一、背景介紹

1.1項目背景

據2005年森林資源評估，2005年森林面積39.52億公頃，占陸地面積的30.3%，人均森林面積0.62公頃，單位面積蓄積110立方米，有史以來森林已減少了一半，且森林從1990年到2000年每年消失的森林近千萬公頃。而我國的森林資源更是匱乏，國土面積960萬平方公里，約占世界總量的7%，人口13億，約占世界總量的22%，而森林面積僅占世界的4.6%。我國森林總面積15894.1萬公頃，林木總蓄積量不足世界總量的3%，森林蓄積量為112.7億立方米，森林覆蓋率為16.55%，排*142位，人均森林面積0.128公頃，只有世界平均水平的1/5，排世界120位，人均森林蓄積量9.048立方米，只有世界平均水平的1/8。

森林資源如此匱乏，卻往往由于人為因素或自然因素的影響，而飽受森林火災的致命侵害，大火能在很短的時間內，燒毀大面積的森林和大量的林副產品，破壞林分結構和生態平衡，造成環境污染，氣候失調，水土流失，河流淤塞，洪水泛濫或水源枯竭......所以，森林防火是一項艱巨的、不容忽視的任務。

森林火災具有突發性，隨機性，破壞時間短，撲滅困難大等特點，因此一旦有火警發生，就必須以極快的速度采取撲救措施，所以，是否是火災還在萌芽狀態時就立即撲滅它就顯得尤為重要。而撲救是否及時則取決于對林火行為的發現是否及時，火情分析是否準確合理，決策措施是否得當，為此國內外都在為預防、減少和控制森林火災而努力。

為了有效控制森林火災，提高火情預警準確率，降低勞動等成本以及外界因素帶來的影響，有必要利用技術，建立高科技的森林防火指揮中心。

本方案提供了一種對森林環境、火情監測的解決方案。通過遠程數據監測系統可以對森林顆粒物、風速、溫濕度以及預警防火等級進行實時有效的監測管理。項目的全面實施，可將全國大部分重點林區建立一套完善的森林防火體系，真正實現有效宣傳、提前預警、精確定位、科學調度、及時處理，zui大限度的減少林火損失。

1.2 國內森林防火現狀

（1）地面巡護

　　地面巡護，主要任務是宣傳群眾，控制人為火源，檢查深入瞭望臺觀測的死角。對來往人員及車輛，野外生產和生活用火進行檢查和監督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時，常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠山區，無法進行地面巡護，需用各種交通工具費用及人員工資費用，只能用視頻監測方法來彌補。

（2）瞭望臺監測

　　瞭望臺監測，是通過瞭望臺來觀測林火的發生，確定火災發生的地點，報告火情，它的優點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足是無生活條件的偏遠林區不能設瞭望臺；它的觀察效果受地形地勢的限制，覆蓋面小，有死角和空白，觀察不到，對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察；雷電天氣無法上塔觀察；瞭望是一種依靠瞭望員的經驗來觀測的方法，準確率低，誤差大。另外瞭望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。

（3）高空巡護

　　高空巡護，是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發展能做到全面觀察，可及時采取有效措施。但也存在著不足：夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛，同時巡視受航線、時間的限制，而且觀察范圍小，只能一天一次對某一林區進行觀察，如錯過觀察時機，當日的森林火災也觀察不到，容易釀成大災，固定飛行費用2000元/小時，成本高，租用飛機費用昂貴，飛行費用嚴重不足，這就需要用定點視頻監測來彌補其不足。

（4）衛星遙感

　　衛星遙感，利用極軌氣象衛星、陸地資源衛星、地球靜止衛星、低軌衛星探測林火。能夠發現熱點，監測火場蔓延的情況、及時提供火場信息，用遙感手段制作森林火險預報，用衛星數字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數據快、能得到連續性資料，反映火的動態變化，而且收集資料不受地形條件的影響，影像真切。存在的不足：NOAA-AVHRR準確率低，需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實，尤其是交通不便的地方，火情核實十分重要。當熱點達到3個像素時，火已基本成災。

