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智慧森林:森林智慧应用建设方案(图文)

2017-03-04  qingse1976

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第1章  总体设计

“智慧森林”就是利用地理信息(GIS)、遥感(GPS)等信息技术、大型集中监控技术,结合林业管理的专业知识和林业防火的经验,建立林业防火指挥系统。从而实现省、市、县三级林业部门信息的快速流转、森林防火安全的实时管理、森林气候动态变化的实时监测和数据更新、林业火灾预防、火灾扑救指挥的辅助决策、林业火灾的灾后评估等多方面功能,实现林业防火业务的数字化、网络化、可视化和智能化,实现信息的规范管理和共享利用。

 

特别是在森林火灾的智能监测和预警方面,利用三维精确定位摄像系统和森林烟火智能识别软件,整合远程联网监控系统,可实现林区图像的清晰采集、智能分析、智能预警,有效降低烟火的误报和漏报,实现目标的精确定位。

 

1.1总体目标及意义

按照构建HB省林业厅“智慧森林”的设想和要求,森林火灾智能预警系统的的建设,是我省林业厅森林防火工作革命升级的重要工作,确定以下建设的总体目标:

 

■建设成森林防火智能预警系统,是一套集视频监控、智能预警、指挥调度、防盗报警为一体的智能森林防火信息系统,系统能够为指挥中心提供准确、及时的现场信息,通过视频监测记录发现非法伐木者货非法狩猎者,监控视频资料可以作为处罚依据;

 

■建设成以GIS管理软件为平台配合地面数字模型(DEM)实现智能火点自动定位,为指挥中心提供快速准确定位信息;

 

■建设成节能环保、安全高效的前端基站系统,采用低能耗的基站设备及高安全性的防雷接地措施,为用户提供长时间无需人工维护的自适应系统。

 

■建设成基于IP网络的5.8G无线数字微波或者光缆传输链路系统,高性能的IP的网络(5.8G无线数字微波支持54M/108m带宽,光缆支持100M/1000M带宽)不仅能为用户提供高质量的视频监测图像(支持D1、高清(720P)、全高清(1080P))和双向云镜信号控制,而且还能够为用户提供未来需要的气息信息采集、语音对讲、数据等多种网络业务带宽及性能,充分保护用户投资;

 

■建设成以指挥中心决策为核心,以智能监测系统为支撑平台的森林防火信息应急指挥系统,为决策层提供监测图像及分析、林火自动识别报警系统和GIS自动定位系统,指挥调度防火灭火措施、GIS定位等信息;

 

■建设成开放式的系统平台,提供标准的软硬件接口,为用户以后系统升级提供保护。

 

HB省森林火灾智能预警系统的建设是全省林业发展战略的重要组成部分;是全面提升森林防火的现代化管理水平、促进城市林业建设和森林防火信息化建设实现可持续发展和跨越式发展的积极手段;是加速森林防火宏观决策科学化、监测预警智能化、指挥通信现代化推进经济发展,全面构建和谐的有效保障。对全面提升森林防火手段和科学决策水平,适应现代林业建设要求具有深远的意义。

 

1.2设计原则

根据需求分析结合森林防火项目智能监测系统实际情况,以森林防火监测指挥系统结构配置的合理性、科学性和经济性为原则,同时严格掌握以下原则进行设计:

 

■先进性原则

无论是软件配置,还是硬件选型,力求做到技术先进,安全可靠防范严密。

■兼容性原则

即系统设计合理,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。

 

■安全与保密原则

系统的设计和设备配置必须保证森林防火信息的安全,有较好的数据安全措施,有较强的数据备份和系统恢复功能。

■可扩充性原则

系统充分考虑林火监测的需求和未来技术发展所带来的系统扩充的需求,预留足够的接口空间,可满足以后的软件升级及设备扩容。

 

1.3项目运行管理模式设计

以管理组织体系架构为基础,对本期工程建设的省级、地市、县区林业部门的森林火灾远程监控监测与预警系统的运行模式进行设计。


1、省级平台运行管理模式

省级平台日常行使对省级单位和地市林业部门森林火灾智能预警系统的运行具有指导的职责。遇重大事故时对上接受HB省委省政府和国家林业局的指挥和协调,完成全省林业部门的应急保障工作;对下监督市州及县区林业部门森林火灾智能预警系统的开展情况,调度其应急物资和人员队伍完成突发事件处置工作;横向与省内公安、交通、气象、地震、国土等部门开展联动合作,在省政府的统一指挥和协调下主导或配合其他部门应急平台完成突发事件的应急处置。

 

2、地市平台运行管理模式

地市林业部门对上接受省级机构的监督,执行省林业厅的指挥调度指令;对下指挥调度本区市州各区县的应急物资和人员队伍进行事件处置;横向待其他市州平台建成后可在省林业厅的协调下与邻近市州进行应急联动处置。

 

3、县区平台运行管理模式

县区林业部门是“智慧森林”三级体系中的基层机构,负责全县区具体的、操作层面的森林火灾智能预警系统工作。对上接受地市林业部门指挥调度,出动本县储备的应急物资和应急队伍,参与事故处置。跨县突发事件处理和调度由市州林业部门进行协调。

