辽宁省铁岭市县区防火监控项目技术方案.docx

1、辽宁省铁岭市县区防火监控项目技术方案辽宁省铁岭市县区防火监控项目技术方案书北京中经赛博科技有限公司2012 年04月 1系统建设背景铁岭大体是“四山一水四分田，一分道路和庄园”。东部山区属长白山余脉。冰砬山、城子山、鸡冠山、龙首山层峦叠嶂，树木参天，野生动植物繁多，是铁岭市的主要林业基地。铁岭市在植被区划上位于暖温带落叶阔叶林区和温带针阔混交林区交汇处，森林植物种类比较丰富，约有1000余种。其中，乔灌木树种300余种。全市森林面积37.4万公顷，占全市总面积的21.4%，人均森林面积0.13公顷，森林覆盖率25%，森林蓄积量为800多万立方米，人均森林蓄积量3.1立方米。树木种类以阔叶，落叶

2、树为主。 在阔叶树种中柞树为优势树种，另有杨，柳，桦，刺槐，榆，水曲柳，胡桃秋，黄菠萝等珍贵树种。针叶树多为人工营造林，以落叶松为最多，其次为油松，红松，樟子松和云冷杉。森林是人类赖以生存的基础，具有提供木材、调节气侯、涵养水源、保持水土、减少污染等功能。火灾是森林的大敌，森林火灾是当今世界发生面广、危害性大、时效性强、处置救助极难的自然灾害。森林火灾不仅对生态环境和自然景观造成巨大破坏，而且严重危及人民生命财产安全，严重干扰社会稳定和经济建设。综上所述，辽宁铁岭拥有大量的林业资源，随着社会科技水平的发展，科技防火已经成为可能，并且成为主要的防火手段，所以建立一套联网的、多级的森林防火视频监控

3、系统是十分有必要并且可行的。2系统概述2.1建设目标虽然经过多年的森林防火基础建设，我区的森林防火发展中仍然存在一些不容忽视的突出问题。特别是针对森林防火的具体工作，面临着如何提高火险等级预测、火灾损失评估、火灾日常管理、火灾遥感监测等方面的科学化和信息化的决策分析水平；在加强防火期间林区的日常检查和管理工作的同时,如何采用先进的现代信息技术, 建立高效、可靠、实用的林火监控监测预警系统；火灾一旦发生,如何能够迅速查明火情,分析火势,科学的制定灭火方案和调度现场灭火力等。通过项目的建设实现对林场森林火灾和安全的实时监控、预警，建立前端信息采集系统、监控指挥中心和防火监控管理平台，可支持视频监管

4、和多种智能分析等功能，在平台的基础上实现互联互通，信息共享。通过项目建设能确保林场及时发现火情和警情，及时组织扑救火灾，有效保护森林资源，从而保护区域内和区域周边人民群众的生命财产安全，维护林区生态环境。在辽宁铁岭建设1个市级防火监控中心，包括大屏幕展示系统、数据中心、网络，对监控点数据进行监控与存储，安装防火监控管理平台。在各县建设县级防火监控中心，包括监控系统、网络、存储系统，对监控点数据进行监控、存储与转发。在林场建立林场监控中心，建设监控系统、网络、存储系统、数据接收系统，对监控点数据进行监控、存储。在各个林场林区内建设监控点，能够全天候采集现场监控视频，并实时传送回监控中心。建设防火

5、监控管理平台，通过平台能够对森林进行视频监控、管理。工程建设应满足以下几个要求：1、投资省：工程建设应充分考虑设备选型的性价比，同时不能牺牲设备和系统的先进性，保证系统在一段时间内不落伍。2、建设快：一旦合同签订，从方案设计、到工程施工都能按期完成。3、功能全：系统建设能满足甲方的功能需求。4、安全性：系统的设计建设能充分考虑复杂多变的地理和气候因素，防雷技术可靠，防盗方法可行。5、稳定性：系统能满足724无间断工作，无论是前端设备，还是整个系统，都能稳定运行。6、扩展性：系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。7、易用性：要求系统的操作简单，界面清晰，流程合乎

