森林智能防火集成運用

此類技術(shù)的綜合運用案例為，森林衛(wèi)士365系統(tǒng)。

具體使用在重慶縉云山國家自然保護區(qū)等地。2100433B

包括“前端”：林場基站，遠程控制器，攝像系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，防雷接地，防盜系統(tǒng)等；但實現(xiàn)智能控制的核心是要擁有煙火視頻智能識別器，以及hsv-3變控制云臺及基于gis的火點自動定位技術(shù)。

“后端',包括聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺，視頻會議，輔助決策應(yīng)急指揮平臺等；

最新先進技術(shù)如：hsv-煙火智能預(yù)警系統(tǒng)，hsv-火點精確定位等。hsv-e1重型數(shù)字云臺等

實際運用重慶縉云山國家自然保護區(qū)，四川九寨溝保護區(qū)等。

根據(jù)甲方提供的需求，經(jīng)過分析，我們按照林業(yè)管理的工作流程對功能需求作了如下流水形的功能展示，以方便你更加直觀地了解本方案。

1、非防火期

信息日常管理：

包括信息錄入與查詢、報表制作、統(tǒng)計分析、專題制圖等。

防火設(shè)施規(guī)劃：

對監(jiān)控臺站的位置進行優(yōu)化，保證其監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)視覆蓋范圍完整。也可對林區(qū)防火設(shè)施和撲火隊伍進行規(guī)劃，合理配置森林防火資源。

林火撲救決策訓(xùn)練：

通過向指揮者提供各種圖文資料，使其能針對各種模擬火場制定撲救方案。

2、防火期

防火準(zhǔn)備：

接收氣象部門的火險天氣預(yù)報與火險等級預(yù)測結(jié)果，及時做好防火準(zhǔn)備。

防火準(zhǔn)備輔助決策：

根據(jù)各地區(qū)的火險天氣預(yù)報和火險等級預(yù)報，為各地分別提供各自不同的火災(zāi)預(yù)防措施、火源管理措施、撲火隊伍戰(zhàn)備措施等輔助決策意見。

3、林火發(fā)生時

林火行為預(yù)測：

林火一旦發(fā)生，系統(tǒng)可迅速向決策者提供林火區(qū)位、蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火行為數(shù)據(jù)。

撲火輔助決策：

根據(jù)林火發(fā)生地的動態(tài)信息，利用本系統(tǒng)的虛擬演示實現(xiàn)對撲火工作的復(fù)雜指揮。

4、林火發(fā)生后

災(zāi)后評估：

林火發(fā)生后，可利用本系統(tǒng)對受災(zāi)面積、災(zāi)害損失做出相對準(zhǔn)確的評估。

災(zāi)后重建輔助決策：

利用資源管理系統(tǒng)對災(zāi)后重建提供輔助決策的依據(jù)。

通過系統(tǒng)建設(shè)，本系統(tǒng)具有以下主要功能：

1.監(jiān)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(guān)數(shù)字信息如坐標(biāo),時間等；

2.數(shù)字圖像可以通過微波通訊和計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程傳輸；

3.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；

4.采用林火精確定位技術(shù)，具有預(yù)置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能；電動三可變長焦距鏡頭配備遠程可控濾色片低照度高清晰攝像機；

5.通過現(xiàn)有設(shè)置的監(jiān)測點,實現(xiàn)整個林區(qū)監(jiān)視范圍的全覆蓋；

6.系統(tǒng)安全性高，采用人員身份認(rèn)證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統(tǒng)安全可靠；

7.查詢：采用時間流設(shè)計，可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索；

8.微波傳輸模式，方便與其他防火中心及其他森林防火管理相關(guān)部門連接；

9.防盜告警，在監(jiān)控點裝置紅外探頭，有盜竊入侵時監(jiān)控中心告警，保護用戶投資，或?qū)p失降低；

10.火情識別報警：當(dāng)監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時告警并聯(lián)動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置；

11. GIS管理系統(tǒng)：以電子地圖為基礎(chǔ),實現(xiàn)地圖基本操作功能,實現(xiàn)對森林火災(zāi)的分析預(yù)報,森林防火工作的動態(tài)管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。

12.火災(zāi)定位：利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標(biāo)直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。

13.輔助決策功能：GIS信息系統(tǒng)提供撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現(xiàn)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。

14.電源系統(tǒng)：電源供給在全天候的環(huán)境下,保證系統(tǒng)不間斷供電；

15.防雷接地系統(tǒng)：系統(tǒng)要有安全的防雷接地保障措施,確保系統(tǒng)能夠安全運行；

16.系統(tǒng)配置設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對各類設(shè)備的綜合網(wǎng)絡(luò)管理。