 

1.4平台整体架构

HB省林业厅“智慧森林”项目整体分为三级平台架构,纵向分别为省林业厅、地市林业局及县区林业局,实现分级访问信息传输;横向与对应的省级、市级、县级公安、交通、环保、气象、卫生等系统实现互联互通、资源共享。

各级林业部门监管网络拓扑结构图如下所示:


 各级林业部门监管拓扑图(图3-1

 

1.5平台的定位

按照“统一领导、综合协调、分类管理、分级负责、属地管理”的管理总体原则,结合HB省各级安监部门在安全生产与应急管理方面的职责分工,确定本工程建设的四个交通应急平台的功能定位。

1、省局平台的定位

省局平台定位于应急指挥、监督指导、数据汇集、公众服务四大功能。

 

2、地(市)平台的定位

地(市)平台功能定位同样可归纳为应急指挥、监督指导、数据汇集、公众服务,只是各功能对应的业务范围和地理范围与省局平台有所不同。

 

3、县(区)平台功能定位

县(区)平台的功能定位是监测监控、应急指挥、数据交换。

 

第2章建设内容

2.1总体架构

森林防火智能预警系统是一个森林防火数字化、网络化的远程监控调度指挥系统。具有县区、地市、省三级联网的互联互通、资源共享的功能。它以森林现场图像采集为中心,以远程通信网为传输平台,将光电转换技术、数字图像处理技术、微波无线/光缆有线传输技术、通信网络技术、计算机软件技术等高新技术综合应用于森林防火监测和资源管理中。实现了在指挥中心对重点地段的林火、非法采伐及非法狩猎进行实时监控及救扑行动的指挥调度。

 

森林防火智能预警系统是由前端智能监测基站、传输网络、后端监控管理平台及输出展示系统系统构成,系统结构如图所示:

 

2.2前端系统

前端智能监测系统是采用低照度摄像机和长焦镜头对基站附近数公里范围林区进行视频监控图像采集,采用重型数字云台对摄像机和镜头实现方位角360°,俯仰角-45°到+45°全方位监控,通过重型数字云台的方位角和俯仰角以及长焦镜头焦距实现火点的精确自动定位,在摄像机后端配置一块先进的嵌入式硬件智能烟火识别处理器,实现烟火的智能识别,一旦发现疑似烟火,智能处理器自动识别并自动向后端监控中心发送报警信号,配置一台视频编码器将前端监控的视频图像经编码器压缩后,采用5.8G无线数字微波系统将基站的监控视频图像和各种控制信号传回监控中心。

 

由于基站所处位置离监控中心较远,原则上采用就近取电,如果距离电源太远的话需要采用太阳能发电系统或者太阳能和风光互补的发电系统为基站设备提供电力保障,同时由于基站所处位置为野外林区,需要考虑基站设备自身的防盗和基站设备的防雷接地安全措施。

 

为了获得更好更广泛的监控视野范围,需要在基站所在位置修建铁塔,所需高度根据监控视野范围和四周植被的实际情况决定。

前端基站系统构成如图所示:


 

2.2.1视频采集系统

森林防火视频采集系统,通过前端的森林防火智能一体化系统,将森林防火图像和火灾自动报警信息,通过无线微波链路设备或光线链路将视频编码器输出的视频流媒体及火灾自动报警信息传输到分点监控中心及指挥中心,指挥中心发现后可指挥相关人员采取相应措施处理警情。

 

系统结构原理图如下所示:


 

1、低照度彩色摄像机

根据森林防火智能监控系统视频图像采集的要求是:

■全天候24小时实时监测;

■在夜间极低的光线照明度下获得监控图像;

■日夜24小时拍摄清晰的图像。

采用的高清晰镜头与高性能日夜两用高清摄像机配套使用,即使在雾气、灰尘、烟雾、小雨等可见光(彩色图像)环境中,也可拍摄到非常清晰、高对比度的影像,提升远距离观察效果。

 

2、野外大型防护罩

由于森林防火智能监控系统前端基站在野外,需要采用野外大型防护罩用来保护摄像机和长焦镜头,将摄像机和长焦镜头安装在防护罩内是现实智能监控全天候24小时工作的重要保障,面对野外恶劣的气候条件,大型防护罩需要防火、防雨、防风、防潮、温控、防腐性能的要求。

 

3、重型数字云台

前端基站一般都位于林区较高的位置,风力较大,极易导致基站上的摄像机发生晃动从而引起监控图像抖动,为了满足野外林区监控的需要,需要采用重型数字云台安装摄像机和长焦镜头防止晃动,同时由于基于森林防火的智能监控范围较大,需要重型数字云台能够实现0-360°的全方位角以及-45°~+45°俯仰角度的大范围监控才能满足森林防火智能监控的要求。森林防火智能监控系统配置的长焦镜头能够监控到数公里的范围,较远的监视距离对重型数字云台的运转精度要求也非常高,越小的运转精度在远距离监控时才能够实现监控画面的平滑过渡,不会造成远端林区监视范围画面不连续的情况。

