森林防火综合管理指挥系统解决方案书.docx
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森林防火综合管理指挥系统解决方案书
森林防火综合管理指挥系统
解决方案书
先华通信技术有限公司
二〇二〇年四月
第一章前言
森林资源是国家的重要资源财富，有着调治生态、保持水土、改善环境的重要作用，世界各国都将森林的保护提高到生存的高度来认识，我国由于人口众多、耕地少，特别是近些年的大面积开发，造成一定的环境破坏，威胁到国际的可持续发展战略，为此国家和各地政府都把森林保护和植树造林当做重要的政策贯彻执行。
综观历史，尽管人为的破坏很严重，但对森林造成最大破坏的莫过于火灾，森林火灾不仅烧毁森林植被，影响李牧生长和更新，破坏森林结构，危害生态平衡；它还烧毁林区设施，造成人民生命财产的重大损失。
如何严格预防、尽早发现和及时扑救森林火灾，快速准确地引导灭火人员到达现场，实现“打早、打小、打了”的要求，是森林防火部门急需解决的问题。
当今的时代是信息时代，信息时代的关键是信息技术，信息处理是信息技术的关键，信息是信息处理的基础。
加强信息的规范、采集、处理、共享和实时传输，各部门协同工作、提高工作效率，以适应信息时代的要求，更好地位森林防火服务是本系统设计的依据。
森林防火综合管理指挥系统以先进的计算机、网络、通讯、GPS定位、管理信息系统、地理信息系统技术为手段，建立能满足各级森林防火指挥中心日常工作、值班管理、指挥和监控调度的完整系统，实现信息资源化、传输网络化、决策科学化、指挥快速化、调度实时化。
本系统拟由三个子系统构成：
森林防火管理信息子系统；森林防火地利信息子系统；火场跟踪调度子系统。
1.1森林防火管理信息子系统
1、设计目标：
使用广域网技术，将各级森林防火指挥中心信息组合在一起，采用一系列开放标准，实现各部门之间的信息交流及数据共享，进行信息查询、信息统计、信息分析，及时、准确、全面地完成信息交流与发布，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理信息网络，为领导决策和机关办公提供服务，实现低成本高效率是本子系统的主要涉及目标。
2、主要信息：
本系统所包含的信息主要有：
最新信息、文献管理、报表管理、值班调度、林火监测、活在档案等防火工作的业务信息及针对政府部门日常工作的办公信息，同时根据当前地理信息发展森林防火的需要，建立网络环境下的地理信息应用和发布平台，使用户特别是移动用户方便的通过网络使用和下载地理信息。
根据森林防火和扑火作战的需要，可将火场信息（如：
火场图片、图像）通过网络传输到指挥中心，也可以建立快速的林火态势和指挥传输通道，以便各级指挥中心上传下达林火态势和领导决策等信息。
3、关键技术：
本子系统所要实现的关键技术主要由三个方面：
一是信息的标准化和规范化，将各种有关信息通过综合、分类、分级进行编码，建立规范的防火信息体系结构。
二是信息数据的管理和查询统计，建立防火信息数据库（如森林火灾档案数据库），通过网络实现信息的浏览、查询、统计以及信息的交换管理。
三是WebGIS（基于浏览器的地理信息系统）技术的实现，建立地理信息数据库和地理信息网络服务组件，设计地理信息浏览、查询、发布的数据传输模式。
1.2森林防火地理信息子系统
1、设计目标：
地理信息是森林防火和扑火指挥的基础信息，对森林火灾的预测和火灾发生地的时机地理环境的分析，起到辅助指挥员决策的作用。
地理信息、资源信息管理和防火指挥、热点信息查询、防火设施、防火队伍管理、防火预案的规划及应用，将提高森林火灾扑火指挥的科学技术水平，达到森林火灾预报预测、火灾快速定位、快速部署指挥、快速汇报、森林火灾损失评估和管理方便、准确、直观的要求。
2、主要信息：