這些監測方式都存在一些問題，所以需要尋求一種更高效、更智能的監測方式，更好的完善森林防火工程。

1.3建設依據

《安全防范工程技術規范》（GB50348-2004）

《安全防范系統驗收規則》（GA308-2001）

《中華人民共和國公共安全法》

《視頻安防監測系統技術要求》（GA/T367-01）

《報警圖像信號有線傳輸裝置》（GB/T6677-96）

《安全防范系統通用圖形符號》（GA/T74-94）

《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）

《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》（BGJ232.90.92）

《無線局域網標準》IEEE802.11

《建筑物防雷設計規范》GB 50057-94

《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB5025-2001

《中華人民共和國森林法》

《中華人民共和國環境保護法》

《森林防火條例》

《森林重點火險區綜合治理工程項目建設標準》

《森林資源非空間數據》DF01-1110

《林業數字矢量基礎地理數據標準》DF01-1311

《林業政策法規數據標準》DF01-1410

《林業文獻資料數據標準》DF01-1430

《全國森林防火“十五”計劃及2015年規劃》 2001年12月

號）

二、建設方案

2.1系統概況

系統架構

我國現階段的森林火災防范大多采取人工、紙媒的宣傳教育和傳統的防火指揮手段（由森林防火指揮部安排護林員或其它人員對重點時段、重點區域野外火源進行人工巡查和管理、日常工作防范以護林員進入林區巡護為主、建立滅火撲救隊等措施），一直未建立科學的森林防火指揮中心，與日益繁重的防火任務和火災日趨增多的形勢不相適應，常常因為防撲火手段落后而處于被動應付的局面，大大增加了火災的損失。

為了適應市場經濟條件下森林防火撲火工作的需要，采用新的現代化的林火管理技術，提高組織指揮決策水平，確保發生火情后，能迅速報警，科學調度指揮，zui快撲滅，zui大限度地減少林火損失的“森林防火（環境）監測預警系統”就應運而生了。

森林防火（環境）監測預警系統是天津智易時代科技發展有限公司為有效預防森林火災自助研發的集硬件、軟件、網絡于一體的高科技聯網系統。該系統以森林防火軟件平臺為核心，在指揮中心就能夠實現對各個林區防火監控系統的*管理。

前端視頻監控點設定在林區的制高點，通過傳輸網絡與指揮中心網絡點對點聯接。在監測到有火災信號時，系統會及時將前端實時畫面傳遞到主站指揮中心。設備實現*一體化，除了可以實現火災監控以外，還可以測風速、顆粒物、溫濕度、預警防火等級等環境數據。該監控系統主要由警示終端、監控終端、視頻采集終端、數據監測及傳輸、服務器、監控管理軟件、PC端、手機客戶端等組成。

2.2功能特點

通過系統建設，本系統具有以下主要功能：

1.人員、車輛經過時觸發語音偵測系統，發出語音及紅、藍、黃、白四色智能警燈警示，且每個季節自動定時交換語音播報內容；

2.監控指揮屏幕墻可以實時顯示前端采集點的圖像，圖像中同時包括相關數字信息如坐標、時間等；

3.每個站點支持的4G高清視頻采集、錄音、高清夜視攝錄一體機具備自動水平掃描、自動巡航、360度螺旋掃描、夜間模式掃描等多種掃描模式，通過現有設置的監測點，實現整個林區監視范圍的全覆蓋；

4.所有視頻圖像進行全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；

5.預裝電腦桌面、手持終端軟件實現了遠程、實時監控，數據可實時無線傳輸至指揮中心統一平臺，能夠實現數據省、市、縣級聯網；

6.采用林火精確定位技術，具有預置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能；

7.火情識別報警：當監控攝像機撲捉到林火時，系統具有的火情識別功能，可及時告警并聯動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發現火情及火點位置；

8.監測參數：支持環境監測PM2.5、PM10、風速、溫度、濕度和預警防火等級，當測得數據符合林火特征時，系統發生報警，及時讓防火值班人員掌握林區火災隱患，及時制定災害撲救方案，做到及時發現、及時救護，使火災隱患消亡在萌芽狀態；