 

为了实现森林防火智能监控系统的火点自动定位,需要采用的重型数字云台具有定位功能,配合后端GIS平台软件实现火点自动定位。

 

4、视频编码器

视频编码器是将前端的视频监控录像经压缩编码后转换为网络数字信号经IP网络传回到监控中心,根据森林防火监控要求视频编码器可以支持D1或1080p、720p、UXGA等高清分辨率编码。

 

5、前端传输网络

森林防火智能检测基站一般都位于野外,需要采用传输链路将前端视频图像以及各种信号传回监控中心,针对野外监控传输链路的选择,我们推荐采用5.8G无线数字网桥,5.8G无线网桥传输链路带宽完全可以满足森里防火防火智能监测系统所需的带宽。并且架设的无线数字网桥系统后可以在保护已有的投资的前提下,可以无缝扩大现有的无线网络。

 

视频采集系统现场实拍图:


监控中心日常值守监测图:


 

2.2.2智能烟火识别系统

智能烟火识别是构成森林防火监控智能监测系统最核心的和最重要的功能,是实现传统普通森林防火监控由人工监看向智能型森里防火监控由智能设备自动监看的重要转换,采用智能设备自动监看的森林防火监控系统能够提供工作效率,减少因人工的疏忽而造成的漏报情况,智能监控系统能够实时全天候24小时监测森林防火,智能设备一旦发现疑似烟火通过系统报警平台及时为用户提供的现场信息,让用户在第一时间通过智能监控系统迅速判断,并作出相关的应急处理措施。

 

先进的智能烟火处理识别器是将摄像机采集到的视频图像未经压缩直接进入智能烟火识别处理器数字化后通过对烟、火的颜色、形状、轮廓、纹理以及光谱特征、空间几何特征等多种因素的智能分析,一旦发现疑似烟火,智能处理器自动识别并自动向后端监控中心发送报警信号。由于没有对监测的图像进行压缩,智能处理器能识别的烟火有效面积低至10×10像素,所以能够实现几乎没有漏报,误报率低的优点。为了进一步减少误报率,智能处理器能够在第一次发现疑似烟火后,通过控制信号自动推进长焦镜头将视频监控图像进一步放大后,进行第二次进行识别和确认。

 

2.2.3供电系统

前端监控基站所处位置在野外,除基站附近有市电的情况下采用市电,远距离一般不建议采用市电,因为过长的电源线路导致到达基站时电压较低,容易造成设备损害,而且成本高,我们建议在日照比较丰富的地方采用太阳能发电系统,在风能比较丰富的地方采用风能和太阳能互补的发电系统来满足系统的需要。

 

1、发电系统配置

太阳能发电系统是由太阳能电池板、蓄电池、控制器、逆变器(有220V设备采用)、电池保温箱构成;

 

风光互补发电系统是由太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、控制器、逆变器(有220V设备采用)、电池保温箱构成。

 

2、市电配置

对于基站附近有市电或者要求采用市电时,由于基站设备大多数为直流电源设备,考虑到电压的不稳定容易造成基站设备损坏,建议采用稳压电源设备为前端基站提供稳定的电压以保护基站设备的用电安全。

 

2.2.4防盗报警系统

森林防火智能预警系统前端基站设备大多数安装在无人值守的密林深处,需要考虑设备防盗的问题,对于野外森林防火监测基站的防盗,我们建议采用红外报警和安防摄像机联动方式进行自动防盗报警,并采用双向语音对讲方式起到警告和威慑作用。

 

根据防盗报警系统的功能要求,配置有防盗摄像机、红外探测器、室外喇叭、拾音器、数字报警主机等。

 

在防盗摄像机后端安装一台数字报警主机,根据防盗摄像机动态摄像的图像,设置周界保护、物品丢失等报警类型,确保前端基站的设备安全。

 

一旦有人靠近、攀爬基塔,告警系统启动,安保摄像机录像回传至监控中心并实时录像,同时,喇叭现场播放语音警示。监控中心接收到报警信号后,立即通过语音对讲系统对现场喊话。

 

上级监控指挥中心可通过对讲系统对本地实现单向对讲,本地声音可被上级单向监听。通过远程控制软件,在监控中心远程控制前端基站的电子监控设备,可控制云台、摄像机、镜头等设备。

 

2.2.5气象监测系统

森林防火预警气象监测系统是针对林业人员和森林消防人员需要而专门设计的自动气象站,系统采用高集成化的采集模块和先进的传感器模块,可在野外恶劣环境下无人自动工作。可对风速、风向、雨量、空气湿度、相对湿度、土壤温度、蒸发量、大气压力、日照辐射、露点等多个气象要素进行全天候现场监测。提高了观测效率,减轻了观测人员的劳动强度。可以定时将前端现场气象数据和图像参数传输到防火指挥中心,自动计算出当时的森林火险等级,并同时发送现场的全景视频图像,做到远程瞭望,及时监测初期火点,为防火决策提供科学依据。

 

