森林防火监控及调度系统技术方案书热成像加激光.doc

森林防火及调度指挥系统技术方案书北京高普乐光电科技有限公司目 录引 言- 5 -第一章 项目概述- 6 -1.1 项目建设背景- 6 -1.2 项目建设目标- 6 -1.3 项目建设内容概要- 7 -1.4 设计原则- 7 -1.5 设计依据- 10 -1.6 功能需求分析- 10 -第二章工程现状分析- 12 -2.1工程基本构成- 12 -2.2工程监控点的基本配置- 12 -2.3 监控中心基本配置- 12 -第三章工程硬件系统- 14 -3.1 硬件系统简介- 14 -3.1.1 前端设备- 16 -3.1.2 无线中继设备- 16 -3.1.3 中心控制设备- 16 -3.1.4 防火指挥中心- 17 -3.1.5 地理信息系统- 17 -3.2方案设计- 18 -3.2.1 系统功能概述- 19 -3.2.2 视频采集- 22 -3.2.3低照度摄像机- 24 -3.2.4电动长焦镜头- 25 -3.2.5野外变速定位回传云台- 26 -3.2.6无线传输系统设计- 27 -3.2.7系统设备配置图- 28 -3.2.8防雷接地- 28 -第四章工程软件系统- 35 -4.1 系统组织结构和总体架构- 35 -4.2 数据服务层框架与数据库设计- 36 -4.2.1 TITAN软件平台- 37 -4.3 数据库设计- 37 -4.3.1数据设总体结构- 37 -4.5.1重点解决的问题：- 39 -4.5.2系统亮点：- 40 -4.6火动态检测- 41 -4.6.1云台控制模块- 41 -4.6.2视频采集设置模块- 42 -4.6.3监控点信息查询显示模块- 44 -4.6.4 监测数据存储入库模块- 44 -4.7 烟火自动识别系统- 45 -4.7.1 云台码流采集模块- 45 -4.7.2 林火图像识别模块- 45 -4.7.3 云台计算模块- 45 -4.7.4 林火报警和交互确认模块- 45 -4.7.5 热点及火点定位模块- 46 -4.8 森林灭火指挥管理系统- 46 -4.8.1专题操作模块- 46 -4.8.2 预案制作模块- 46 -4.8.3 预案管理模块- 47 -4.8.4 预案查询与发布- 47 -4.8.5最佳路径计算模块- 48 -4.9 森林资源管理系统- 48 -4.9.1森林资源动态管理- 48 -4.9.2森林资源查询- 49 -4.9.3报表打印模块- 49 -4.10 防火GIS平台系统- 49 -4.10.1地图显示- 49 -4.10.2地图查询- 50 -4.10.3地图打印模块- 51 -4.11 SDM空间数据管理系统- 52 -4.11.1多数据库并发管理- 52 -4.11.2空间数据入库和出库管理- 52 -4.11.3图表查询模块- 52 -4.11.4元数据查询- 52 -4.12 三维显示、分析系统- 53 -4.12.1 三维漫游飞行模块- 53 -4.12.2三维飞行路径编辑和设置模块- 53 -4.12.3三维地型处理与显示模块- 53 -4.12.4 监控点管理模块- 54 -4.13 人员/车辆位置监控管理- 54 -4.13.1 系统配置- 54 -4.13.2 位置定位- 54 -4.13.3 轨迹查看- 55 -4.13.4 报警信息处理- 55 -4.13.5 防火指挥调度- 55 -第五章 系统主要设备参数- 56 -5.1定位数位回传重型云台- 56 -5.2定位云台内置解码器- 58 -5.3摄像机GPI-H5010- 59 -5.4电动变倍镜头 GPI-KDP60Z75- 60 -5.5室外防护罩GP-26AM- 61 -5.6监控三合一避雷器： SUN-SV3/220- 62 -5.7双光谱热成像全天候视频监控系统(供参考)- 63 -5.7.1系统组成及功能- 63 -5.7.2主要技术要求- 63 -5.7.3 分项技术指标- 66 -5.8网络视频服务器- 71 -5.9 电信级林区防火无线设备BWB310- 72 -5.10 铁塔架设部分- 75 -5.10.1 结构钢材的选用- 76 -5.10.2 铁塔设计满足技术指标- 76 -5.10.3 材料- 76 -5.11 防雷接地部分- 79 -5.12 风光互补供电系统- 82 -5.12.1风力发电站- 82 -5.12.2太阳能电站- 84 -5.13 LANBO VGA大屏数字矩阵功能特性- 86 -5.14工程软件一览表- 89 -第六章 系统工程造价- 90 -引 言森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，每年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性，灾害发生的随机性。短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，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。为此国内外都在为预防,减少和控制森林火灾而努力。 