和G.729等低比特率語音壓縮組成一個完整的系統。

2.嵌入式視頻Web服務器技術

嵌入式視頻服務器的網絡 化數字視頻監控為業界公認最穩定、最有效的系統，由嵌入式處理器、硬件設備、嵌入式操作系統及特定應用程序等組成，是集軟硬件于一體的獨立工作“器件”。嵌入式操作系統是實時的，是一種支持嵌入式系統應用的操作軟件，它是嵌入式網絡計算機視頻室極為重要的組成部分，包括與硬件相關的底層驅動軟件、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器等，具有通用操作系統的基本特點。

嵌入式視頻Web服務器原理：用嵌入式實時多任務操作系統。攝像機送來的視頻信號數字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到內置Web服務器，用戶可直接用瀏覽器觀看Web服務器上攝像機圖像，授權用戶可控制攝像機、云臺、鏡頭的動作或對系統配置。由于把視頻壓縮和Web功能集中到一個體積很小的設備內，省掉復雜電纜，安裝又方便（一個IP地址），用戶無需安裝任何硬件設備，僅用瀏覽器即可觀看。

嵌入式系統應具有的特點是：

（1）高可靠性。在惡劣的環境或突然斷電的情況下，要求系統仍然能夠正常工作；許多嵌入式應用要求實時處理能力，這就要求嵌入式操作系統具有實時處理能力；嵌入式系統中的軟件代碼要求高質量、高可靠性，一般都固化在只讀存儲器中或閃存中，也就是說軟件要求固態化存儲，而不是存儲在磁盤等載體中。

（2）體積小。不具備像硬盤那樣大容量存儲介質，大多用閃存作存儲介質，結構緊湊，體積微小。

3.CDMA1X無線網絡通信技術

CDMA1X是聯通在優化CDMA網絡中推出的第2.75代數據傳輸通信技術，CDMA1X在傳遞速率、功能方面較GPRS具有優勢，可取代過去傳統有線MODEM、X.25、數傳電臺、短信等方式。為確保視頻壓縮文件穩定傳輸需有足夠的網絡帶寬，不同視頻壓縮文件對網絡帶寬要求不同，為達到更好視頻質量，網絡帶寬就更重要。CDMA1X理論速率153.6kbps，實際速率80kbps，超過有線電話撥號上網的56kbps，是平均30kbps～40kbps的GPRS數據傳輸的2-3倍，用MPEG-4格式可穩定可靠地傳輸數字視頻流。

組網特點

1.無線流媒體監控具有傳輸速率高、實時性強、傳輸距離遠、低時延（對視頻應用非常關鍵）和設備成本低的特點。可提供高效和經濟的視頻傳輸解決方案。寬帶無線接入設備提供11Mbps/54Mbps的高網絡帶寬，可將不同地點現場視頻信息通過無線通信手段實時傳送到監控中心，支持采用 H.263/MPEG-1/2/4等格式的數字視頻流穩定可靠地持續傳輸，最遠傳輸距離可以達到50km以上，并且不受山川、河流、橋梁、道路等復雜地形限制。

2.組網靈活，可擴展性好。由于沒有線纜限制，擴充性強，可靈活方便地進行安裝布署；維護費用低，一次性投資無運營費用，工程建設周期短；保護用戶已有投資，即使用戶需搬遷辦公地點，只需把無線設備搬遷至新地點安裝即可。

3.系統功能強大、靈活，全數字化錄像便于保存和檢索。根據監控中心存儲空間大小。圖像采集尺寸、質量和頻率，可記錄長達幾小時到幾個月的錄像數據，實現網絡化異地存儲。用戶可對記錄下來的錄像數據進行播放、定位及快放、慢放等。

4.高可靠性，保證不間斷視頻監控。抗射頻干擾性能強，接收靈敏度理想，寬范圍天線能提供強大、可靠的無線傳輸；安全性較高，無線網絡有ESSID、MAC地址過濾及Web加密等安全措施與視頻系統管理結合多重加密手段，安全性等同于有線。

5.地域的遠程實時監控。遵循全球統一的技術標準和通信協議TCP/IP，因特網傳輸多媒體信息，視頻傳輸依賴的通信網絡包括LAN/WAN、ISDN、DDN、ATM、PSTN等。