森林火災(zāi)的危害

森林火災(zāi)是森林最危險的敵人，也是林業(yè)最可怕的災(zāi)害，它會給森林帶來最有害，具有毀滅性的后果。森林火災(zāi)不只是燒毀成片的森林，傷害林內(nèi)的動物，而且還降低森林的更新能力，引起土壤的貧瘠和破壞森林涵養(yǎng)水源的作用，甚而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失去平衡。盡管當(dāng)今世界的科學(xué)在日新月異地向前發(fā)展，但是，人類在制服森林火災(zāi)上，卻依然尚未取得長足的進展；于是森林火災(zāi)預(yù)防和發(fā)現(xiàn)比撲滅更具現(xiàn)實意義。

1、森林火災(zāi)不僅會燒死許多樹，降低林分密度，破壞森林結(jié)構(gòu)；同時還引起樹種演替，由低價值的樹種、灌叢、雜草更替，降低森林的利用價值。

2、由于森林燒毀，造成林地裸露，失去森林涵養(yǎng)水源和保持水土的作用，將引起水澇、干旱、泥石流、滑坡、風(fēng)沙等其他自然災(zāi)害發(fā)生。

3、被火燒傷的林木，生長衰退，為森林病蟲害的大量衍生提供了有利環(huán)境，加速了林木的死亡。森林火災(zāi)后，促使森林環(huán)境發(fā)生急劇變化，使天氣、水域和土壤等森林生態(tài)受到干擾，失去平衡，往往需要幾十年或上百年才能得到恢復(fù)。

4、森林火災(zāi)能燒毀林區(qū)各種生產(chǎn)設(shè)施和建筑物，威脅森林附近的村鎮(zhèn)，危及林區(qū)人民生命財產(chǎn)的安全，同時森林火災(zāi)能燒死并驅(qū)走珍貴的禽獸。森林火災(zāi)發(fā)生時還會產(chǎn)生大量煙霧，污染空氣環(huán)境。此外，撲救森林火災(zāi)要消耗大量的人力、物力和財力，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。有時還造成人身傷亡，影響社會的安定。

傳統(tǒng)的監(jiān)控方法主要是依靠人力，包括建立瞭望塔，建立視頻監(jiān)控站點等。 1.1 森林防火技術(shù)一覽

國際森林防火技術(shù)

1，德國：FIRE-WATCH森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)

德國投入使用的FIRE-WATCH森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)，正常監(jiān)測半徑10公里，安裝該系統(tǒng)每套需7.5萬歐元，而在勃蘭登堡州安裝需要120-130套，約1000萬歐元。

2，美國：護林飛機和紅外遙感火災(zāi)預(yù)警飛機巡邏

美國利用“大地”衛(wèi)星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉(zhuǎn)，探測地面上的高溫地區(qū)、濃煙地帶以及火災(zāi)遺址。美國使用無人駕駛林火預(yù)警飛機進行24小時監(jiān)測，雖獲得了成功，但耗費了巨額資金。

3，加拿大：加拿大采用衛(wèi)星巡回監(jiān)測系統(tǒng)

加拿大采用從衛(wèi)星上發(fā)射電磁射線檢測林區(qū)溫度，當(dāng)檢測出某一林區(qū)局部溫度上升到150℃～200℃，紅外線波長達3.7微米時，便是火災(zāi)前兆，立即測定具體溫度，采取措施及時防火.同時，加拿大林區(qū)采用多架配備先進的直升飛機輪流監(jiān)測森林火災(zāi)，飛行費每小時需5000-6000加元。

國外的技術(shù)有的雖然可靠，但需要借助高空衛(wèi)星，且施工太復(fù)雜；有的技術(shù)方案基礎(chǔ)實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國森林資源監(jiān)測的實際需要。

國內(nèi)采用的監(jiān)測方法

1，地面巡護

地面巡護，主要任務(wù)是宣傳群眾，控制人為火源，深入瞭望臺觀測的死角進行巡邏。對來往人員及車輛，野外生產(chǎn)和生活用火進行檢查和監(jiān)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(xiàn)較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠山區(qū)，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(jiān)測方法來彌補。

2，瞭望臺監(jiān)測

瞭望臺監(jiān)測，是通過瞭望臺來觀測林火的發(fā)生，確定火災(zāi)發(fā)生的地點，報告火情，它的優(yōu)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(qū)不能設(shè)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(jīng)驗來觀測的方法，準(zhǔn)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，航空巡護