6、行业习惯，易学易用，并能提供在线帮助和技术支持。最好具备一键开机功能。2.2系统特点可实现远程图像实时图传和控制，通过前端监控设备实时掌握现场情况。视频信息可在IP网络上传输，用户可在网络上的终端看到现场的图像。系统监控的林区图像清晰可辩，能够在第一时间智能识别林火。系统能够精确定位火点位置，并能自动报警。能够与其他林业系统整合。能够根据当前火点的位置、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，为扑火指挥提供科学的决策依据。报警后一旦火情确认，指挥扑救人员可通过大屏幕实时查看现场实时视频，同时能通过系统辅助，结合现场实际情况，产生一套切实可行的扑火方案，可

7、以联动相关的单位、人员以及扑火物资，得出扑救具体措施和最佳路线方案的切实可行的预案。林火发生后，系统能对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。甚至能对灾后重建提供辅助决策的数据。系统能够支持护林员GPS定位功能。系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。本工程所处自然环境随季节、昼夜、气候的变化而复杂多变，不同季节、昼夜之间温差变化大，且常伴雨雪，时有雷雨大风。要求前端设备具有恒温功能，并能有效防雨防雷。前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，林区的前端设备需要利用现有监控系统设置防盗功能。界面清晰、操作简单。2.3系统功能1、监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点

8、的图像；2、所有视频图像进行全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。3、野外采用重载数字回显云台，具有实时回显位置信息功能；同时配备电动长焦距镜头和低照度高清晰摄像机；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；4、通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；5、系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；6、查询简便性：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；7、光纤结合微波传输模式，降低系统成本，避免有线传输带来的具大施工难度，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；8、防盗报警，在监控点装置红外探头

9、，有盗窃入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；9、气象监测数据实时传输，对森林气候实时分析，掌握森林防火等级；10、火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，由GIS系统确认火点位置，通过短信平台发布报警信息；11、GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能；火灾定位功能：利用前端采集系统中的数字回显云台，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的数字云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能；12、辅助决策功能：GIS信息系统提供最近扑

10、火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息；14、电源系统:电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电；15、防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行；3系统总体架构设计3.1总体架构系统分为市级监控中心、县级监控中心、林场监控中心和监控点几部分。市级监控中心市级监控中心是整个防火监控体系的总中心，能够查看每个监控点的视频，能够对视频进行管理，管理用户、设备接入工作。中心包含大屏幕展示系统、网络系统、数据中心，在数据中心的应用服务器上安装防火监控管理平台软件。通过监控指挥中心部署的防火视频监控系统能够对视频

11、进行浏览、管理、存储、分析。满足监控人员的办公需求，并且监控系统留有开放性接口，能够方便的与现有系统、新建系统进行整合。县级监控中心县级监控中心能够查看辖区内所有林场的视频信息，并能将其转发到市级中心中。林场监控中心林场监控中心能够查看所有林场范围内的视频信息，并能对这些信息进行存储、转发，将信息进一步转发到县级监控中心。监控点监控点通过视频采集设备全天候采集森林监控视频信息，并通过编码器传送回林场监控中心。监控点包括防火视频监控系统、防盗系统、供电系统、防雷接地系统以及传输系统。前端采集点，一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上。包括低照度透雾摄像机、长焦距电动变焦镜头、数字回显云台、网络视频服

12、务器。各监控点通过有线或无线传输系统，将图像传输到监控中心。有线网络由光端收发器和光纤系统构成；无线网络基站由无线网桥和天馈系统构成，传输距离大于50KM可采用扩频微波传输系统组成；监控中心通过传输系统，不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，而且还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，通过云台的实时角度数据回传，结合GIS系统可以实现火灾发生点的精确定位；前端设置智能化微型气象站，可以实时的了解当前监控点的风力、风向、温湿度等数据，为森林防火指挥提供有力数据信息；满足当前森林防火的各种要求。通过远程监控系统，森林防火指挥中心能实时监控林区火情实况，及时发现火情，

13、起到预防火灾的目的。火灾发生时，该系统能将现场图像实时传回指挥中心，为指挥中心的远程指挥调度提供有力的保障，最大限度地减小火灾造成的损失；该系统能真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为火情的预防、治理提供真实有效的历史资料。1、监控点的选择，首先摄像机应安装在森林制高点，要求视野宽、无障碍、监控面大，尽量少设监控点，并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林面积最大，如无法回避有死角，可增加监控点。2、监控点要全天候工作，这就需要选择摄像机时应选用红外敏感型彩色转黑白摄像机；镜头应选用日夜两用型镜头，并且3KM外能看清人物活动；云台要求选用具有数字回显的室外一体化云台，为了减少远距离图像的抖动，