为了早日实现森林防火工作的规范化,科学化,信息化， 贯彻“预防为主，积极扑救的方针”，真正做到早发现，早解决。由于森林防火监控系统主要用于野外远距离传输，所以传输系统不外乎光缆或者无线传输。通常由于森林山区的特殊性，光缆的铺设费用较高，且易被人为破坏，所以微波图像传输的主要特点成为森林防火监控的首选方案。森林防火监控系统主要是由林区监控管理指挥中心系统、无线传输系统、摄像机和镜头系统,云台控制系统,电源系统组成。由于森林区监控点分散，山区自然条件影响，森林防火监控系统的方案制定，设备选型需要更加严格。第一章 项目概述1.1 项目建设背景森林在国民经济中占有重要地位，它不仅能提供国家建设和人民生活所需的木材及林副产品，而且还肩负着释放氧气、调节气候、涵养水源、保持水土、防风固沙、美化环境、净化空气、减少噪音及旅游保健等多种使命。同时，森林还是农牧业稳产高产的重要条件。然而，森林火灾会给森林带来严重危害。1.2 项目建设目标完善的森林防火及调度指挥系统建设项目，解决工程使用中的实际问题，使济南军区的森林防火工作更加的规范化、科学化、信息化，使森林防火的监控范围更加的全面，监控质量得以提高。1.3 项目建设内容概要系统以数字设备的监控方式，通过无线传输网络将采集的信息、数据传输到防火监控指挥中心，利用GIS（地理信息系统）对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。l 获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像、环境信息，实现全天候不间断监控；l 动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；l 火灾预警：如有火情，利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案；l 预报分析：参考林区物候、可燃物特性数据,利用专家数据库模型进行综合分析,预测出相应地区的森林火灾等级数据。“森林防火及调度指挥系统”避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。该系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物和乱砍乱伐等林业活动进行有效监控。1.4 设计原则 先进性与实用性所谓先进是指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，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。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，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。 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。主要表现在以下两方面：系统运行可靠：系统的运行要求可靠。要求从计算机的配置到系统的配置、前端设备的配置都要仔细考虑这个问题，对所有的设备进行认真的可靠性认证。保存和恢复设置方便：在实际运行中，即使系统的故障率非常低，也会因为各种意想不到的原因而出现问题。所以在系统设计时要考虑到系统设置数据的方便保存和快速恢复。保密性和安全性必须符合国家的安全标准和要求，以保护内部信息特别是密级信息不被非法访问。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。 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 考虑到国家林业局、区林业局已建成的或在建的防火信息系统，本系统能与区林业局、国家林业局的防火信息系统接轨和共享数据；同时考虑到今后重新开展森林资源调查后资源数据库与最新卫星影像的更新问题；另外，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。成功应用：系统设计采用的产品和系统，必须是经过了一定时间市场考验的成熟产品，特别是在国内应该有成功的应用案例。合理配置：系统设计时，应对需要实现的功能进行合理的配置，并且这种配置应该是可以被改变的，甚至在工程完成后，功能、配置的改变也是可能的和方便实现的。良好操作：系统的前端产品和系统软件均具有良好的学习性和操作性。特别是操作性，应使一般水平的管理人员，在粗通电脑操作的情况下通过培训能掌握系统的操作要领，达到能完成监控任务的操作水平。开放性：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，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。 