航空巡護，是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優(yōu)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(fā)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(fēng)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(qū)進行觀察，如錯過觀察時機，當(dāng)日的森林火災(zāi)也觀察不到，容易釀成大災(zāi)，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(yán)重不足，這就需要用定點視頻監(jiān)測來彌補其不足。

4,衛(wèi)星遙感

衛(wèi)星遙感，利用極軌氣象衛(wèi)星、陸地資源衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星探測林火。能夠發(fā)現(xiàn)熱點，監(jiān)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(yù)報，用衛(wèi)星數(shù)字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數(shù)據(jù)快、能得到連續(xù)性資料，反映火的動態(tài)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(zhǔn)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(dāng)熱點達到3個像素時，火已基本成災(zāi)。

國內(nèi)主流的防火監(jiān)控技術(shù)及其不足

森林火災(zāi)危害大，撲滅困難，于是在火災(zāi)還在萌芽狀態(tài)立即撲滅它就顯得尤為重要。

森林火災(zāi)因為常常處在深山老林中，不易發(fā)現(xiàn)，故而發(fā)現(xiàn)火災(zāi)對于早撲滅火災(zāi)具有重要意義。

1，興建瞭望塔

國內(nèi)存在較多的技術(shù)落后方式。

2.，建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)

目前國內(nèi)主流的監(jiān)控方式。

這是傳統(tǒng)城市監(jiān)控的簡單延伸，將采集視頻圖像通過微波匯總，由人工完成集中監(jiān)視；

人工監(jiān)視易造成肉眼疲勞，視頻中的火情不易被查覺，造成漏報；

監(jiān)控中心的視頻線路較多，人工監(jiān)視也無法一一監(jiān)看，易造成漏報。

所以，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的最大缺點是漏報率非常高。

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控是非數(shù)字化系統(tǒng)，許多智能應(yīng)用無法實現(xiàn)。

3，建立智能預(yù)警系統(tǒng)

這是森林防火的發(fā)展方向，實現(xiàn)森林防火的智能化，信息化。

利用無縫融合智能圖像識別技術(shù)、面向?qū)ο蟮?D GIS技術(shù)、大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)等高新技術(shù)，利用多項專利技術(shù)，結(jié)合林業(yè)管理的專業(yè)知識和林業(yè)防火的經(jīng)驗，建立林業(yè)防火智能監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)，從而實現(xiàn)林區(qū)視頻的自動監(jiān)控、煙火準(zhǔn)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(zāi)后評估等多方面功能，建立森林防火的完整業(yè)務(wù)鏈，并針對性地解決用戶的各種個性化需求。

如“森林衛(wèi)士365”系列產(chǎn)品，主要由前端智能監(jiān)控產(chǎn)品和后端應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成。

前端智能監(jiān)控產(chǎn)品包括重型數(shù)字云臺、基站智能控制箱、嵌入式的煙火識別智能處理器等；

后端應(yīng)用系統(tǒng)包括海普聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理平臺、基于ArcGIS平臺的森林防火輔助決策及應(yīng)急指揮系統(tǒng)。

其特點是利用視頻設(shè)備及先進的管理軟件實現(xiàn)對森林的自動監(jiān)控，煙火自動識別，災(zāi)害位置的自動定位實現(xiàn)對森林火災(zāi)的智能監(jiān)控和撲滅。實現(xiàn)的是森林防火撲火的自動化，智能化，信息化。

稱之為智能防火是因為其實現(xiàn)智能控制的核心是要擁有煙火視頻智能識別器，以及hsv-e1高精度控制云臺及基于gis的火點自動定位技術(shù)；實現(xiàn)森林防火的全自動化和信息化。

核心區(qū)別在于無人值守-智能控制。

現(xiàn)有森林防火方面教材系統(tǒng)性強，不適合中職學(xué)生的認(rèn)知水平。同時，森林防火培訓(xùn)中缺乏統(tǒng)一教材，特別是缺乏適合林農(nóng)學(xué)習(xí)的淺顯性的技術(shù)教材。

《森林防火實務(wù)/國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范校教材》以實用手冊的形式淺顯易懂地呈現(xiàn)森林防火工作中所涉及的制度、措施、技術(shù)要點等，并配上案件，充分體現(xiàn)職業(yè)教育教材的重要特征。

《森林防火實務(wù)/國家中等職業(yè)教育改革發(fā)展示范校教材》不僅可作為林業(yè)類專業(yè)學(xué)生教材，亦可作為林業(yè)工作者及從事林業(yè)經(jīng)營的公司（企業(yè)）、廣大林農(nóng)的學(xué)習(xí)參考之用。