14、摄像机的安装也要确保牢固稳定。3、由于森林防火监控自身的特点，传输方式不可能全部采用有线或光缆。因此应考虑无线网络结合有线网络的方式，无线传输方式施工方便，图像实时传输、清晰，并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同，其功率的大小可以按要求配制。4、风光互补供电系统是森林防火监控系统重点，它的性能优劣将直接决定森林防火监控前端系统的成败。首先，要选择专业的风光互补公司的产品，其次，供电系统能保证在阴雨天，能给每一个监控点的前端所有设备提供72小时的电力。5、森林防火监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性，忽视了避雷与接地将会给用户带来巨大的的

15、损失，避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内，接地电阻不大于10欧姆。6、由于整个监控前端设备地处深山，维护极为不便，所以中心要是能随时掌握前端设备的工作状态，对维护将起到重要的指导分析作用，一方面降低了整个系统维护工作的强度和费用，另一方面也保护了用户的利益。3.2设计原则先进性与实用性要求采用的产品和系统是当代先进计算机技术的应用成果，是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。我们这里讲的实用是指要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，具有一定的前瞻性，特别是符合计算机和网络通信技术最新发展潮流并且应用成熟的系统。能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲

16、目投资、浪费资金。规范性和兼容性系统是一个严谨的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应严格执行各方面的标准与规范，并遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。各配套设备的性能和技术要求稳定可靠，所有的器材应符合国家标准和行业规范。系统设计合理，无论是硬件的匹配，还是系统与特定环境的适应性，都要求有很好的兼容性。硬件方面，要求将来系统升级时对既有硬件设备能上下兼容，节省投资。可靠性和稳定性方案设计遵守的原则是保证系统的可靠稳定运行。前瞻性和易用性系统的设计能充分考虑森林防火监控指挥系统的发展需要，能充分适应科技的快速进步，对系统的扩展性预留可持续发展的接口和技术空间。系统在设计时能充分考虑林

17、业系统的行业特点和管理人员的操作习惯，运行过程简单易行，人工操作易学易用，监控管理快捷高效，应急指挥科学可行，灾后评估快速准确。能做到开机即可工作，通电即可运行的程度。保密性和安全性系统设计时应充分考虑数据库和应用系统的安全性，建立身份认证、权限认证，彻底屏蔽内外非授权用户的非法访问。符合国家的安全标准和要求，保护内部信息不被非法访问。智能化和人性化系统中采用的产品和系统本身必须具有智能特征，比如自主编程、记忆功能、主动检测等；前端设备与系统必须有良好而可靠的通讯能力和故障自动检测、报警功能等等。数字化和标准化在计算机网络技术高度发展和广为应用的信息社会，设计完成的监控系统中所采用的产品和系统

18、均采用国际或国内标准，并且与计算机网络技术相结合，实现各个子系统的信息共享，才能适应时代的前进、技术的进步，满足更广范围巡查的要求。兼容性和扩展性本系统能够妥善处理好与上下级防火信息系统的连接，做到与相关已建立好的信息系统的兼容。实用性和开放性要求所采用的产品和技术经过了市场的考验，能满足目前监控系统的需要而无华而不实之嫌，决不搞盲目投资、浪费资金。即使是最先进的系统，也有随时间的推移而落后的可能。在系统设计中，我们选用产品和系统时，应充分考虑系统的升级、扩展、维护问题，设计应全面、周到，注意预留到位并留有充分余量,以适应未来发展需要，主要体现在以下方面：智能化升级：系统的软件是最有可能升级的

19、，选用的系统管理软件必须有厂家的免费升级承诺。升级的操作应该相对简单，由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。模块化结构：为方便硬件的维护和升级，设计时采用的设备应为高度集成的模块化产品。由其组成的系统应是模块化结构。这样便于系统的维护和升级。3.3设计依据工业电视系统工程设计规范(GBJ 115)安全检查防范系统通作图形符号（GA/74-94）火灾自动报警设计规范（GB50116-98）民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB/50198-94)系统接地的型式及安全技术要求（GB14050-93）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）安全防范工程验收规则（GA/T308-20