多尺度地形信息、高分辨率影响信息、森林分类（林相）信息是地理信息的核心；防火设施、扑火队伍、防火预案是辅助防火和扑火指挥的专题信息；动态热点火情是快速发现和快速定位火情的依据。
3、关键技术：
本子系统所要实现的关键技术主要有四个方面：
一是多尺度地理信息的综合管理和应用，将多种类、多比例尺、多数据源、大范围的地理信息通过空间信息系统处理技术综合管理、查询、分析和应用；二是模拟三维地形的电子沙盘的生成和表现；三是防火专题信息的管理及其与地理信息综合应用；四是指挥作业的防火标号的建立，火情态势标绘工具的设计及火情态势的标准化和规范化。
1.3火场跟踪和指挥调度子系统
1、设计目标：
本子系统是将GPS全球定位技术、地理信息技术、通讯传输技术相结合，通过电子地图显示、实时GSP定位接收、数字通讯手段，将当前的定位信息以图标的方式在移动计算机图形窗口内显示并标注移动轨迹，达到自主导航目的，同时将定位信息通过通讯手段和管理信息系统传输到指挥中心，指挥中心进行火场跟踪，并能传输请示和命令信息，实现实时指挥和调度。
2、主要信息：
GPS定位信息是实现自主定位和火场跟踪的主要信息；请示、命令文字信息是实现实施指挥的信息；静态或动态现场图像是掌握火灾现场实际情况的真实反映。
3、关键技术：
子系统所要实现的关键技术主要有三个方面：
一是将无线模拟信号转成数字信号及将数字信号转为模拟信号的模块设计；二是导航模式设计；三是监控模式设计。
1.4各子系统之间关系
各子系统之间既相对独立，又相互联系，他们的关系如下：
1、森林防火管理信息子系统与森林防火地理信息子系统关系：
森林防火管理信息子系统是独立运行的子系统，在指挥中心建立各类信息数据并提供服务的基础上，各合法用户通过网络浏览器进行文献提交、报表提交并汇总、值班管理、收发邮件、日常办公以及查询、浏览或下载、上传信息（如下载一个地域的全部或部分地理信息数据），并对各种信息进行汇总、分析、生产、管理各种专题数据库（如火灾数据等）。
而森林防火地理信息子系统也是一套独立运行的子系统，在指挥中心主要用于地理信息的显示、查询、分析，热点信息的快速显示处理，三维电子沙盘的生成和实地观察，专题信息的图上定位显示，火情态势的制作以及扑火指挥的标绘、森林火灾预测预报、森林火灾损失评估等。
地理信息系统运行在指挥控制中心，需要地理信息、防火专题信息的支持，而地理信息、防火专题信息通过数据库管理，同时服务于防火信息管理系统，即：
防火信息管理系统与防火地理信息系统共用数据库服务器中的信息；防火地理信息系统采用客户/服务器（C/S）体系结构，不负责信息的接受与发布，而火情态势和领导指挥决心需要快速的传输到分指挥中心并进行有效管理，必须建立快速的通讯通道，而防火管理信息系统采用浏览器/服务器（B/S）体系结构，使用广域网技术建立多个用户的网络通信联系，在防火管理信息系统中设计地理信息的管理和发布功能，将地理信息系统中需在网络上接受和发布的信息纳入数据库，并实现信息管理系统对这些信息的管理、维护、发布、下载、上传等功能。
2、森林防火管理信息子系统与火场跟踪和指挥调度子系统关系：
森林防火管理信息子系统管理并从网上发布地理信息，而且能从浏览端下载地理信息。
火场跟踪和指挥调度子系统中的自主导航模块需要地理信息的支持，自主导航系统所配置设备有四种选择，一种选择：
便携式计算机加GSP定位设备加通讯设备，在便携式计算机上安装自主导航系统和地理数据，通过GSP设备接受定位信息，实现自主导航和传输。
第二种选择是导航定位仪，导航定位仪实际上是加固型计算机加GSP定位设备加通讯设备的集成，同样需要自主导航软件和地理信息。
第三种选择是可以自行装载地图数据的GPS定位仪加通讯设备，GPS定位仪依据地理信息和软件实现自主导航。
第四种选择是不带地理信息的GSP定位仪和通讯设备，通过GSP显示定位坐标达到自主导航的目的。