6.移動性。無線局域網設置允許用戶在任何時間、任何地點訪問網絡數據，不需要指定明確的訪問地點，因此用戶可在網絡中漫游。

系統組成

1.視頻圖像采集點

在公安警車安裝監控攝像機（彩色或黑白、固定或活動云臺、定焦或變焦）、CDMA視頻數據處理終端（視頻編解碼器）和軟件系統。監控攝像機采集突發事件視頻信號，云臺由控制中心計算機控制，可對攝像機進行水平360°、垂直90°及變焦控制。視頻編解碼器負責把攝像機的模擬視頻信號轉變成數字信號，同時進行壓縮，另外也傳輸控制信號，視頻編解碼器內置10/100M網卡，通過網線連接到無線設備上，編碼壓縮處理后的監控信息通過無線網絡匯集到監控管理中心，監控中心能看到現場實時圖像信息，監控人員通過監控中心局域網或Internet遠程實時瀏覽視頻圖像，遙控云臺。為充分保證每個監控點帶寬，用MPEG4編碼標準，帶寬占用較低，并可實現圖像優質傳輸和存儲，且傳輸距離較遠。

2.CDMA無線網絡

通過CDMA1X IP路由器用點對多點方式覆蓋城市無線寬帶網絡，在點安裝CDMA1X IP路由器（以太網接口）。具有傳輸距離遠、低時延（對視頻應用非常關鍵）和設備成本低特點，提供高效和經濟的視頻傳輸方案。

3.控制中心

由視頻編解碼器、電視墻、監控服務器、硬盤錄像機、監控PC/PDA/CDMA手機等組成，可完成現場圖像接收與顯示、錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。用H.264編解碼技術和針對CDMA1X等無線信道的動態自適應傳輸算法和準可靠傳輸糾錯技術、自適應門限非線性濾波降噪技術和基于運動目標分析的邊緣鋸齒抑制算法，使CDMA1X視頻服務器平均延時小于3s，最高支持D1分辨率，多通道CIF幀率最高可達25幀/秒（PAL制）；視頻編解碼器對經CDMA1X無線網絡傳送來的前端監控點攝像機采集的視頻信號進行編解碼處理，傳到監控中心視頻監控服務器上，再經交換機通過內部局域網傳至各個相關部門或人員的客戶端。

用戶可通過監控中心云臺控制設備控制現場任意點的云臺，鏡頭的光圈、焦距、變倍，云臺的上、下、左、右，自動控制遠端電源、攝像機開關等。現場傳回視頻圖像轉化為數字信號存儲在硬盤錄像機，可快捷實現資料存儲、更新、查詢、備份等為執法提供依據。

應用范圍

CDMA無線流媒體監控系統具有獨特的移動性、易操作性，可在很多行業里應用。

1.運動物體內視頻監控

車載視頻監控系統適用于公安警車、金融運鈔車、消防車、貨運車、長途客車、城管監察車、應急搶險車等，在重要車輛（運鈔車，油罐車，物資車等）安裝監控裝置，可了解運輸途中上下車人員和貨物在車內搬運情況，防止被盜搶，及時了解現場情況做出應急處理。巡邏人員無需架傳輸線路，攝像裝置即可將現場圖像拍攝并傳送到單位進行反饋。

2.有線網絡無法到達的地方

如公安偵查臨時布防、環境監測、部隊野戰訓練、森林防火、石油開采、石油輸油管線、物流、運輸船、長途車、火車、防洪搶險、電力高壓線路、高速公路、施工現場視頻監控管理等，如架設在高速公路上監控超高、超速車輛，架設在輸油管線上監控偷漏油事件，架設在堤壩上觀測水流和高度，架設在煤礦了解開工狀況和煤礦安全生產，架設在旅游景點危險地段了解事故現場等。

3.人員無法接近的場所

易燃易爆場所、烈性疾病傳染區、生化武器危險區等。

第5篇：森林防火監控解決方案范文

關鍵詞：無人機巡檢 中繼鏈路 任務吊艙 三維地面站軟件

中圖分類號：TM75 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0026-02

傳統的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，特別是對山區和跨越江河的輸電線路的巡檢，以及在冰災、水災、地震、滑坡等災情下巡線檢查，所花時間長、人力成本高、難度大、風險高。近年來，為減輕人工巡視的負擔，提高巡檢工作效率和電網可靠性，無人機在電網輸電線路巡檢中的應用日益廣泛[1-6]。

