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热成像森林防火智能分析系统方案浅析

扑救是否及时,决策是否得当,其重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时,分析是否准确合理,决策措施是否得当
资讯频道文章B
       借助先进的红外热成像仪图像采集和图像探测系统和无线网络传输系统及显示系统组成的智能森林防火指挥系统以数字化、网络化视频监控为基础,与一般的网络化视频监控相比,它是一种更高端的视频监控智能化的应用。智能森林防火指挥系统能够实现无人值守不间断工作,自动对红外热成像仪图像采集的“视频图像”信息进行分析判断;及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头,以最快、最佳的方式进行告警和提供有用信息;能有效的协助消防人员处理火灾危机,并最大限度地降低误报和漏报现象;同时还可查看现场实时图像,根据直观的画面直接指挥调度救火。
一、森林防火视频监控的需求分析
       随着造林事业的不断发展,林地面积、林业蓄积量逐年增加,防火工作是首要任务,森林火灾预防和发现比扑灭更具现实意义。
       1、森林火灾不仅会毁灭很多树木,降低树木分布密度,破坏森林结构;同时还能引起树种演替,由低价值的树种、灌丛、杂草更替,降低了森林的利用价值。
       2、由于森林烧毁,造成林地裸露,失去森林涵养水源和保持水土的作用,将引起水涝、干旱、泥石流、滑坡、风沙等其他自然灾害发生。
       3、被火烧伤的林木,生长衰退,为森林病虫害的大量衍生提供了有利环境,加速了林木的死亡。森林火灾发生后,促使森林环境发生急剧变化,使天气、水域和土壤等森林生态受到影响,失去生态平衡,往往需要几十年甚至几百年才能得到恢复。
       4、森林火灾能烧毁林区各种生产设施和建筑物,威胁森林附近的村镇,危及林区人民生命财产的安全,同时森林火灾能烧死并驱走珍贵的禽兽。森林火灾发生时还会产生大量烟雾,污染空气环境,影响社会安定。
       森林火灾危害大,扑灭困难,于是在火灾还在萌芽状态立即扑灭它就显得尤为重要。
       森林火灾因为常常处在深山老林中,不易发现,故而发现火灾对于早扑灭火灾具有重要意义。建立智能预警系统是森林防火的发展方向,实现森林防火的智能化,信息化。利用无缝融合智能图像识别技术、面向对象的3D GIS技术、大型网络监控技术等高新技术,利用多项专利技术,结合林业管理的专业知识和林业防火的经验,建立林业防火智能监测预警及应急指挥系统,从而实现林区视频的自动监控、烟火准确识别、火点精确定位、火情蔓延趋势推演、扑救指挥的辅助决策、灾后评估等多方面功能,建立森林防火的完整业务链,并针对性地解决用户的各种个性化需求。