前三种设备都需要地理信息，而自主导航由于实际情况无固定区域，只有在发生火灾时临时装载当地的地理信息，通过浏览器向指挥控制中心地理信息数据库申请和下载地理信息，并安装使用。
同时，从火场跟踪和指挥调度子系统采集的地理信息数据也要通过森林防火管理信息子系统传输到数据中，以供森林防火地理信息子系统使用。
3、森林防火地理信息子系统与火场跟踪和指挥调度子系统关系：
地理信息系统是火场跟踪和指挥调度子系统的基础，在指挥控制中心监控移动目标并指挥调度依赖于地理信息的可视化和通讯传输，将通过森林防火管理信息子系统传输到指挥中心的移动目标的定位信息以图标的方式实时在屏幕电子地图上动态显示，并记录轨迹信息、时间信息等，以便于信息的回放和查询。
通过对火情态势的分析，以文字或图形的方式传输指挥命令。
在自主导航模块中，地理信息同样作为导航的基础。
第二章系统结构
本系统从逻辑上采用三种体系结构，一种体系结构是浏览器/服务器（B/S）结构，一种是客户/服务器（C/S）体系结构，一种是单机体系结构，如下图所示：
B/S结构：
主要运行森林防火管理信息系统，建立森林防火信息数据库和提供服务的Web服务器，通过广域网与各浏览器端相连，由浏览端的浏览器查询、浏览提交各类信息。
C/S结构：
主要运行森林防火地理信息系统，建立地理信息数据库服务器，客户端运行地理信息系统软件，在局域网环境下，检索在数据库中存在的地理信息，同时根据需要，检索防火信息数据库服务器中的相关信息。
单机结构：
主要运行森林防火地理信息系统和自主导航系统，将地理信息、防火专题信息及相关的其他信息与地理信息系统同时运行在一台机器上（一般为便携式或专用导航设备），便于前指和基层单位移动使用。
第三章系统功能设计
3.1森林防火管理信息子系统
森林防火管理信息子系统主要完成林业防火部门在日常管理工作中的部分相关业务管理、地理信息管理、指挥信息管理功能，本系统包括：
最新信息、文献管理、报表管理、值班调度、林火监测、森林火灾档案管理、信息专递、日常办公、远程维护、系统维护、系统备份及强大的数据交换功能。
1、最新消息：
用户可以通过最新信息模块浏览各模块的最新信息，包括今日要闻、图像信息（如火场图片资料）、文献资料等，使主要领导和相关工作人员可以及时了解当前各种重要情况和问题。
2、文献管理：
用户可以通过浏览器直接将文献提交到Web服务器上，并为提交的文献设置共享级别，然后按照一定的命名规范，根据提交部门、文献类别等自动保存到指定目录和表中，供全体工作人员在日常工作中使用，可以大大提高文案工作效率。
3、调度管理：
调度管理模块具有年度报表汇总、森林火情调度、航空护林调度和日常值班调度等功能。
4、林火监测：
林火监测模块具有显示最新信息、卫星云图、热点反馈、气象预报、火险预报等功能。
5、森林火灾档案管理：
森林火灾档案管理模块通过对每场火灾的记录，建立森林火灾档案库，显示历史上的火灾数量，损失分布情况，重大火灾详细资料等，实现按属性或地域进行火灾的分类统计。
6、信息专递：
信息专递模块具有收件箱、发件箱、发邮件、垃圾箱、地址簿、通告板和发通告等功能，为系统内部的办公和日常信息交流提供服务。
7、日常办公：
日常办公模块具有日程安排、名片管理、个人资料管理等功能。
8、火情态势和指挥决心态势：
火情态势和指挥决心态势模块具有最新火情态势、最新指挥态势、态势提交、态势查询、单位浏览、类别浏览、态势下载等功能，为一线扑救队伍提供服务。
9、地理信息管理（WebGIS）：
地理信息是本系统的主要信息之一，该模块具有地理信息浏览、发布主页、并根据地理信息的分类，设计地理信息浏览、查询、计算、图形控制、下载等功能，它的功能实现，将使各级工作人员通过广域网的形式得到地理信息的帮助。
10、远程维护：
远程维护模块具有当前用户，查看访问日志、文献管理、报表管理、值班管理、监测管理和系统化等功能。