9.系統安全性高，采用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式對不同的角色設置相應權限，保證系統安全可靠；

10.查詢：采用時間流設計，可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索；

11. GIS管理系統：以電子地圖為基礎,實現地圖基本操作功能，通過當前火點的位置、風速、溫度、濕度等信息動態推演火災蔓延的方向、面積、速度及強度，為撲火指揮提供科學的決策依據。實現對森林火災的分析預報，森林防火工作的動態管理，為防火撲火提供直觀的規劃和決策支持；

12.輔助決策功能：GIS信息系統提供zui近撲火隊前往火情點zui短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力，提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。

13.帶GPS定位、防盜系統，畫面實時顯示定位坐標，設備損壞、被盜時可及時發送報警至終端；

14.火災定位：利用前端采集系統中的數字云臺，在地理信息系統里將每一個監控點進行地址編碼，同時將每一個監控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統一旦接收到特定編碼的數字云臺回傳的位置數據，通過建立特定的位置轉換數學模型，實現定位功能。同時，系統具備實現人工定位功能；

15.太陽能供電：輸出功率>100瓦，12V——80AH膠體免維護太陽能儲能電池；

16.內置電池，斷電不丟加密數據，實時時鐘，支持WIFI并具備WIFI熱點數據下載功能；

17.防雷接地系統：系統擁有安全的防雷接地保障措施，確保系統能夠安全運行；

18.具有良好的抗震、抗沖擊、防塵、防雨和抗高寒等特性，專為野外架設和高寒環境設計；

2.3產品信息

三、系統優勢

系統基于對森林防火（環境）監測預警的需求而設計，技術特點和優勢主要體現在以下幾點：

1、終端配有語音、警示燈、警示牌等多種警示系統，使路過的車輛行人提高森林防火安全意識，起到有效的宣傳作用；

2、軟件界面友好，簡潔美觀，操作流程清晰、易學、易用，且軟件結構清晰，登錄時隨用戶權限自動分配操作模塊，去除多余菜單，軟件操作即學即會。在林火發生時，還可演示著火區域，并根據動態信息推演火災蔓延趨勢，實時播放火點視頻，動態生成輔助決策預案，整個過程圖形化演示，為科學決策提供直觀依據。

3、結合林業管理的專業知識和林業防火的經驗，建立林業防火智能監測預警及應急指揮系統，從而實現林區視頻的自動監控、煙火準確識別、火點精確定位、火情蔓延趨勢推演、撲救指揮的輔助決策、災后評估等多方面功能，建立森林防火的完整業務鏈，并針對性地解決用戶的各種個性化需求；

4、監測終端系統集成了顆粒物、溫度、濕度、風速、防火等級等多個環境參數，24小時在線連續監測，全天候提供各項數據，超過報警值或出現火情時能及時告警并聯動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發現火情及火點位置將火災撲滅在萌芽中，以防人工監視時出現肉眼疲勞或監測不到位等情況的出現，避免了漏報的發生，具有多參數、實時性、智能化等特性；

5、發生火情時GIS信息系統不僅提供精確的火情位置，還提供zui近撲火隊前往火情點zui短路徑，通往現場的主要道路和通行能力，防火隔離帶的位置以及趕赴火場的時間等重要信息，使撲火工作得到zui大便利；

6、配備太陽能供電系統，不但節能環保同時在電源的建設費用上相比傳統市電方式，更具有性價比的優勢，而且無纜式獨立供電，組件靈活、小巧，安裝維護簡單，使用壽命長，供電可靠性高，使系統的選點更加靈活而不用考慮長距離拉電的困難。