气象监测系统现场实拍图如下:



2.2.6GPS监测系统

通过GPS全球定位技术,和GIS地理信息实现对森林管护人员防火、防盗、防虫灾工作进行严格规范化的管理,能通过GPS巡检器以短信息的形式,向管理中心及时反馈巡检过程中发现的各种事件,并标明准确的经度纬度,在发生危及森林管护人员人身及生命安全的突发事件时,能一键发送紧急求救信号,标明准确的经纬度,给营救人员提供准确的地理位置。并且能完成林业局自行定义巡检地区、巡检路线、巡检时间、巡检人员、排班计划、网络查询、远程管理及异地传输等强大的功能。

 

GPS监测系统主要由由GPS终端、GSM网络、监控管理中心GIS地理信息系统组成。本次项目GPS监测系统还针对我省重点林区的部分珍稀动物进行全天候监控,随时监测其行踪,保护其安全。

 

2.2.7基站控制系统

由于前端基站设备都工作在野外,前端基站涉及到智能烟火识别处理器、防盗报警的数字报警主机、功放、控制电路、编码器、交换机等设备,针对野外恶劣的气候条件,这些电子设备的都无法正常工作在野外的环境,只有采用一体化设计的集成控制设备,将前端基站的智能监控设备集成到一个恒温控制防水箱内,才能保证野外森林防火智能监控系统长时间稳定可靠运行。

 

基于森林防火智能化监控的特点,采用一体化集成电路设计,集成智能烟火识别处理器、防盗报警的数字报警主机、功放、控制电路、编码器、交换机等森林防火前端基站全部控制系统。

 

2.2.8防雷接地系统

对于野外的森林防火监测基站,防雷接地是保障基站及设备安全必不可少的一项,森里防火监测基站防雷接地系统包含2个部分,第一部分为:基站铁塔的防雷接地,第二部分为:基站设备的防雷接地,按照防雷接地的国家标准:基站铁塔防雷接地小于10Ω,基站设备的防雷接地小于4Ω。

 

1、基站防雷接地

第一种方式:分开接地,既基站防雷接地和基站设备防雷接地2套接地系统,基站避雷针接在基站防雷接地系统,基站设备接在基站设备防雷接地系统

第二种方式:共用接地,既共用接地系统小于4欧姆,基站避雷针和基站设备都接在该防雷接地系统上,但是基站铁塔防雷接地点和基站设备防雷接地点需要隔开10米的距离,做到共地不共点。

 

2、接地系统的施工

第一种方式(主要是针对基站铁塔的防雷接地):在基站附近找寻一块空地,开挖一个大坑采用铁丝网铺设,采用扁钢连接并引出,回填时采用降阻剂混合泥土回填,接地电阻小于10Ω;

 

第二方式(共用接地):在基站附近找寻一块空地,开挖4到8个1.5米深得小坑,采用非金属接地模块植入坑内,采用扁钢将各个模块进行焊接并引出,回填时采用降阻剂混合泥土回填;接地电阻小于4Ω;

 

第三种方式(基站附近地势条件不好,无连续的泥土地):在基站附近30米得范围内,采用多个铜包钢接地棒找寻可以接入泥土的地方进行插入,然后采用扁钢将各个接地棒进行焊接引出。接地电阻小于4Ω。

 

根据基站附近的实际情况,我们基站防雷接地方式采用:共用接地,接地系统施工方式采用:接地模块工艺接地系统其中铁塔防雷采用球型避雷针,基站设备防雷设备基站设备防雷设备配置与基站控制箱所在位置有关,如果基站控制箱安装在铁塔下面的机房内,配置有以下二种方式:

 

A:外接风光互补防雷配置:

直流电源防雷器、二合一防雷器(电源和视频)、RS422防雷器、视频防雷器、直流电源防雷器、同轴避雷器、网络防雷器、防雷箱等。

 

B:外接市/农电配置:

一级交流电源防雷器、二级交流电源防雷器、退耦器、RS422防雷器、直流电源防雷器、视频防雷器、同轴避雷器、网络防雷器、二合一防雷器(电源和视频)、防雷箱等。

 

如果基站控制箱安装在铁塔上,并靠近高清重型数字云台和摄像机的位置,由于铁塔安装了避雷针,摄像机及高清重型数字云台、基站控制箱都在避雷针的保护范围内,而且基站控制箱与铁塔之间采用了绝缘隔离,基站控制箱与接地系统进行良好的接地,各种信号线距离较近,除以上配置的防雷措施还需配置RS422防雷器、网络防雷器、二合一防雷器、防雷箱、接地模块、降阻剂、镀锌扁钢等。

 

2.2.9铁塔基建系统

森林防火智能预警系统前端基站位于林区内,四周一般都有较高的灌木林,森林防火智能监控要求的视野广、无障碍、监控角度大,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等特点,需要采用铁塔提升到一定的高度来满足森林防火智能监控的要求,铁塔高度是由四周的灌木林高度和监视范围要求以及可见光技术的智能烟火识别处理器的技术特点共同确定。

 