目前國家電網多家單位先后研發了各自的電網巡視專用飛行巡檢系統，然而這些系統大多基于中小型無人機平臺，系統存在航程短、載荷低、清晰度不足、抗風能力弱、自動化程度低等缺陷，在復雜地形氣候環境下難以展開實用化應用。為此，該文重點從適用于復雜環境，提高巡視距離、巡檢精細化和安全性入手，結合輸電線路巡檢、航空、飛行自動控制、通信、地理信息、圖像識別和處理技術等多項技術，研發了一套大型無人機輸電線路巡檢系統。

1 系統設計原則

根據應用需求以及更遠、更精、更安全的技術要求，系統設計應能夠實現在中繼數據鏈支持下30 km以上超視距飛行巡檢；在70 m外自主跟蹤導線，清晰識別3 mm銷釘級設備缺陷；具有應對各種復雜環境的飛行安全控制技術和保護策略；避障系統能夠在30～100 m范圍內探測厘米級設備或障礙物能力，實現各種復雜環境下自主避讓障礙物安全飛行。同時，為豐富系統功能，提高系統的實用性和智能性，系統應該能夠實現無人機系統全自主盲飛、任務吊艙系統全自主執行拍攝任務、自主起降、精確規劃三維航路、智能化評估診斷電網設備健康狀況和故障情況等多項實用化功能。

按照設計原則，將大型無人機電網巡檢系統設計分為無人機系統、中繼數據鏈系統、任務吊艙系統、三維地面站測控導航系統、飛行避障系統、缺陷故障智能診斷系統等六個分系統。

2 大型無人機在電網巡檢中的系統設計

2.1 無人機分系統

無人機分系統是飛行的主體平臺，主要提供飛行能力和裝載的功能。為滿足遠距離、長航時的飛行，并具有足夠的載荷能力，本系統選用Z-5大型無人機作為飛行平臺。

大型Z-5無人機與中型Z-3無人機技術參數對比如表1所示。

為了使無人機的飛行控制能力能夠應對山區、丘陵、河流等復雜氣候地形環境，無人機配套飛控系統具備飛行安全控制技術，可全自主盲飛、自主起降、具備一鍵返航、低油量返航、失控返航等多種安全歸航保護措施。

2.2 中繼數據鏈分系統

為解決山峰阻擋、多徑折射衰弱和輸電線路強電磁干擾等帶來的通訊問題，有效拓寬無人機復雜地形巡線飛行的測控通信范圍，本系統設計采用中繼轉發模式的解決方案。中繼數據鏈系統采用地面光/電混合中繼和空中中繼兩種模式，并結合具體使用情況選擇。

數據鏈采用L頻段作為通信頻段，上行控制信號和下行圖像與遙測信號均有120 MHz的總帶寬。每個方向至少能夠涵蓋10個數據通信帶寬，頻點之間不會存在相互的干擾；能夠實現靈活切換，降低外場頻點干擾，確保無線鏈路的正常通信功能；數據鏈時延低，標清圖像傳輸延遲不大于260 ms，高清圖像傳輸延遲不大于300 ms，遙控傳輸延遲不大于130 ms，保證了數據鏈路的可靠通訊（見圖1）。

2.3 任務吊艙分系統

任務吊艙系統包括可見光攝像機、紅外熱像儀、紫外成像儀、高分辨率照相機、穩定控制系統、圖像跟蹤系統等（見圖2）。

可見光照相機/攝像機所獲圖像可檢測是否存在物理缺陷，導線是否斷股、線路是否有明顯異物、絕緣子是否破損、防震錘否異常等缺陷；紅外圖像可檢測設備是否存在熱缺陷：接頭、線夾、耐張管、接續管等；紫外圖譜可檢查由于連接不良、絕緣子內部缺陷等引起的電暈放電[7]。

穩定平臺的精度是系統的重要技術指標。穩定控制系統利用高精度陀螺儀隔離吊艙平臺的擾動，具備水平和垂直兩種大角度自動掃描方式，可以解決吊艙抖動及視場角受限造成圖像采集不清晰、不全面的難題。

圖像跟蹤系統根據高壓電線的線狀目標特點，運用智能的跟蹤算法，可以實現復雜背景下的線狀目標檢出和輸電線路自主跟蹤；通過接受到飛機平臺的載機和桿塔的GPS信息，可在無人機飛出測控范圍后，全自主跟蹤導線并瞄準桿塔拍照；吊艙設計桿塔凝視功能，通過綜合計算得到跟蹤輸電線的方位角，送給穩定跟蹤控制系統，使無人機偏離理論航向的情況下對前方桿塔進行凝視對準（見表2）。