经济性：为了确保投资合理性，要在满足其它基本原则的基础上选择性能价格比最优的系统和产品，从而使系统投资物有所值，不造成盲目投资1.5 设计依据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/T308-2001）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）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）1.6 功能需求分析“森林防火及调度指挥系统工程”是以 XXXX森林防火信息为重点和主要对象，以地理信息为中心为基础，基于成熟的传输技术、IP技术的网络视频系统和数字定位技术的，集防火信息管理、生态建设管理为一体的，为森林防火及其它林业工作服务的综合应用系统。该系统应具有以下特点： 投资省，建设快，无线传输方式特别适合无通信线路、无电能、无道路情况。 可实现远程图像实时图传和控制，通过前端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。 界面清晰、操作简单。 具有森林地理信息系统等辅助系统。 火点经纬度定位。 林政资源管理及生态建设管理信息系统和其他林业信息系统。“济南军区森林防火及调度指挥系统工程”前端信号采集平台采用CCD透雾摄像机（大倍数夜视镜头）+野外定位云台+传输设备，由于该系统强大的数据处理和系统集成能力，可以实现在一个平台上完成数字图像监控采集、传输、防盗报警监控管理、远程控制等功能，从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。采集平台可以高效的压缩处理接入的图像，通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视，同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料，本系统采用业内顶尖压缩技术MPEG-4/H.264算法，压缩比高达1:500。此外实现了自动磁盘空间动态检测功能，图像动则录，不动则不录或慢录。 另外系统还可以灵活的设置报警信号和图像的联动关系，当系统发生报警时，通过事先的设置，可以启动相应的摄像机录像及报警输出功能。同时控制中心也可同时得到报警信号，并可通过远端控制进行实时监控观察等功能。监控服务器提供了对前端采集工作站的分层次管理，对用户的分级权限管理；用户可以根据需要通过网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是分布在各个采集工作站或服务器）、报警信息、监控点信息、其它数据信息，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持多播的网络环境，服务器提供了单播到多播的数据转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。第二章 一期工程现状分析2.1工程基本构成 工程建设视频监控点10个，监控范围3-5公里，建设中心管理平台一套。实现了林区监控和火灾自动识别、自动报警，辅助扑火指挥决策系统。2.2工程监控点的基本配置一期工程监控点基站设置超低照度高清晰摄像机1台，60倍12.5-750mm电动变倍镜头1个，重型数传云台1台，视频服务器1台，无线网桥1对，25米铁塔1套，太阳能供电系统1套，防雷接地系统1套，设备报警系统1套。1个基站防火无线网桥通过瞭望塔基站和指挥中心中转基站数据。2.3 监控中心基本配置 视频图形工作站1台，火灾自动识别工作站1台，主控键盘1台，千兆三层网络交换机1台，流媒体服务器1台，GIS与数据服务器2台，交互式商务平台1套，DVS视频解码器3台，显示器4台，备用电源1套，林区火灾报警识别和指挥调度软件1套。第三章工程硬件系统3.1 硬件系统简介 “森林防火及调度指挥系统工程”引进国际上先进的防火技术，以国内价格水平提供国际品质的优质、稳定的森林防火监控系统。该系统是以森林火情监测为主，将GIS技术、纳米波滤光技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品。 本系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物等进行有效监控。系统构成图示如下： 系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的定位云台回传的位置数据，即可实现火点定位功能。同时，启动后台的短信发布平台第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以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和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息，相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。