二、方案设计
(一)系统总体结构与基本功能
       1.系统构成
       系统架构示意图如图1所示,其由前端远距离红外热成像系统、可见光透雾云台摄像机、智能图像处理系统、传输系统和后端监控中心组成。根据所要监控区域的范围设立红外热像仪,安装在云台上,云台可受控制中心控制。视频信号和控制信号经视频服务器编码后通过无线(无线网桥)或有线方式(光纤或有线网络)传输至控制中心,视频图像及报警监控信息在监控中心实时显示。
一旦发现火情即可通过控制中心的系统控制向前端摄像发送控制信号,控制云台及摄像机跟踪目标,控制中心可根据情况,做出分析,向巡逻人员下达指挥命令。
       2.基本功能
       (1)自动烟火识别
       智能图像处理器能够利用烟火识别算法自动检测出监控区域内出现的火情,第一时间发现明火和隐火,并将检测结果通过网络传输系统传送到监控中心。灾后,也可以监控隐火是否完全熄灭。
       (2)实时视频监控
       系统实现了对监控区域的实时视频监控,在监控中心的显示终端上能够显示前端实时场景。
       (3)云台控制
       智能图像处理器可以控制云台进行360°旋转,对监控区域进行多角度监控。
       (4)视频录像
       系统管理员可以按照需求指定录像通道的帧率、编码质量、录像空间大小、录像触发方式,系统能自动管理磁盘空间,执行录像任务。
       (5)地图导向
       标注前端智能图像处理器安装的精确位置。并且在发生火灾时,可大概指引着火方向和着火点。
       (6)日志信息
       前端智能图像处理器产生的运行日志发送到监控中心服务器。在服务器上能实时显示日志信息,按配置要求给出告警。用户可以按输入的条件来查询日志的历史记录和视频录像。
       (7)扩展功能和系统集成
       在森林防火智能分析系统设计中充分考虑了模块化和灵活性。监控中心和前端通信、监控中心数据库管理都有软件开发包,监控中心服务器也能做到定制开发集成其它厂商的设备或者扩展系统业务功能,集成商可以将前端设备集成到他们的系统中。
(二)森林防火视频监控系统特点
       1. 远程视频监控以直观,真实,有效而被广泛应用在许多重点防范地区。远程视频监控能在森林发生火灾之前及时发现火情,从而起到预防火灾的目的;
       2. 远程视频监控能在森林发生火灾时把现场的图像传回指挥中心,指挥中心通过监视前端摄像机图像指挥调度救火,最大限度地减少火灾造成的损失;
       3. 远程视频监控能真实记录火灾发生时救火过程中以及救火以后现场的真实情况,从而对火灾进行处理,提供有效真实的资料;
       4. 在林区各消防瞭望塔制高点架设远程热成像可见光双波段全天候摄像机(TVC),覆盖半径3公里,观测方圆12平方公里森林火情。对初发火情,做到及时发现,及时救护。使火灾隐患消亡在萌芽状态;
       5. 远程热成像可见光双波段全天候摄像机(TVC)具有极佳的透雾效果,对于雾、霾等恶劣天的防火能力也得到极大的提高。
       6. 从消防瞭望塔至林区管理指挥中心通过CDMA传输,不受距离限制,不受遮挡,CDMA网络覆盖的地方就可以把前端图像传输至监控管理中心。森林防火消防中心可对火情及现场情况进行实时观察,以便及时了解现场情况,协调调度指挥;
       7. 林区监控管理指挥中心通过CDMA网络远程对前端设备进行长焦,短焦控制;对云台进行上下,左右控制;
       8. 林区监控管理指挥中心能记录火情发生、发展和消灭的整个过程,对以后的火情的预防、治理提供真实有效的直观资料。
(三)系统重要环节
       1、前端监控点
       一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上,或者自行安装立柱和高杆,包括红外低照度全天候摄像机、云台控制系统、视频服务器。
       2、无线传输系统
       各监控点通过无线传输系统,将图像传输到林业局或者监控中心,信号传输部分包括wireless兼容802.11a标准的电信级无线网桥、高增益天线、高频馈线。
       无线网络基站由无线网桥和天馈系统构成,高山上没有电源的可采用太阳能电池板或者风力转动架供电,这取决于当地的环境。
       3、热成像能更早发现潜在火源
       由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备,因此除了夜间可以作为现场监控使用外,还可以作为有效防火报警设备,在大面积的森林中,火灾往往是由不明显的隐火引发的。这是毁灭性火灾的根源,用现有的普通方法,很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火,并且可以准确判定火灾的地点和范围,透过烟雾发现着火点,做到早知道早预防,早扑灭。

四、结束语
       森林防火在视频监控应用领域中占据很重要的地位,面对环境、技术的挑战,监控系统不断的完善和成熟,人性化和智能化的趋势也是日益明显,相信不久的将来,随着技术的不断发展和创新,监控系统将更为人性化及智能化是不可逆转的趋势,人为干预的操作将越来越少,星星之火将止于安防视频监控。
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