四、平臺軟件

森林防火（環境）監測預警系統平臺主要包括中心管理、存儲管理、存儲、流媒體、報警、網管、云臺代理、客戶端等模塊，還可按需添加設備接入、智能分析、電視墻等模塊。

4.1視頻監控

• 支持樹形方式展開選擇所需督察窗口的視頻，實時監視個各林區的視頻信息，支持多畫面分割顯示或回放同一林區多路實時視頻或多個林區單路實時視頻，支持一機同屏1、4、9、16畫面等規格畫面顯示方式，還可以支持4、6、7、9、12、24畫面多種規格畫面的組合顯示方式；
• 可遠程監視所有上傳至本中心的視頻圖像，電視墻可根據需要設置顯示方案，實現圖像顯示組合和任意切換。
• 支持多臺監控客戶端及多個WEB用戶同時查看任意林區的服務督察圖像；
• 支持對視頻的手動錄像功能，對任一幀實時視頻抓拍后以JPEG或BMP的圖片格式進行保存；
• 能將攝像機的號碼及位置、攝像日期和時間等信息進行疊加，以便在監視圖像上顯示相應的必要信息，并可用漢字顯示，所有字符的格式、內容等信息，均可由用戶方便地自由修改。

4.2錄像管理

• 可以遠程設置前端系統的錄像規則，實現手動錄像、計劃錄像、報警觸發錄像等錄像方式；
• 支持64G——128GTM卡存儲，可存儲360——720小時循環錄像，支持定時開關機，具有實時錄像和影像抓拍功能；
• 支持多個客戶端同時顯示、存儲、檢索、回放所選各林區的多個攝像機視頻；
• 支持多個客戶端同時按照報警事件、時間段、攝像機、存儲位置等組合條件檢索錄像，支持從前端系統下載檢索的錄像和刪除本地的錄像，支持硬盤預分配技術，杜絕硬盤碎片，硬盤數據自動循環復寫；
• 支持遠程回放按照時間檢索的歷史視頻、報警錄像和計劃存儲的本地錄像，回放支持單幀、慢放、常速、快速、進度條拖放等方式；

4.3數據轉發

• 支持對視頻流、前端錄像、控制信息、報警信息、語音對講流等數據的轉發，所有視音頻數據的編碼格式和控制信息等均符合相關標準的要求；
• 支持IP單播的方式查看視頻流，支持轉發組播視音頻流。

4.4語音功能

• 支持設備前端語音廣播；
• 支持平臺與林區之間及兩個平臺之間的雙向語音對講；
• 支持平臺內的客戶端用戶對講。

4.5報警管理

• 實時接收前端設備發送來的報警信息，多林區同時發生多點報警時，報警信息不會丟失；
• 所有報警信息在報警管理窗口均可以實時顯示，顯示的內容包括日期時間、設備名稱、報警類型等信息，所有報警信息均可以進行手動確認；
• 當林區發生報警時，能實時彈出報警畫面，并且按照策略進行聯動，包括報警錄像、PTZ聯動、報警輸出、電視墻關聯操作、監控客戶端關聯操作、短信通知等關聯操作，手機客戶端可以打開當前報警錄像進行查看。
• 所有報警信息及確認信息（包括確認時間、確認節點、確認用戶等）自動保存，均可實現歷史查詢、顯示、打印和輸出。
• 所有報警信息會自動匯總，可以根據每月、每年或任意自定義時間進行導出，以這部分信息作為考核服務人員的績效。

4.6電子地圖

• 支持在地圖上直接對攝像機等設備進行管理；
• 支持增加、修改和刪除電子地圖的圖層，并可進行切換，具有超級鏈接功能；
• 支持對地圖進行放大、縮小和漫游；
• 支持報警事件聯動，可以圖標閃爍、彈視頻窗口等。

4.7權限管理

• 用戶權限配置分為三部分：用戶、部門、角色，不同用戶可以設置所屬部門和隸屬角色，相關操作時根據優先級提供優先級高的用戶優先使用權利，用戶權限可以在線進行授權、轉移和取消；
• 權限配置可以針對功能進行授權；
• 支持通過權限管理劃分責任區域用戶，通過不同的責任區域用戶來檢查責任區的在線和離線；
• 支持通過權限管理分配責任區用戶只對該責任區域內的設備擁有權限，實現責任區域的視頻、報警及統計信息的分區分流；