系统以数字设备的监控方式，通过传输网络将采集的信息、数据传输到防火监控指挥中心，利用GIS（地理信息系统）对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，将火险控制在萌芽状态。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。l 获取信息：利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控视频图像、环境信息，实现全天候不间断监控；l 动态监测：在数字化网络平台系统的支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现真实观测林区的动态情况；l 火灾预警：如有火情，利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时通过专业林业数据库分析，得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案；l 预报分析：参考林区物候、可燃物特性数据,利用专家数据库模型进行综合分析,预测出相应地区的森林火灾等级数据。“森林防火及调度指挥系统工程”避免了原始人工了望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。该系统在监控森林火情的同时，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物和乱砍乱伐等林业活动进行有效监控。3.1.1 前端设备 前端由采集定位系统、传输系统、设备防盗监控系统、避雷接地系统等组成： 3.1.2 无线中继设备中继由无线接收及无线转发系统等组成； 3.1.3 中心控制设备 终端由网络视频管理录像系统、地理信息系统、林火自动识别报警系统、短信发布平台、传输系统、电视墙系统、UPS电源等组成。 3.1.4 防火指挥中心 远程控制与通讯是指挥中心的主要功能，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过有线、无线调度系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作；同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。3.1.5 地理信息系统 现在的视频监控系统正在向数字化方向发展，并且与地理信息系统（GIS）结合也是其发展的必然方向。 经过与地理信息开发部门的合作，我公司应用定位云台与地理信息系统无缝连接，成功的投入使用，将定位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。 GIS系统实现的功能 利用1：10000、1：50000、1：100000等地形图进行数字化处理生成电子地图，并依据实际使用情况分层制作。 在地理信息系统上，可以对扑救林火进行宏观调控，指挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS对数据库资料进行统计分析，生成各类专题图，实现资源管理信息化。通过地理信息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场 的归属，林区面积，种植林种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。 此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、缓冲区分析、可视域分析、最短路径分析等。3.2方案设计 “森林防火及调度指挥系统工程”项目由防火指挥中心（监控中心），传输系统，前端视频、音频、数据采集系统，终端处理系统，铁塔，防雷接地，野外供电等组成。前端视频、报警、数据采集系统共计10个，各个前端视频、音频、数据采集系统包括：视像采集、报警采集、云台控制及角度数据反馈系统、防雷、铁塔及地线系统及防护系统。软件系统包括：操作系统软件Microsoft Windows 2003 Server、数据库管理软件SQL Server 2000（企业版）、地理信息系统（GIS）、网络视频管理录像软件、林火识别报警系统等组成，还包括一些二次开发软件，如定位云台定位信息与GIS嵌合模块等。（1）信息采集利用建立分布在不同至高点的野外信息采集站，获取覆盖范围内的监控音视频信息、气象信息，实现全天候不间断监控。（2）动态监测在传输系统支持下，将视频图像及其它信息实时、同步传输到防火监控中心，实现实时观测林区的动态情况。（3）预案处理监控中心配备林火自动识别报警系统，其主要任务是自动接收来自林火检测子系统的图像，进而根据图像上的信息来自动判断是否起火，并唤醒监测人员进行交互式的林火识别，最后做出确定的林火报警。（4） GIS信息利用GIS地理信息系统，提调相关数据了解并掌握火场的基础情况，实现准确定位，同时得出一套切实可行的扑火方案，确定扑火的人、机、物力量的配置，得出扑救具体措施和最佳路线方案。