20、01）安全防范工程费用概预算编制办法（GA/T70-1994）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）根据勘查，我们将进行详细的分析设计，保证建设的合理性、准确性。4视频监控系统4.1系统设计视频监控系统主要包括监控摄像机、镜头、云台、防护罩和视频编码器等设备，根据铁岭各地监控点森林防火监控的要求，设备必须具备360度全方位、24小时全天候监控，监控半径为5公里。监控点的选择，首先摄像机应安装在森林制高点，要求视野宽、无障碍、监控面大，尽量少设监控点，并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林面积最大，如无法回避有死角，可增加监控点。监控点要全天候工作，这就需要选择摄像机时应选用红外敏感

21、型彩色转黑白摄像机；镜头应选用日夜两用型镜头，并且3KM外能看清人物活动；云台要求选用具有数字回显的室外一体化云台，为了减少远距离图像的抖动，摄像机的安装也要确保牢固稳定。由于森林防火监控自身的特点，传输方式不可能全部采用有线或光缆。因此应考虑无线网络结合有线网络的方式，无线传输方式施工方便，图像实时传输、清晰，并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同，其功率的大小可以按要求配制。风光互补供电系统是森林防火监控系统重点，它的性能优劣将直接决定森林防火监控前端系统的成败。首先，要选择专业的风光互补公司的产品，其次，供电系统能保证在阴雨天，能给每一个监控点的前端所有设备提供72小时的电力。森林

22、防火监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性，忽视了避雷与接地将会给用户带来巨大的的损失，避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内，接地电阻不大于10欧姆。4.2系统功能1、监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；2、所有视频图像进行全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。3、野外采用重载数字回显云台，具有实时回显位置信息功能；同时配备电动长焦距镜头和低照度高清晰摄像机；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；4、通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；5、系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功

23、能和审核功能等方式保证系统安全可靠；6、查询简便性：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；7、光纤结合微波传输模式，降低系统成本，避免有线传输带来的具大施工难度，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；8、防盗报警，在监控点装置红外探头，有盗窃入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；9、气象监测数据实时传输，对森林气候实时分析，掌握森林防火等级；10、火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，由GIS系统确认火点位置， 通过短信平台发布报警信息；11、GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能； 12、火灾定位功能：利用前端采集系统中的数字回显云台

24、，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的数字云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能；13、辅助决策功能：GIS信息系统提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息；14、电源系统:电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电;15、防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行。4.3设备选型探测器非制冷焦平面；像素：PAL384288；视场角5.504.12度；

25、像元间距：25m；帧频：25Hz；响应波段：35m；调焦方式：自动调焦；焦距：33-100mm/F1.0(连续变焦)；亮度/增益：自动/手动调整；极性变换：黑热/白热转换/伪彩；热成像温度报警：探测器根据所需探测距离远近选定镜头。云台给出的位置信号采集红外图像传回后方。当探测器通过设定的检测区域，系统会进行图像处理传输图像。考虑到被测物是有一定温度，遇到温度异常情况可准确报警，可大大降低误报率。林火专用摄像机规格： 1/2Sony Super Had CCD；同步系统：内同步；扫描系统：2：1；视频输出：1Vpp-75；解晰度（水平）：540Lines；最低照度(Lux)：0.0024Lux；

26、信噪比(dB)：52；灰度特性： OFF1 /LO0.54；电子快门(S)：固定电子快门 OFF(1/50sec)；自动电子快门：E.L(1/50-1/100000sec), F.L(1/120sec)；自动光圈控制：VIDEO/DC；接口方式： CS；高级图像处理技术,采用 Smart BLC 技术的改进型 XF 超动态引擎,细节增强功能监控镜头像面大小： 1/2光圈速度自动光圈及带电动光圈调正约1.5秒(视频驱动)长焦距： =15550mm齐焦性:镜头在整个变焦过程中始终保持图像清楚。宽光谱双峰值：系统采用宽光谱镀膜，光谱范围从400850nm，巡航预置功能：在自动巡航时摄像机镜头变聚焦、