4.8安全管理

• 支持對用戶登錄、操作應進行權限查驗；
• 系統所有重要操作，如登錄、控制、退出等，均有操作記錄，系統可對操作記錄進行查詢和統計，所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性；
• 系統保存的所有重要數據，包括用戶信息、報警信息、操作記錄、日志等，不可刪除和更改。

4.9系統管理

• 支持多種日志：操作日志、報警日志、系統日志，通過人機界面可以查詢和導出；
• 通信監視

• 通過專門的網管服務器實現對系統內各個節點的通信狀態進行監視；
• 同所有接入系統通過心跳信息進行保活，獲取各接入系統的在線狀態。

• 配置管理

• 前端系統遠程配置

• 可以統一對前端系統的參數進行設置；
• 可以對林區所有攝像機的預置位信息、預置位巡航軌跡、攝像機軌跡錄制等進行配置；
• 通過權限管理設置巡檢用戶具有查看其所轄區域的服務督察錄像數據權限；
• 可以實現對前端系統的OSD顯示位置、字體及大小和顏色進行設置。

• 平臺配置

• 有專門的配置客戶端，對系統內的各種網絡參數、系統參數進行配置；
• 支持應用集群和雙機熱備的管理和配置；
• 支持自動切換、故障切換兩種方式的應用集群配置；
• 有專門的配置客戶端，實現錄像、報警、系統資源的設備和管理；
• 由于故障切換或者手動切換以及相關的參數設置都會產生事件日志信息進行記錄。

• 資源監視

• 平臺資源監視

• 支持以表格的方式將系統內服務器和客戶端的性能數據進行展示，包括CPU使用率，網絡負載率，內存使用率，存儲空間使用率等信息；
• 支持對系統內部各個服務器和其他網絡設備的運行狀態進行監視并統計相關信息，能識別服務器和網絡設備的故障以及相應的故障類型并進行告警，如交換機故障、服務器故障（如CPU 負荷率過高、硬盤錯誤或容量超限、操作系統非致命錯誤等）等可檢測的設備故障等；

• 前端系統資源監視

• 支持對各個前端所有設備的運行狀態進行監視。

4.10報表管理

• 報表數據

• 支持將歷史報警數據和相關統計信息輸出成報表；
• 支持將各類攝像機可用率等信息輸出成報表。

• 報表類型

支持下列報表方式：日報、周報、月報、季報及年報，報表的生成時間、內容、格式和打印時間用戶可以自行輸入并保存在報表中。

• 報表調用

支持對報表數據導出成EXCEL文件格式進行保存。

4.11Web配置及監控

• WEB配置客戶端可以實現系統資源的配置，支持對WEB用戶進行統一的權限設置和管理；
• WEB監控客戶端可以實現視頻信息的監控，支持歷史報警信息的檢索、回放；
• 支持主流的網絡瀏覽器，控件可以自動下載和升級；
• 支持200人以上的并發訪問能力，在并發訪問人數達到上限后，可以根據優先級將低優先級用戶自動斷開；
• WEB客戶端可以隨時隨地接入平臺。

五、監測設備

森林防火（環境）監測預警終端設備主要是以高清夜視攝錄一體機、顆粒物、風速、溫濕度等傳感器為核心，同時整合信息地理系統來實現森林防火綜合監控，適宜于遠距離大范圍全天候監視。

5.1顆粒物傳感器

顆粒物傳感器具有顆粒物濃度連續監測、定時采樣以及粉塵濃度超標報警等多種功能。儀器內置鞘氣保護氣路，防止光學終端受到污染，配合自校功能，測量穩定可靠。

顆粒物傳感器

5.2風速傳感器

風速傳感器（變送器）采用傳統三分杯氣象風速傳感器結構，風杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好，杯體內置信號處理單元能根據用戶需求輸出相應風速信號，可廣泛應用于氣象、海洋、森林、機場、港口、實驗室、工農業交通等領域。

風速傳感器

5.3配置參數