3.2.1 系统功能概述“森林防火及调度指挥系统工程”项目为监控控制人员提供监控控制功能，正常情况下摄像机在云台带动下工作在自动扫描方式下时，观测人员在监控中心可观测到一定范围内的森林、道路、人员等实况图像，系统可进行全程录像；若遇异常情况，工作人员可及时将摄像机从自动状态下转为手动状态，并对有关目标进行跟踪、定位、放大，以便更加仔细全面地进行观测。防火信息系统的主要功能如下：1. 采用LANBO 2块100英寸监控指挥屏幕墙可以实时前端采集点的图像。图像中同时包括相关数字信息如坐标,时间等；2. 数字图像可以通过无线通讯和计算机网络实现远程传输；3. 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；4. 采用野外定位云台，具有实时回显角度信息功能；电动可变长焦距镜头配备远程可控滤色片低照度高清晰透雾摄像机，具有透雾、深化云烟功能，即使雾天也可以进行正常的监控；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；5. 通过现有设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；6. 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；7. 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；8. 数字网络传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；9. 防盗告警，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；10. 火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，系统具有的火情识别功能，可及时告警并联动报警录像，提醒值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置；11. GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管理，为防火提供直观的规划和决策支持。12. 火灾定位功能：利用前端采集系统中的定位云台，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定位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. 防雷系统:系统要有安全的防雷保障措施,确保系统能够安全运行；16. 系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理。地理信息系统(GIS)是本项目建设的核心，是防火指挥平台，对整个系统的日常管理和防灾的指挥都是在GIS平台上完成。本系统主要任务是以现有的森林资源数据库、林区资料、森林资源统计数据、防火力量的配置、人员分布情况、历史数据等标准的及非标准的资源基础上，使其数字化、规范化、矢量化。实现森林防火信息的规范化、标准化管理，纵向达到和有关部门数据交换和信息共享，为各业务部门提供资源数据的查询、更新等相关服务，实现信息共享，充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理系统。开发一套森林防火辅助决策系统，为领导决策和机关办公提供服务，全面提升森林火灾的综合防御和控制能力。工程建设的主要功能是在硬件设备和远程网络的基础上，建设森林资源GIS数据库和以及基于GIS公共数据库的基础上，建立远程监控硬件支撑平台，以现有森林资源建档数据库、资料为基础,解决森林防火业务的管理信息化系统，最终形成一个有效、实用的森林防火指挥信息系统。系统中每个前端采集站有独立地址编码，且每个前端采集站的坐标与地理信息系统中的位置一一对应，通过安装在前端采集站的定位云台巡回监控覆盖区域的林区火情，一旦发现火情，GIS系统接收到特定地址编码的前端定位云台回传的火情位置数据，经GIS系统通过数据处理即可实现火点定位。同时，启动后台的短信发布平台在第一时间通知防火相关领导和人员。系统还可以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和阻火能力，以及赶赴火场的时间等重要信息。相关领导可以在监控中心进行远程调度指挥。3.2.2 视频采集（1）视频监控应用背景数字视频监控系统是以数字视频处理技术为核心，综合利用光电传感器、计算机网络、自动控制和人工智能等技术的一种新型监控系统。在人类感官接受的各种信息中约有80%来自视觉。视频、图像是对客观事物形象、生动的描述，是直观而具体的信息表达形式，是人类最重要的信息载体。特别是在今天的信息社会，随着网络、通信和微电子技术的快速发展和人民物质生活水平的提高，视频监控以其直观、方便和内容丰富等特点，日益受到人们的青睐，监控产品也正经历着从模拟化向数字化、网络化的革命。根据森林防火的需要，前端监控点必须具备360度全方位、24小时全天候监控的特点，因此选择的设备必须符合森林防火的实际需求。