理想的铁塔监控点高度应该是,高过四周的灌木林,摄像机水平位置能够监视到较大面积,摄像机俯仰角不易过大(±45°以内最好),因为过大的俯仰角容易导致智能烟火处理器无法正常识别到正常的烟火。

 

铁塔基建是一项十分重要的项目,质量决定铁塔的使用年限,为了保证铁塔质量一般需要经过取得资质的设计单位进行设计并严格按照相关的质量标准进行修建。

 

1、基站铁塔选址的优化原则

■满足森林防火智能监控以及无线网桥传输的要求;

■场地平坦,附近无高大建筑物遮挡;

■工程地质良好,避开断层、古河道及可能塌方、滑坡的地段;

■选择安全的环境,避开易燃易爆的场所和粉尘及有害气体的污染源;

■避开低洼地,防止雨水淹灌。

 

2、基站铁塔形式选择

■基站是否需要修建铁塔,可以根据选址点的实际情况确定,如果附近有移动公司的铁塔,在可能的情况下,优先考虑采用附近已有的铁塔;

■基站铁塔因结构形式不同,可分为自立塔、拉线塔(桅杆);基站铁塔因所建地点不同,有地面塔、屋顶塔之别;

 

■地面塔通常采用的塔形有角钢塔、钢管四柱(或三柱)塔因其根开可以做到很小(2米左右),适用于狭窄场地或距建筑物较近的情况,单造价高于角钢塔。独管塔多用于城市风景区或其它要求美观的场所,因为独管塔线路引下和人员攀登都不方便。

 

加之造价较高,仅用于特殊要求的环境。拉线塔的优点是用钢量小,但占地面积大,是否经济应综合考虑;另外拉线塔易受外力破坏,一旦拉线受损即造成倒塔;拉线塔受风力作用还会发生摆动和水平扭动,采用微波传输的基站慎用。

 

3、基站用地面积

根据不同地方的实际情况,一般以塔高15米-20米为例,用地范围大约为:角钢塔:6米×6米,钢管四柱塔3米×3米,独管塔2米×2米;

确定用地范围时应注意,铁塔一定要与附近建筑留出安全距离。

 

4、铁塔设计优化说明

■铁塔设计原则:满足智能监控基站设备的安装要求,便于操作维护;符合国家钢结构规范,保证结构安全,抗风、抗震、防锈‘防雷;优化设计,合理选型,便于制作、安装,缩短施工周期,降低工程投资;

■合理选择塔形;不同塔形的造价悬殊较大,合理选择塔型是节省投资的关键;

 

■铁塔安全设计:铁塔的防雷设计应严格执行《基站铁塔与接地设计规范》,铁塔的防锈蚀采用热镀锌方式,施工现场不得打孔、焊接,以免破坏镀锌层,加强铁塔的防盗措施至关重要,螺栓或塔材的被盗可能引发倒塔事故,铁塔的最下一段塔身应采用防盗螺栓;地脚螺栓应焊防盗钢帽或浇筑混凝土保护层。

 

2.3传输网络

2.3.1采用有线+无线的方式

传输网络是实现森林防火智能预警系统前端基站视频图像及各种信号传输到后端监控中心的必要的组成部分,基于森林防火智能预警系统的传输网络主要有两种方式,第一种采用有线光缆进行传输,第二种方式采用无线网络进行传输,对于距离较近或者已有光缆的情况下采用有线光缆,在可以选择传输网络时,优先考虑采用无线网络传输系统,这是由于森林防火监控自身的特点所决定,森林防火监控基一般都建在山区中,不同监控基站的地理情况以及地势都比较复杂,面对复杂的地形,采用有线光缆不仅施工复杂,而且成本也非常高,沿途施工还会对植被造成破坏,是一种既破坏环境又不经济的一种方式,而采用无线传输方式以施工简便,成本低,一次性投入等优势,成为森里防火监控系统传输链路的首选。

 

图像实时传输、清晰,传输频率可选,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,在遇障碍物阻挡的情况下,可采用架设中继系统。

 

目前,无限制的无线网络主要有2种,一种是2.4G无线网络,一种是5.8G无线网络,由于使用2.4G无线网络设备非常多极易造成干扰,而5.8G无线网络使用的设备较少,而且抗干扰能力强,所以我们优先考虑采用5.8G无线网络。

 

用于森林防火智能监控系统的5.8G无线网络主要包括:5.8G无线网桥、增益天线、馈线、POE供电模块、同轴避雷器或防浪涌保护器等构成。

 

5.8G无线网桥:根据森林防火智能监控视频所需的的传输带宽,无线网桥有:27M、54M、108M、150M、300M可选,对于单路监控视频,采用D1格式,建议采用27M或54M的无线网桥就可以满足要求,采用高清格式,距离较近时可以采用54M无线网桥,较远时建议采用108M或150M无线网桥,对于超过30公里传输距离的无线网桥,无论传输带宽大小,建议优先考虑知名品牌。