11、系统维护：
系统维护模块具有系统部门，用户的设置、文献种类的设置、系统管理员维护和系统备份等功能。
3.2防火地理信息系统功能设计
根据森林防火的要求，本系统模块组成包括在：
●地理图管理、显示、查询、控制模块；
●森林资源分布图管理、显示、查询、控制模块；
●三维电子沙盘生成、三维地形与TM正射影象图叠加、显示操作模块；
●防火符号库管理、火情态势标绘和推演模块；
●热点信息管理、图上快速定位显示、计算查询模块；
●防火设施和防火信息管理、定位显示、信息查询模块；
●航空护林模块；
●地形图、森林覆盖分面目图绘图输出模块；
●森林火灾预测预报模块；森林火灾损失评估模块。
1、地形图管理、显示、查询、控制模块：
该模块是在各比例尺矢量地形图数据安装的基础上，实现地形图的检索、符号化显示及显示控制、信息查询、图上量算等功能。
2、森林资源分类图管理、显示、查询、控制模块：
森林资源分类图是森林资源管理的主要数据资源之一，是防火信息系统中资源信息查询和火灾损害判别的基础。
该模块具有森林资源图管理、森林资源分类图检索、森林资源分类图显示、森林资源分类图操作、森林资源分类图量算、森林资源分类图查询、森林火险区划查询等功能。
3、TM正射影象图管理、显示、控制模块：
本系统采用的TM正射影象图是由5、4、3三个波段合成的接近自然色的假彩色图象、分辨率为30米，并进行了定位、几何纠正、拼接、裁剪、色彩均衡等处理。
该模块具有TM正射影象图管理、TM正射影象图检索、TM正射影象图显示、TM正射影象图操作、TM正射影象图量算等功能。
4、三维电子沙盘：
依据数字高程模型数据（DEM）、矢量地形数据、TM正射影象数据、计算生成有光影效果的正射或透视效果的三维电子沙盘、电子沙盘是常用的一种实地地形的模拟、其特点是逼真形象的实地地形的仿真，使对平面地形观察不习惯的用户更直观的观察地理解地形地貌。
该模块具有三维模型的生成、纹理叠加、三维电子沙盘的操作等功能。
5、热点信息管理、图上快速定位显示、计算查询模块：
根据卫星监测中心监测到并由管理信息系统发布的信息，快速检索显示数字地图，将热点以图标方式在电子地图上显示，并查询计算热点所在的行政区域。
该模块具有热点文件读取、林火计算、热点显示、自动标注、热点信息查询等功能。
6、防火符号库管理、火情态势标绘和推演模块：
态势标绘—--即在屏幕地图的基础上，标绘行动和过程的一种手段，其基本依托为防火符号库和屏幕地图。
本系统防火符号可根据用户要求设计，符号库还可以扩充、库存量设计为两万个符号。
屏幕地图可以是标准的矢量图、象素图、也可以是特种图。
该模块具有标号符号设、符号标绘、扑火过程模拟制作和扑火过程推演等功能。
7、防火专题信息管理、定位显示、信息查询、统计报表模块：
该模块具有防火专题数据库查询检索、信息显示、报表输出等功能。
8、航空护林模块：
航空护林模块是针对航空护林业务设计开发的该模块具有固定翼飞机巡护航管理、直升飞机飞行动态管理、直升飞机机降点管理、直升机加油站管理功能。
9、打印和绘图输出模块：
打印、输出是通过普通打印设备，将系统制作的各类表格打印输出，绘图输出是通过专业绘图设备将显示的地形图、资源专题图绘图输出。
10、森林火灾预测预报模块：
森林火灾预测预报模块与数据库相结合，调用相应地区天气实况和天气预报数据库、收集林区物候、可燃物特性数据，依据预报模型进行综合分析，得出森林火灾等级数据。
包括天气预报、火灾等级预报、火灾发生预报、火灾行为预报等功能。
11、森林火灾损失评估模块：
该模块将获取的火场边界信息与包含森林资源分布的地理信息复合，快速求取当前森林火灾的过火面积和过火林地面积，进行火灾当前损失的快速评估；在火灾扑灭后，对火灾造成的森林资源、人员、环境和其他直接、间接的损失和火灾的扑救费用进行估算，为救灾和恢复生产服务。