前端监控点的功能是采集视频、音频信号后，利用成熟的视频、音频处理技术，对视频、音频信号进行压缩、分析、IP化处理，然后通过传输系统传输到监控中心。 前端视频采集配置示意图 （2）设备配置数字视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外，还具有远程视频传输与回放、自动异常检测与报警、结构化的视频数据存储等功能。与数字视频监控系统相关的主要技术有视频数据压缩，视频的分析与理解，视频流的传输与回放和视频数据的存储。 “济南军区黄河三角洲森林防火及调度指挥系统工程”项目建设的前端视频采集部分主要完成视频图像的采集和对森林着火点的定位，每个前端采集站主要设备包括：定位云台、低照度摄像机、红外热成像、传输设备、智能太阳能供电系统、野外保温箱等设备。摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到视频编码设备再通过以太网连至传输设备发送至中心控制室，通过传输设备可以传输多种需求的信号，为实现系统的音视频信号、报警信号、定位云台角度数据回传、前端设备控制信号等传输提供了一个更为方便的平台。3.2.3低照度透雾摄像机由于森林防火监控系统安装在林区的山上，山区经常山雾弥漫，普通的摄像无法达到正常的监控效果，所以我们为用户推荐低照度透雾摄像机具有透雾、深化云烟功能。低照度透雾摄像机与特制镜头配套，该摄像机与普通摄像机的比较如下：低照度透雾摄像机普通摄像机远程切换支持远程切滤光片功能不支持远程切换功能双电路CCD芯片有无最低照度0.003LuxF1.0(Night);0.02LuxF1.0(Day)黑白摄像机：0.1Lux0.05Lux配套镜头内部透雾电路设计，配套透雾镜头，防火专用无透雾功能，一般无专用配套镜头透雾摄像机透雾效果对比: 正常彩色状态画面 透雾开启状态画面透雾摄像机深化云烟效果（用于识别烟火，增加识别准确性）： 正常彩色状态画面 透雾开启后对云层溶化效果3.2.4电动长焦透雾镜头由于可见光与红外光的波长不同，所以当摄像机切换到黑白红外模式和透雾模式时，用普通镜头会出现偏焦、无法聚焦的问题。我们采用FUJINON透雾镜头通过切换多种红外波长的功能对焦点进行修正，配合透雾像机实现更清晰的监控效果。电动长焦透雾镜头与普通镜头比较表：电动长焦透雾镜头普通镜头远程切换镜头内置转盘使滤色片中心始终与主光轴保持一致，并且支持远程切换滤色片修正焦点，从而达到透雾清晰成像功能不支持远程切换滤色片，无焦点修正功能滤色片多栅格滤光片850nm、880nm、950nm无滤色片配套摄像机专门配套双电路CCD芯片摄像机，防火专用一般无专用配套摄像机电动变焦镜头五公里监控效果图片: 广角时 变焦到中间时 最远焦时3.2.5野外变速定位回传云台森林防火监控系统前端采集部分建立在高山上，野外条件恶劣，对云台的各项指标有严格的要求。例如：机械传动部分具有良好的抗风性能，山上雷电较多，云台自身要有避雷功能，云台要抗腐蚀，云台担负着定位功能，机械加工精度要求较高。我公司GPI-V50T重型数字万向云台采用军工技术，结合军工雷达的工作原理，按照军工级别的制造标准生产。保证每一个生产环节都控制在军工标准之内，每一根导线、每一颗螺丝都由专家精心设计。云台采用不锈钢材料铸造，具有防水、耐高温、耐老化、抗腐蚀的特点；选用高性能电机；大载重量，专为特殊环境设计；可内置温控电路、宽范围温度工作；云台可以结合地理信息系统实现准确定位。重型数字回显云台与市面上普通云台的比较：定位云台普通云台显示角度实时回传角度值不能实时回传角度值，仅能预制位转动旋转角度水平0360 俯仰045水平0-355 俯仰10-60旋转速度水平垂直0.0125度/S（或更高）变速水平11度/S。垂直4度/S承重50kg20kg定位功能结合GIS能实现精度为水平/垂直0.0125/0.0112定位预制位定位，无法与GIS结合工作温度-50C70C（内置加热器）25 55（加热）加工工艺特制军用级普通工业级传动方式涡轮蜗杆传动（带滑环）齿轮减速传动抗腐蚀抗酸、碱、盐等腐蚀无抗腐蚀功能抗风等级8-9级4级接线方式控制线缆与视频线缆在云台内做内接处理，线缆与云台整体转动，避免绞线与折线控制线缆与视频线缆在云台外部接线，日久会发生绞线与折线现象使用寿命5年左右3年左右（不适合森林防火监控）3.2.6无线传输系统设计a) 根据系统传输的需求，我们认为选择IEEE802.11a/b/g国际标准为基础的宽带无线网络技术与产品实现系统需求是最佳的方案；b) 系统设备全部架设在室外，要求设备必须能有出色的宽温工作特性以及IP67以上的环境防护等级；c) 为保证网络的正常运行，整个系统的供电最好采用独立的供电体系；d) 为保证系统的稳定工作，设备必须具有较强的抗电磁干扰能力，机壳以及接头的屏蔽必须良好。同时系统应该具有避雷特性；基于以上多方面的分析，本方案草案中选用的无线网络设备，是BITWAVE的BWB310系列电信级无线网桥。这个系列的产品基于IEEE802.11a/b/g国际标准，具有108Mbps带宽，全防尘防水密封屏蔽设计，高稳定性、免维护，支持交流供电。 