27、实现非预制联动及预置巡航联动功能接口：C (17.526mm)双峰值渡膜：在 400-700nm与700-850nm波段均做渡膜处理室外护罩全铝合金材料、内置加热器和风扇。保护玻璃均加镀红外增透膜，玻璃厚5mm，后置散热片散热。全密封设计特制视窗玻璃，特殊镀膜。厚：5mm全部采用不锈钢螺丝钉及锁扣。重量：15KG储存温度：45+70使用温度：40+55防护等级IP66编码器视频智能分析模拟视频输入：2路模拟音频输入：2路音频输出：1路视频压缩标准：H.264视频编码分辨率：D1双码流：支持最大容量：单块硬盘最大支持2TB网络接口：1个RJ45 10M/100Mbps自适应以太网口串行接口：1个

28、RS-485串行接口，1个RS-232串行接口报警输入：4路报警输出：2路野外重载云台输入电压：AC48V 50Hz功率：120W （其中内置加热器功率约 35 W ）水平旋转角度：0360连续旋转（可调节）垂直旋转角度：-75+75（可调节）水平旋转速度：0.0125/S垂直旋转速度：0.0125/S镜头控制：云台配置镜头预置接口预 置 位：128（ AD/ AB 协议时 72 个）自动巡航：4条自动巡航轨迹，每条最多可设128个预置位守 望 位：可设 1 个预置位或 1 条自动巡航路线或 1 条自动扫描路线OSD菜单：具备继电器输出：4 组报警输入：1 路（预留）自动加热系统：8 5 开启

29、， 20 5 关闭 ( 选配件 )防护等级：IP66工作温度：-45+ 70环境湿度：90%RH ，（无冷凝器、无加热器情况下）云台重量：25kg最大承载：50kg4.3视频接入方案本次方案我们建议在所有林场采用光缆方式传输视频监控图像。因为通过光缆传输监控图像质量好、画质稳定不受气候干扰。本设计采用两段光缆，用不同的光传输设备传输图像。从山顶监控点至防火值班室铺设专用4芯单模光缆和一对光端机传输模拟图像，在值班室由视频编码服务器压缩编码，将图像通过租用中国电信2M数字光纤专线的方式传送至森林防火中心。数字电路业务是基于中国电信覆盖范围广、光纤资源丰富的SDH、DWDM等光纤传输网络，向客户提

30、供点对点高速数字信号传输的业务，可以向客户提供2Mbps至2.5Gbps、10Gbps等多种传输速率的全透明电路业务。数字电路适用于传输距离长，速率高、信息量大、实时性强、安全性要求高的业务传送。数字电路业务广泛应用于政府、银行、证券、教育、网站、气象等需要高速数据传送的行业，适用于业务区域大，多种局域网之间的高速互联，以及监控、会议电视等图像业务的传送，能够为客户提供带宽独享的、高速、全透明的数据传输通道。本方案设计，在全市需要安装监控设备的各山顶防火观察点，铺设光缆到附近的防火值班室，用一对光端机将视频图像接入值班室的海康视频服务器（硬盘录像机），视频服务器将图像压缩编码后，再经过光缆接入

31、电信的2M光纤数字传输电路，最终接入南京农林局森林防火监控平台。为满足本地24小时监控的需要，设计在值班室配备一台电脑，透过网络接入视频服务器，实现对前端摄像机的控制、视频图像的显示、监控报警接收等功能，再配备一台37寸液晶电视机（或液晶监视器）作为大屏幕监控图像的显示。网络结构如图所示。根据森林防火要求全天候昼夜连续监控的特点，我们建议采用红外热成像仪作为图像采集设备。红外热成像仪特点：1、无需可见光、不怕强光干扰红外热成像技术是利用被探测的物体发出的热辐射成像，因此无论有无可见光源，都可成像。而且也不会像微光夜视那样容易受到强光干扰，因为热成像本射对可见光不感应。因此可以满足对林场的昼夜监控的要求。图：全黑环境下成像（左）微光成像（中）热成像（右）2、穿透雾、雨、雪、灰尘能力强热成像工作在大气窗口，其大气透过率高。并且，其工作波长是可见光和近红外的10倍，因此受空气分子和杂质粒子的散射要比后两者弱很多，具有很强的穿透雾雨雪和灰尘能力。因此可以满足对林场的全天候监控。图：雾天热成像与可见光成像对比3、识别伪装能力强 图：热像仪观