增益天线:选择增益天线是根据传输距离而定,一般情况下,在可视距离3公里内建议采用内置天线即可满足要求,10公里以内建议采用30dBi栅状抛物面定向天线(φ0.8或φ0.9),超过10公里建议采用33dBi碟状抛物面定向天线(φ1.0或φ1.2)。

 

Poe供电适配器:采用Poe供电适配器通过网线为无线网桥供电。

同轴避雷器:保护无线网桥,避免增益天线通过馈线将感应雷引入到无线网桥。

 

森林防火智能预警系统的无线传输系统不仅需要考虑设备选型情况,对于涉及到较多的无线传输点时,传输网络的路由情况也是非常重要的,在可视的情况下,优先采用已有的监控基站铁塔实现无线网络的传输和中继可以节省较多费用,因为通过已有的监控基站铁塔无线网络设备可以共享铁塔、电源保障、防雷接地等,所以无线传输网络的路由十分重要。

 

对于必须单独采用中继站点的基站,我们建议采用独管塔和配置较小功率的发电系统即可满足要求,因为单独的无线网络中继站点设备较少,功耗非常低、而且比较设备自重也非常轻,配置独管塔和小功率发电系统就可以实现中继站点的要求。

 

2.3.2配置建议

基于以上分析和实际情况采用无线网络的设备配置如下:

1、前端监控基站配置

■无线网桥:5.8G无线网桥;系统地处山区,各监控点与主站间的信号传输链路均采用通过中继接力传输的方式实现,同时由于5.8G数字微波传输采用网络信号传输,保证了传输质量;

 

■天线:定向天线(5.8GHz30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线(H4,V6,0.6×0.9m,4.5kg));为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要,天线采用0.6×0.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线;

■防雷器:CLSP58■A(5.8GHz避雷器(■-JK,5.8GHz))。

 

2、中继站点配置

■无线网桥:WB58005A-I(内置23dbi天线);系统地处山区,各监控点与主站间的信号传输链路均采用通过中继接力传输的方式实现,同时由于5.8G数字微波传输采用网络信号传输,保证了传输质量;

 

■天线:定向天线(5.8GHz30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线(H4,V6,0.6×0.9m,4.5kg));为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要,天线采用0.6×0.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线;

■防雷器:CLSP58■A(5.8GHz避雷器(■-JK,5.8GHz));

■铁塔:独管塔;

 

■供电:优先采用就进取电,如取电不便的情况用300W太阳能发电系统+2只12V/200ah胶体电池+控制器等。

 

3、后端监控中心配置


■无线网桥:5.8G无线网桥;采用5.8G数字微波传输采用网络信号传输,保证了传输质量;

■天线:定向天线(5.8GHz30dBi压铸铝切割栅状抛物面定向天线(H4,V6,0.6×0.9m,4.5kg));为了满足微波信号空间衰落储备以及雨衰、雾衰的需要,天线采用0.6×0.9米压铸铝切格栅状抛物面定向天线;

■防雷器:CLSP58■A(5.8GHz避雷器(■-JK,5.8GHz))。

 

2.3.3传输网络路由

本次项目采用的5.8G无线网络系统,整个系统采用D1编码格式传输,链路波段采用5.8G段数字微波,具有较强的抗干扰性能,图像完全实时且清晰稳定。传输距离根据实际情况可以传输0.1—50km.通过视频编码器和无线网桥系统实现远距离传输实时高清晰度视频图像,图像载频高,抗干扰性强,传输距离远,符合监控标准的视频语音传输标准,能够为用户提供高质量的图像效果。


2.4后端管理

后端监控管理中心是整个森林防火智能监控的处理中心,所有前端的视频监控图像、报警信息、监控前端基站的远程控制、输出展示等均在后端监控管理中心完成。

 

2.4.1联网监控管理平台

联网监控管理平台是实现对前端基站监控视频图像进行实时监控、保存处理,以及控制和管理前端基站设备的重要核心系统,通过联网监控管理平台配合前端智能烟火识别处理器在发现疑似烟火后实现后端监控管理中心自动报警功能,在配置短信报警主机后,可以通过系统自动向相关工作人员发送报警短信等,由于监控管理平台系统支持联网功能,所以系统具有可以与上、下级单位的系统联网的功能,实现统一的联网监控管理平台。

 

联网监控管理平台主要包括:联网监控管理软件、服务器以及其它功能附件等构成。

 

联网监控监控管理平台是一套视频监控的解决方案,系统包含:管理模块、代理服务模块、流媒体服务模块、电视墙管理模块、远程管理模块、报警管理模块、存储服务模块、客户端管理。应具有以下主要功能:

 

■多层级、多元式联网监控;

■联网监控管理平台应将不同地区、不同环境的林区监控设备有效整合,实现分布式监控,集中式管理;

■管理权限层级分明,具有多层次、管理,建立视频监控、报警联动;

■集成报警联动。

 

系统设计采用基于视频分析技术的烟为智能预警技术,前端智能监测点宜设计防盗报警装置,当林区出现疑似火情或防盗警情,系统在第一时间作出响应并报警,报警发生时,将当前浏览窗口自动切换成报警画面。

 