无线网络在物理布局、通信距离等方面有其特殊性。采用无线方式，架设方便，运行、维护成本低，周期短。本方案的设计综合考虑经济性、施工可行性等多方面因素，力求做到最优。本方案仅供参考，如要实施此方案仍需协调后确定。 根据上述描述以及用户需求，现提供解决方案如下：如图：3.2.7系统设备配置图（见附图）3.2.8防雷接地 （1）防雷概述森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，每年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。针对我国森林面积覆盖的实际情况，利用高科技手段提高森林防火救灾监控的管理水平。由于林区地形条件很复杂，不适用通常的有线传输模式，本方案将采用无线传输系统，将远端的时实画面通过微波传到森林防火监控指挥中心，监控中心指挥人员可通过监视器看到林区现场的时实连续画面，一方面不仅减少了护林工作人员的巡山次数，另一方面还可为林区的防火防虫灾工作提供强有力的保证。在森林火灾发生时，通过该系统能第一时间掌握火情，不仅为现场防火指挥工作提供决策依据，而且更重要是为指挥抢险救灾工作争取宝贵的时间，将森林火灾带来的损失减少到最小，不但保护了国家森林资源也减少了森林火灾对大气环境的影响。森林防火监控系统应具备六大特点：1) 监控范围大；2) 全天候监控；3) 无线传输；4) 太阳能及风力供电（采用太阳能与风能组合互补供电系统，容量为完全放电情况下可继续给系统供电24小时）；5) 避雷接地安全可靠；6) 前端设备工作状态中心监控。而无线远程监控系统防雷应包括两大方面：1) 前端监控点防雷；2) 监控中心防雷。前端监控点防雷又包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽；监控中心防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽，等电位连接处理。（2）雷电侵袭主要途径 直接雷击的侵袭雷电直接击中建筑物或暴露在空间的各种设备、各种架空金属线缆（如电力电缆、通信线路、网络布线等）。它可能在数微秒之内产生数万伏乃至数拾万伏的高压，产生火花放电，形成巨大的热能和机械能量，摧毁建筑物、设备，危及人身安全。雷电波侵入雷电虽然未直接击中建筑物或设备，但击中与本建筑物或设备相连的金属管、线，通过传导的方式经电阻性耦合将雷电波引入建筑物内，损害与之相连接的用电设备、通信设备、计算机网络等设备乃至危害人身安全。雷击电磁脉冲干扰雷击发生时，由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势，诱发强大的雷击电磁脉冲，经感性耦合、容性耦合或电磁辐射产生脉冲过电压和过电流损坏有关设备。随着科学技术的发展，大量采用微电子技术的、先进的计算机信息系统、监控、通信等网络日益广泛地应用于各种建筑物中。而微电子设备的高度集成化，低工作电平和小工作电流的特点，又带来绝缘强度低，耐过电压、过电流的能力差等致命弱点。美国研究报告AD-722675指出：当雷电活动时，磁感应强度达到0.07GS时，计算机发生误动作，当磁感应强度超过2.4GS 时，计算机发生永久性损坏。因而雷电所产生的雷电电磁脉冲对微电子设备将产生严重的危害。根据统计，雷电对微电子设备的破坏而造成的损失，已远远超过了雷击火灾的损失，成为当今电子时代的一大公害。地电位反击当设备没有采取等电位接地措施的情况下，由于各接地系统本身的接地途径不同，冲击接地电阻差异，以及在泄放雷击电流时，所通过的雷击电流存在差异，导致地电位升高和不平衡，当地电位差超过设备的抗电强度时，即引起反击，损坏设备。（4）雷电防护措施根据以上分析，雷电侵入机房及计算机、通信等网络系统的途径主要有：经电源系统引入；信号传输通道引入；由于多点接地而产生地电位反击及因机房屏蔽不良而造成雷击对网络及其设备的电磁脉冲干扰等。现代防雷是一个系统工程。包括建筑物防雷和电器设备安全防护两大部分，即外部防雷和内部防雷，防雷工程设计强调全方位防护，综合治理，层层设防。为了提高机房设备及网络系统的运行可靠度，为机房工作人员提供安全的工作环境，一方面需要架设良好的避雷针，避雷带，采取完善的直击雷防护措施。另一方面，还应在建筑物的电源系统（所有供电设备、用电设备、备用发电设备）、天馈系统、信号采集传输系统、程控交换系统、计算机网络系统等设备进行可靠有效的防护，在拦截、分流、均衡、屏蔽、接地、布线等六大方面均作完整的，多层次的防护。建筑物直击雷防护建筑物应按GB50057-94建筑防雷设计规范（2000年版）一、二、三类防雷建筑物的要求安装完善的直击雷防护措施，防止雷击直接危及建筑物。对于设有信息系统的建筑物， GB50057-94第6.1.3条规定，“在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下，当建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施”。即按GB50057-94的要求安装接闪装置（如避雷针、避雷带、避雷网等）和接地装置。