2.4 三維地面站測控導航分系統

三維地面測控導航系統通過加載地理數據、三維電網數據開發與無人機結合應用系統，實現無人機全程自主飛行和實時狀態監測，大幅提高無人機飛行精度和安全性。

系統設計三維航線的智能化規劃功能，可實現與中繼設備、中繼飛機、飛控系統、缺陷診斷系統的數據通訊，為無人機在在電力線路巡檢和大范圍防災減災應用提供基礎數據支撐。

2.5 飛行避障分系統

無人機避障系統基于毫米波高分辨率雷達探測技術[8]，包括機載信號采集模塊及設置控系統內的機載避障分析模塊，構建了無人機超低空飛行障礙預警與規避支撐理論和實用化系統。

系統可在前視半球面70 m內探測出26 mm直徑的導線，實現智能避讓輸電導線、樹木等障礙物，保證了無人機在復雜地形條件下與電力線路及其它障礙物的安全距離保持，同時能夠為無人機飛行控制系統在飛行狀態下提供實時預警和避障的安全保障。

2.6 缺陷故障智能診斷分系統

系統采用了算機技術、網絡通信技術、圖像處理、模式識別技術和數據融合技術等多種技術，通過對無人機巡檢獲取的線路設備多傳感器視頻及圖像數據進行處理，建立高壓線路缺陷特征數據圖庫[9]；應用圖像識別技術和數據融合技術對線路設備缺陷進行自動輔助檢測診斷和評估。

3 實例應用

2012年4月至今，國網福建省電力有限公司福州供電公司無人機飛行團隊先后在500 kV福東線、220 kV閩建線等11條線路上進行無人機巡檢飛行，租用福州市閩侯竹歧鎮竹岐民用機場作為飛行保障基地和主要起降場地。巡檢飛行期間，共巡檢飛行78 h，飛行68架次，巡檢797多公里，發現隱患故障95處。

通過實際飛行演練，無人機巡檢系統逐步建立了在山區、高溫條件下，無人直升機的小速度帶懸停巡線飛行模式，建立了空中中繼、雙機同空飛行作業流程，充分驗證了該套系統的可行性和合理性。

4 結語

大型無人機巡檢系統，以Z-5大型無人直升機為飛行平臺，搭載中繼數據鏈系統、任務吊艙系統、三維地面站測控導航系統、飛行避障系統、缺陷故障智能診斷系統，具有不受地形環境限制的優勢，可實現電網線路巡視、設備巡查和災情監控的一體化管理，實現山區等復雜氣候地形環境下遠距離、長航時輸電線路巡檢和防災減災應用，提升電力系統防災減災和線路運行管理水平。在無人機電力巡檢應用中，大型無人機巡檢系統在復雜環境下遠距離、長航時的應用需求中，具有很大的實用化應用前景。同時，通過無人機在電力巡檢系統的研究應用，也推動了民用無人機在石油管線巡查、森林防火、勘測測繪等領域的發展，推動了國內無人機、數據鏈、光電偵察吊艙等高新技術的研發應用。

參考文獻

[1] 林韓，林朝輝，湯明文，等.電力輸電線路無人直升機巡視的應用[J].華東電力，2011，39（10）：1657-1660.

[2] 湯明文，戴禮豪，林朝輝，等.無人機在電力線路巡視中的應用[J].中國電力，46（3）：35-38.

[3] 李力，徐勛建，李波，等.架空線路無人機巡線技術探討[J].湖南電力，2012，32（1）：1-4.

[4] 于德明，武藝，陳方東，等.直升機在特高壓交流輸電線路巡視中的應用[J].電網技術，2010，34（2）：29-32.

[5] 厲秉強，王騫，王濱海，等.利用無人直升機巡檢輸電線路[J].山東電力技術，2010，172（1）：1-4.

[6] 陳曉兵，馬玉林，徐組艦.無人飛機輸電線路巡線技術探討[J].南方電網技術，2008，2（6）：56-61.

[7] 牛姣蕾，林世忠，陳國強.圖像融合與拼接算法在無人機電力巡檢系統中的應用[J].電光與控制，2014（3）：88-91.