3.3火场跟踪和指挥调度子系统功能调计
本系统采用三级控制模式、充分考虑了扑火队伍的装备及其作战特点，可对扑火队伍单兵、单车、单机，实施动态监控，并能实现陆空一体化指挥，可极大地提高扑火队伍的快速机动能力的协同作战能力。
●信息调度功能
●扑火队伍跟踪定位功能
●火场图象处理传输功能
第四章系统配置
4.1指挥中心系统配置
指挥中心即是信息管理的中心，又是宏观指挥、监控调度中心。
在指挥控制中心建立基于TCP/IP协议的局域网，将指挥控制中心、领导办公室、各部门办公室、值班室等设备通过局域网连接在一起。
所需配置如下：
1、数据库服务器：
根据各指挥中心的实际情况配置，主要存储管理地理信息、林火信息、日常办公信息，通过数据库进行管理和存储，要求存储量大、内存大、性能稳定，在有条件的情况下可以设计双机工作，以保证数据服务器的安全性。
2、Web服务器：
主要处理各用户的信息服务。
3、通讯服务器：
主要负责接收通过无线或有线方式传输问题，在短波或超短波情况下，增加专用调制解调设备，将模拟信号转换为数字信号。
4、管理终端：
主要负责日常办公信息和地理信息、态势信息等查询、浏览、维护等工作。
5、指挥终端：
主要运行地理信息系统，制作态势信息并提交网上发布等。
6、监控调度终端：
主要监控火场态势、移动目标的实时动态，调度指挥兵力部署等。
7、可视电话：
主要实现两个目的:
一是指挥控制中心和分指挥中心的可视现场办公、研究情况。
二是传输森林火灾现场的动态或静态图像，提供指挥控制中心随时掌握火情和扑火情况。
8、领导和部门终端：
将领导和各智能部门的计算机通过局域网连接，共享数据库资源，随时查询、浏览、维护数据库信息，并研究防火预案。
9、显示控制终端：
在只有一台或多台大屏幕投影的情况下，根据实际情况，设计大屏幕投影显示的控制终端，控制投影显示的内容。
4.2分控中心系统配置
分控中心一般是指一线指挥中心，直接指挥防火扑火任务。
其中包括两类型：
一是固定指挥中心，一是移动指挥中心，移动指挥中心一般指指挥车，也称前线指挥中心。
其基本配置如下：
●固定指挥中心：
基本配置同批挥控制中心，起到直接指挥并上传信息的，下达命令的智能。
●移动指挥中心：
移动指挥中心是根据火场情况，在火场临时成立的直接指挥调度的前线指挥部，由于受条件的限制，移动指挥中心的配置比固定指挥中心简单，所需配置如下：
数据库服务器、分控中心计算机、通讯电台、卫星电话、大屏幕投影等。
4.3移动目标系统配置
移动目标包括三种类型：
一是扑火队伍，二是现场指挥车，三是扑火飞机。
根据类型不同，有不同的配置方案：
●扑火队伍：
由于扑火队伍需要尽量的轻装，并且难于解决供电问题，所以对于扑火队伍类型的移动目标不，只配置定位、通讯设备，即将GPS定位仪、通讯设备、数传调制解调设备集成为一体，方便使用，通讯设备一般选用无线对讲机，与移动指挥中主建立通讯联系。
如条件允许，可单独配置可装载电子地图的GPS定位仪，通过屏幕电子地图显示，达到自主导航的目的。
●现场指挥车、扑火飞机:
根据现场指挥车和扑火飞机的实际需要，其配置除包括定位、通讯设备以外，需要含有自主导航功能，自主导航设备有两种配置：
一种选用专用的自主导航设备（加固型计算机与GPS定位仪结合为一体），第二种选择是便携式计算机加GPS定位仪。
第五章专用终端简介
D99采用android2.2操作系统，运行速度快、系统稳定。
集成GSP模块，通过3G网络与各级指挥中心联通，是理想的移动目标专用手持设备。
●终端外观：
●终端技术特点：
ØCDMAEVDO；
Ø3.5寸，全屏触控，320*480；
ØAndroid2.2操作系统；
Ø3.5mm耳机插孔；
ØGPS
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