使建筑物及屋顶设备（卫星天线、通信天线、空调机组等）在接闪器的保护范围内。雷电波侵入和雷击电磁脉冲干扰防护A. 供电系统防护措施1) GA267-2000第7.8条要求，“计算机信息系统设备机房的供电系统宜采用三相五线制，引入计算机信息系统设备机房建筑物的低压电力线路宜用电缆由地下引入机房。电缆埋地部分不应小于15米，电缆外护套应与保护接地连结。”以防止或减少直接雷击和感应雷击电磁脉冲。2) GA267-2000第8.1条要求，“凡设在年平均雷电日大于5的地区的计算机信息系统，原则上均应装设防雷保安器，以防止雷电电磁脉冲过电压和过电流侵入计算机信息系统设备。”因此信息系统的供电系统应安装电涌保护器，采用多级防护的方式，逐级分流，降低残留电压，保护系统用电设备。B. 信号系统防护措施1) GA267-2000第7.5条要求，“进入机房的电线路宜用有屏蔽层的电缆，非屏蔽电缆应穿钢管敷设。”因此引入或引出机房的全部信号电缆，包括电话通信线路、网络线路、卫星馈线及其他信号线路在室外布线时，应穿金属钢管，金属钢管必需作良好接地。起到对信号线路的屏蔽作用，防止或减少直接雷击和感应雷击电磁脉冲。也可以采用线路埋地敷设的方法，达到同样的防护目的。2) YD/T5098-2001第3.3.2条要求，“进局电缆的信号线均应加装信号SPD后，再接入通信设备。” 第3.2.3条要求，“建在城市郊区或山区地处多雷区、强雷区的通信局（站）各类网管系统的金属数据线，若长度大于30m且小于50m，其数据线一侧终端设备输入口应具有SPD；若长度大于50m，其数据线两侧的终端设备输入口均应具有SPD。”即在各类信号线、网络数据线进出机房应在设备端安装SPD（电涌保护器），建筑物内的信号、数据线应根据布线长度在其一端或两端安装电涌保护器。C. 屏蔽与接地系统1) 信息系统所在建筑物应采取屏蔽措施，可利用建筑物的钢筋混凝土的钢筋、金属支撑物、金属框架等自然构件构成格栅型大空间屏蔽，并实施等电位连接，使建筑物内部处于LPZ1防雷区。2) 信息系统机房可利用装修吊顶、间隔和防静电地板的金属龙骨组成六面屏蔽网格，形成LPZ2防雷区。重要信息系统机房和有条件的机房应增设电磁屏蔽设施，进一步降低机房内雷击电磁脉冲干扰。3) 室外卫星馈线和其它各种通信电缆应采用具有双层金属防护层的电缆，其外层金属防护层在顶部及进入机房入口处的外侧就近接地。当采用单层屏蔽电缆或无屏蔽线缆时，应穿金属管或金属线槽引入建筑物内，金属管（或线槽）的两端就近接地，金属管（或线槽）的连接处应有效跨接。4) 信息系统设备机房的接地系统应采用共用接地系统。宜利用建筑物基础钢筋地网或桩基网作为共用接地系统的基础接地装置。无条件采用共用接地系统的机房，可设独立接地装置引入机房。独立接地装置不能与避雷带、避雷针及其引下线连接。 5) 机房内设置环型接地体或接地母线，环型接地体与建筑物基础接地系统（或独立接地体）连接。电涌保护器地线、电源保护地（PE线）、机房防静电地板、金属走线架、机架、重要设备不带电金属机壳、金属穿线管道、大面积金属门窗、吊顶和间隔用金属龙骨以及其它金属管线，均应与均压环连接，采用M型或S型接地方式，形成等电位网。D. 布线布局1) 机房供电线路与信号线路应分开布线，并采用屏蔽电缆。非屏蔽电缆应穿钢管或走金属布线槽。钢管、金属布线槽与环型接地体连接，钢管、线槽连接处应有效跨接。2) 机房内信号传输线路和低压电力线的排列应远离建筑物有引下线、格栅或接地主筋的墙体。机房尽可能设置在建筑物顶四层以下楼面中心位置，以减少电磁脉冲干扰。设备不宜放置在外墙窗口，且离外墙至少0.83米。3) 防雷应包括两大方面：一、前端监控点防雷；二、监控中心防雷。前端监控点防雷又包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽；监控中心防雷包含直击雷防护，供电系统感应雷防护，电子设备感应雷防护，接地系统，线缆屏蔽，等电位连接处理。第四章工程软件系统4.1 系统组织结构和总体架构系统由三部分构成：客户端、业务逻辑层、数据服务层。客户端包含：系统管理员客户端、高级客户端、网络客户端、移动客户端四种。业务逻辑层包括：森林资源管理和监测、生态效益监测、森林防火预报决策、林业执法管理信息系统、公众信息发布系统等模块。数据服务层由地图服务器和数据服务器构成。系统总体结构如下图：系统采用B/S（浏览器/服务器）和C/S（客户机/服务器）混合体系结构。C/S结构用于系统管理维护，B/S结构实现数字林业业务应用。其中系统管理员客户端、高级用户客户端采用TITAN GIS下的TITAN OCX控件开发方式来满足高级GIS应用需求, 用户使用浮动许可证使用本系统；网络用户客户端、移动用户使用采用TITAN OCX编制的客户端程序，不受地理信息系统软件使用许可协议的限制，能独立的合法使用。系统将用户划分为4个不同的用户组，分别为：系统管理员客户组、高级用户客户组、网络用户组和移动用户组；账户验证采用户名加口令验证方式。系统中所有空间数据及其相应的属数数据统一以TITAN空间数据模型通过TITAN 数据引擎（TOSA