支持报警信息的接收,同时具备声音,图像,文字的提示,并要随机生成报警日志,有报警自动恢复功能;报警类别,可能包括为情报警方、防盗报警、设备故障以及其它类型的报警信息等;当发生报警时,在有GIS系统支持下,可自动在屏幕上显地图上提示报警位置及类型。报警信息应该和录像数据相结合,可由报警信息检索回放相应的图像录像。

 

林业行业的远程联网监控管理系统区别于其它行业的联网监控系统的特点之一是丰富的产品兼容性,在林业系统的视频控体系中,所采用的监控设备和辅助设备,必须考虑它们的兼容性和扩展性,避免出现设备不兼容的情况,采用的设备或系统应为系统的扩展升级预留接口。

 

1、监控管理平台软件介绍

根据多级联网监控需要管理和使用海量的监控资源,结合行政管理架构的特点,将海量的监控资源划归各监控中心管理,各监控中心按行政管理架构多级级联形成倒置树状结构。

 

从功能上可以将系统分解为下图结构:一级监控中心,二级监控中心,三级监控中心,内部用户,社会用户群体,外部监控资源及内部监控资源。其中监控中心是管理平台,用户为服务对象。其中一级监控中心设置在HB省林业厅防火办,二级监控中心设置在地市林业局防火办,三级监控中心设置在县区林业部门防火办。


 

2、平台的主要功能介绍

中心联网监控管理平台和林业站用控制软件主要包含一下管理和服务:

■中心管理模块功能

■流媒体服务模块功能

■远程管理模块功能

■报警管理模块功能

■代理服务模块功能

■存储服务模块功能

■电视墙管理模块功能

■客户端管理等等

 

2.4.2GIS管理平台

森林防火智能预警系统中非常重要的火点自动定位功能,需要采用GIS管理平台才能够实现,火点自动定位功能是系统根据前端控制系统能实时采集的云台的水平转角、垂直夹角,镜头的焦距这三个参数,根据智能监测点所在位置的经度、纬度、海拔高度,结合GIS系统测算出火点的经度、纬度、海拔高度,并在GIS地图上标注。

 

GIS管理平台包括:GIS平台、数据库、地图、航片或卫片、火点自动定位软件、服务器构成;

 

GIS智能监测系统与数字云台与地理信息系统无缝连接,将数字云台所返回角度将送入地理信息系统,并在林业地理信息系统上进行精确坐标定位,系统根据前端控制系统能实时采集的云台的水平转角、垂直夹角,镜头的焦距这三个参数,根据智能监测点所在位置的经度、纬度、海拔高度,结合GIS系统测算出火点的经度、纬度、海拔高度,并在GIS地图上标注

■二维地图与三维电子地图可任意切换;

■矢量地图可任意放大、缩小、旋转、漫游;

■管理员可根据坐标、名称、范围等,动态查询各类资源信息。

后期可在GIS管理平台中融合GPS定位功能。

 

2.4.3远程会商系统

远程会商系统用户包括省林业厅、地市、县区林业局的三级用户,是一个用户类型多样、会商模式多样、接入方式多样的系统。同时,又是一个集各种多样功能:火灾事故预报警、安全抢险救灾的调度指挥、专家和领导会商、高清视频会议、远程安全检查、远程会议协商、远程安全事故认定、远程防火安全培训、安全操作规范等功能为一体的综合性统一平台。

 

1、视频会议系统

高清视频会议系统可以方便的召开全省各级林业部门内部视频会议,同时能够提供语音、图像、数据的交互,从而实现系统内的各部门间的会议、远程培训和远程技术支持功能。视频会议系统设计上既要关注各级林业部门专题、保密、安全的要求,又要注意灵活适应各类其他用户的接入和参与。

 

具体有以下主要功能:终端点对点会议、多点会议和多组会议功能、双流会议功能、会议召开方式、会议控制的多种模式、电话加入会议、加密会议、会议存储、双显仿真。

 

2、远程会商系统

在地理空间的限制情况下,通过会商系统平台与省林业厅、地市、县区林业部门的协商,解决森林防火中出现的难题。

 

远程会商系统是结合多媒体视频会议系统为基础,增加功能模块分项或者分步骤实施,在会商系统平台上实现综合的视频应用,包括:视频现场监控、视频会议、应急指挥平台、远程安全工作检查、远程会议协商、远程的事故认定、远程安全生产培训、操作规范宣传,也可利用该平台进行内部的培训和远程教育功能。

 

3、远程培训系统

为了提高我省林业各部门的森林防火及救灾知识,可以定期通过远程会商系统进行培训。加强各行业森林防火与救火的学习和培训,通过远程会商系统进行远程教育和考核。

 

2.4.4网络安全系统

同时搭建全省林业监控专网的网络安全平台,主要包括:硬件防火墙、入侵防御系统、统一威胁管理系统、防病毒软件、网络安全管理平台、安全认证及访问控制系统等组成的全方位网络安全防范体系,确保整个网络和应用系统运行安全。

 

网络安全系统的设计、设备的选择既要满足当前各级安监部门安全生产信息化应用的现实需求,又要考虑未来业务扩展的需要。

 

