5万亩林场森林防火四位一体监测系统方案解析
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本期导读
四位一体监测系统是一套集防火监测、火源管理、护林巡护定位、病虫害预防为一体的立体监控网
2025-04-15 02:10:34
讲师：河姆渡方案馆
编辑：王嘉妮
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森林防火（资源监管）“空天地人”四位一体监测系统是一套集防火监测、火源管理、护林巡护定位、病虫害预防为一体的立体监控网，通过在林场林区部署防火监控基站、卡口监测系统、移动终端、无人机等前端监测与采集系统，通过传输网将前端防火视频监控、林火预警信号及位置信息、进出林区车辆以及人员信息的图片或视频监控以及所在位置信息、火场现场视频或图片及位置信息等数据汇聚接入一体化平台，且可接入遥感卫星数据，GIS相关数据，气象数据、防火等级等数据实现同一平台的防火预警、视频监控、护林巡护、病虫害预防、卫星热点监测等功能的管理。
总体技术框架
前端监测与采集系统
前端监测与采集系统主要是由天空卫星热点监测，空中无人机巡查及监测，地面智能化防火基站预警监测和卡口监测及护林员（人）巡查及管理组成，并配套市电或太阳能供电系统、传输设备、监控铁塔/立杆、防雷接地系统等。通过“天、空、地、人”四维一体监测前端系统实现林区24小时监测、火险预警、火点定位、移动巡护、人员及车辆抓拍、病虫害预防管理等功能。
前端基站主要包括以下部分：
1) 智能化预警监测终端
2) 供电系统；
3) 防盗系统；
4) 防雷接地系统；
5) 铁塔基建系统；
1.防盗报警及对讲系统
森林防火预警监控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，采用安防摄像机视频移动侦探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
2.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，森林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。
基站防雷接地主要包括：避雷针、小于10Ω接地系统；
基站设备防雷接地主要包括：电源防雷、信号防雷、无线设备防雷、小于4欧姆接地系统。
3.铁塔基建系统
森林防火预警监控要求的视野广、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预警监控的要求，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烟火识别系统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识别系统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。
卡口监测系统
1.车辆抓拍监测系统
森车辆抓拍监测系统前端系统由抓拍系统、数据传输系统、供电系统、L型监控立杆等组成，抓拍系统通过传输网络与监控中心连接，完成数据传输。
2.人员抓拍监测系统
智能卡口布局示意图如下：
系统结构如图所示：
护林员巡查及管理系统
系统架构图具体组成部分如下：
GPS移动设备：是实现护林员实时定位的重要设备，可分为手机、GPS定位跟踪器和营运商通信通道的户外专用移动设备，可根据护林员的工作职能选择不同的GPS移动设备。
传输网络：是实现GPS定位信息传回到后台系统的重要链路。
护林员管理系统：是实现在岗动态情况监控，定期通报，考核，警醒护林员的重要核心管理系统。
无人机动态监测系统
该系统通过遥控器、军工机智能地面站对无人机进行控制。通过高清图像传输系统将林区的监控视频实时传回地面站、指挥中心，第一时间为指挥部门提供有效的现场信息。
本项目的无人机系统是由无人机、任务平台及地面站组成。
野生动物保护监测系统
野生动物保护监测感知系统传感器野保智拍仪的工作机制是：一旦有动物（或人）进出探测区域通过被动式红外探头探测动物发射的10UM左右的红外线而触发报警信号，通过野保智拍仪自动拍照或录像，当动物离开探测区域后，野保智拍仪自动停止拍照或录像。野保智拍仪可连接网络（WIFI、3G/4G）向监测中心自动发送上传照片或视频至后端监控中心监控管理平台。
生态环境数据监测系统
本项目的环境监测系统是由气象监测、水质监测和噪声监测组成。大气监测主要监测染极细颗粒物（PM2.5，PM10），二氧化碳、温度、湿度、风速、风向、大气压力、负氧离子等。水质检测主要监测氨氮、PH、温度、浓浊、水位、溶解氧等。
传输网详细设计
1.传输网络选型
传输网是实现前端监测与采集系统的视频图像及各种信号传输到指挥中心的必要的组成部分，基于森林防火（资源监管）“空天地人”四位一体监测系统传输网有多种方式，具体如下：
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
第三种：方式采用运营商专线网
第四种：采用无线+有线结合的方式
第五种：营运商4G移动网络
2.传输网络路由
附近有网络接入（距离＜500米或两点之间不可视）
附近有网络接入（距离＞500米且两点之间可视）
指挥中心设计
通过指挥中心的一体化平台完成远程监控、报警接入及处理、远程控制、应急指挥等业务。指挥中心主要包括：一体化平台软件、支撑软件系统的硬件服务器、监控管理客户端、报警相关的软硬件、大屏展示系统及相关控制器、LED显示屏、控制台、综合布线、静电地板、防雷接地等。
1.森林防火预警系统
森林防火预警系统主要包括：联网监控管理软件、服务器以及其它功能附件等构成。
系统设计采用基于视频分析技术的烟火智能预警、车辆动态分析技术，前端监测点应设计防盗报警装置，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。
监控管理平台软件：
多级联网系统结构如图所示：
森林防火应急指挥决策系统
森林防火应急指挥决策系统是以智能化森林防火系统森林资源防火预警、卡口监测、巡护定位、生态监测为重点和主要对象，以地理信息系统为核心，采用了成熟的3S技术、3G/GPS/北斗/150M超短波无线通讯技术、智能视频分析技术及计算机技术的综合性应用系统。本系统通过森林烟火智能预警系统HVMP反馈的森林烟火预警信息，结合基础地理信息数据库、土地利用现状数据库、林业地理信息数据库、卫星遥感影像数据库、DEM数据库等空间数据库，实现了对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、扑救指挥辅助决策、灾后评估等功能。
系统总体结构：
大屏展示系统
大屏幕展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预警监控系统，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可以实时了解现场情况和调度指挥等。大屏幕展示系统也是一个单位对内或对外的形象体现。
会议及扩声系统
通信调度系统（IP电话）
本系统主要提供一体化语音、视频、数据等信息指挥调度功能。系统整体主要由融合通信服务模块、视频集中调度服务模块、GIS可视化指挥服务模块、信息发布服务模块以及智能化联动功能模块组成，系统可根据用户的实际应用需求，灵活选择各功能模块进行部署。
电话调度功能
电话调度功能主要包括软交换通信的所有基本通信和补充业务功能、常用调度功能、调度会议功能等，调度台支持对以下各类通信终端进行指挥调度。
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