建设内容主要包括:骨干核心(接入)路由交换设备、局域网交换设备、硬件防火墙、IPS、防病毒软件、UTM设备、综合布线等。

 

2.4.5主机与存储系统

1、省林业厅主机与存储系统建设

省局主机及存储系统主要包括:省级平台数据库服务器、业务应用服务器、视频存储服务器、数据交换前置机、FCSA■交换机、光纤磁盘阵列、光纤虚拟磁带库、视频存储磁盘阵列、机柜等设备。

 

2、地市林业局主机与存储系统建设

地市主机及存储系统主要包括::地市级平台数据库服务器、业务应用服务器、GIS应用服务器、视频存储服务器、数据备份服务器、数据交换前置机、FCSA■交换机、光纤磁盘阵列、光纤虚拟磁带库、视频存储磁盘阵列、机柜等设备。

 

3、县区林业部门的主机与存储系统建设

县区级主机及存储系统主要包括:县区级平台数据库服务器、业务应用服务器、GIS应用服务器、硬盘录像机等设备。

 

2.4.6监控中心建设

监控中心建设主要包括大屏幕显示系统、数字会议扩声系统、LED显示系统、操作及指挥工位、调度系统等。大屏幕显示系统是采用显示屏拼接成大尺寸显示墙,并采用各种控制设备为指挥中心提供显示大画面、高清晰的视频监控图像和GIS地理等相关信息,特别适用于森林防火智能预警系统,日常工作人员通过大屏展示系统可以实时监视到野外森林情况,遇到火灾时通过大屏更加直观的让领导感知现场环境,作出及时、正确的决策。

 

其它系统还有交互讨论系统、数字桌牌系统、数字发言系统、信号采集系统、录音录像系统、屏幕升降系统及集中控制系统等。本次建设内容将根据后期现场实际调研后确定。

 

森林防火智能预警系统监控中心效果图如下:


 

2.4.7机房环境建设

构建一个高可用性的整体机房环境,才能保证系统软硬件和数据免受外界因素的干扰,消除环境因素对应急指挥系统带来的影响。所以对机房环境的要求是布局合理,技术先进,操作方便,科学管理,确保主机、存储及网络等重要设备持续、可靠、安全的运行。机房的环境必须满足计算机设备、网络设备、存储设备等各种电子设备对温度、湿度、洁净度、电磁场强度、噪音干扰、安全保安、防漏、UPS不间断电源、防雷、接地等的要求,同时还须为工作人员提供一个舒适而良好的工作环境。

 

后期各级林业部门应根据自身实际情况,进行完善性建设,避免重复建设及浪费。

 

第3章投资估算和资金来源

3.1估算依据

中华人民共和国信息产业部《电子建设工程概(预)算编制办法及计价依据》2005年;

中华人民共和国信息产业部《电子建设工程预算定额》,2005年;

中华人民共和国国家发展和改革委员会、建设部《工程勘察设计收费管理规定》,2002年;

中华人民共和国财政部《基本建设财务管理规定》,2000年;

中华人民共和国国家计划委员会《建设项目前期工作咨询收费暂行规定》,1999年;

中国软件行业协会《软件开发和服务项目价格构成及评估方法》,2006年;

中华人民共和国国家发展和改革委员会《国家电子政务工程建设项目管理暂行办法》,2007年;

有关设备、系统厂家、软件开发公司报价。


3.2资金来源

本次项目建设资金来源为财政拨款,专项资金。


3.3分期建设

项目建设按照“统筹规划、分布实施”的原则,进行分期建设。

1、基础网络搭建期

初步建成覆盖全省、地市及县区林业部门的林业监控专网,通过对1-2个林区的试点建设,前端通过有线光缆+无线微波等方式进行图像、语音及数据传输。

2、项目推广期

遵循一期工程建设标准开展全省所辖地市、县区的森林防火智能预警系统的建设,包括传输网络、监控中心及前端设备的建设。

3、防火监控覆盖期

在一期工程和二期工程建设的基础上实现覆盖HB全省林区的森林防火智能预警系统的建设。

 

第4章效益评价

4.1经济效益评价

HB省森林防火项目的建设将使HB省森林火灾的预防、预报水平及扑救手段再上一个新台阶,对火情能够做到早发现、早扑救,既降低森林火灾引起的森林资源和其它野生动植物资源的损失,又降低森林火灾的扑救费用。


4.2生态效益评价

该项目的实施可以增强预防和控制森林火灾的能力,对维持森林生态系统的平衡,保护生态环境,保持生物多样性,使森林充分发挥水土保持,调节气候,防风固沙,防治污染,美化环境等生态作用有着极其重要的作用


4.3社会效益评价

HB省森林防火项目建设工程顺利实施,不仅能大大减轻森林火灾的危害程度,更好地保护森林资源和人民生命财产的安全。同时,随着森林火灾的有效控制,生态环境的改善和森林资源的增加,必将带动林业二、三产业的迅猛发展,从而进一步促进经济繁荣和社会进步。


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