智慧監控系統在森林防火安全管理工作中的應用研究

摘要：風(fēng)景名勝區域森林覆蓋面積廣，人流量大，亂扔煙頭等違規用火現象突出，景區森林防火形勢嚴峻復雜。風(fēng)景名勝區域森林防火安全管理工作中采用傳統的防火監測方式存在諸多短板和隱患。智慧監控系統在風(fēng)景名勝森林區域的推廣采用，采用5G專(zhuān)網(wǎng)、光傳輸、云計算數據中心等科學(xué)的信息化手段來(lái)強化景區森林防火安全管理，構建更加安全、智慧、完善和高效的智慧化景區森林防火安全管理體系。

關(guān)鍵詞：智慧監控系統；5G；云計算；景區森林防火；方案研究；效果分析

風(fēng)景名勝區域植被茂密，森林覆蓋面廣，人員流動(dòng)密集，游客吸煙等違規用火行為時(shí)有發(fā)生。隨著(zhù) 5G 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與云計算、云存儲技術(shù)的不斷發(fā)展與行業(yè)應用，景區管理部門(mén)采用現代化的景區森林防火微波圖像智慧監控系統作為森林防火的重要信息科技手段在風(fēng)景名勝森林區域推廣采用，致力于構建更加完善智慧化森林防火安全管理體系，有效保護景區森林植被，維護旅游運營(yíng)安全和高質(zhì)發(fā)展。

1 景區森林防火常規安全管理現狀分析

風(fēng)景名勝區域傳統森林防火安全管理常規以地面巡護、瞭望臺監測、航空巡護、衛星遙感監測方式開(kāi)展。地面巡護是景區護林員向游客口頭宣傳，現場(chǎng)控制違規火源，對瞭望臺觀(guān)測不到的角落開(kāi)展人工巡邏。地面巡護常因森林茂密及地形地勢崎嶇出現較大著(zhù)火位置判定誤差；在人煙稀少、交通不便的偏遠景風(fēng)山路無(wú)法進(jìn)行人工地面巡護。瞭望臺監測是護林員通過(guò)瞭望臺來(lái)觀(guān)測景區森林火險情況，確定火災發(fā)生地點(diǎn)并報警，護林員在雷電天氣無(wú)法上塔觀(guān)察。瞭望觀(guān)測是依靠護林員的經(jīng)驗觀(guān)測、判定導致存在一定誤判可能。航空巡護是采用巡護飛機進(jìn)行森林火險的探測和觀(guān)察。護林飛機在夜間、大風(fēng)、陰天、能見(jiàn)度較低等惡劣氣候條件下難以起飛，巡護受航線(xiàn)、時(shí)間的限制，觀(guān)察范圍狹小，森林火災不易被發(fā)現而釀成大災。衛星遙感是利用低軌衛星等方式探測森林火災監測準確率低，需要地面配合大量的人力、物力、財力開(kāi)展核實(shí)，遙感監測在接到熱點(diǎn)監測報告 2 小時(shí)內應反饋核查情況，尤其是交通不便地方的火情核實(shí)十分困難，容易延誤有利時(shí)機造成更大火災和損失。

2 智慧監控系統在景區森林防火安全管理中的需求分析

采用智慧視頻監控系統監測火情，可以做到早發(fā)現、早處置、早消滅，及時(shí)有效地保護珍貴的森林資源，具有較高的生態(tài)效益、社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。對于森林防火來(lái)說(shuō)，建立監測預警體系是控制和減少森林火災損失的關(guān)鍵，開(kāi)展森林防火視頻監測，建立和完善現代林業(yè)防火監管體系，對現代林業(yè)的發(fā)展具有重要的意義^[1]。風(fēng)景名勝區森林防火智慧監控系統需求如下：當火災發(fā)生時(shí)能夠精確定位火點(diǎn)及自動(dòng)報警，智慧監控系統抓取的火警圖像應該以最快時(shí)間傳送到游客監控指揮中心。游客監控指揮中心管理人員通過(guò)遠程操作控制云臺攝像機進(jìn)行全方位控制、監測觀(guān)察、分析和研判，實(shí)時(shí)監視各監控點(diǎn)火災情況并發(fā)出指令。森林火災發(fā)生后，指揮中心管理人員可以通過(guò)智慧監控系統對受災面積、災害損失、災害原因做出相對準確的分析和評估，通過(guò)大屏實(shí)時(shí)查看現場(chǎng)視頻并調度處置。智慧視頻監控系統需要視頻監控和 GIS 地理信息系統的結合，指揮中心管理人 員可在電子地圖上明確森林火災具體位置。前端設備大多安裝在無(wú)人值守的山區環(huán)境，需要通過(guò)有效的安全防范手段對前端設備進(jìn)行監測管理，需要提供可靠的供電方式，要有效保證視頻監控設備全年不間斷的持續運行。智慧監控系統需要有效的信號傳輸解決方案，前端設備抓取的監控視頻圖像高速傳輸到游客監控指揮中心，為管理人員提供決策和指令的重要依據。

3 智慧監控系統在景區森林防火安全管理中的應用方案研究

森林防火遠程視頻監控系統是以保護森林資源為目的，利用現代技術(shù)手段對森林火災進(jìn)行實(shí)時(shí)預警監控，兼顧森林資源,同時(shí)具有森林火災可視指揮(會(huì )商)功能，使各級林業(yè)主管部門(mén)能直觀(guān)地了解和掌握監控區域的森林火災動(dòng)態(tài)，有效提高森林火災管理水平的視頻預警監控系統^[2]。風(fēng)景名勝區域森林防火監控系統由前端系統、傳輸網(wǎng)絡(luò )、旅游運行管控中心等幾部分組成， 借助云計算數據中心強大的數據分析、處理和存儲能力處理從林區采集到的視頻信息，從而使智能攝像機成為人的眼睛，云 計算平臺成為人的大腦，為智慧景區提供系統化、高效、可靠的森林防火安全管理解決方案。

3.1 前端系統

智慧監控前端系統主要以紅外熱成像攝像機為核心技術(shù)滿(mǎn)足風(fēng)景名勝區域森林防火日常監控需求，同時(shí)整合地理信息系 統（geographic information system, GIS）、環(huán)境信息，形成景區森林防火高度集成的綜合監控系統，實(shí)現景區森林防火 24X7 小時(shí)、遠距離在線(xiàn)監視。從功能上要求必須看清五公里以外的火警目標。前端系統須具備全天候的攝像機和鏡頭室外防護罩，云臺實(shí)現 360°旋轉功能，攝像機安裝固定牢實(shí)，確保監控圖像清晰、穩定。

3.2 傳輸網(wǎng)絡(luò )

風(fēng)景名勝區智慧監控設備點(diǎn)位優(yōu)先采用光纖傳輸解決方案，如圖 1?？梢宰赓U通信運營(yíng)商光纜傳輸線(xiàn)路，包括 GPEN 技術(shù)或光纖專(zhuān)線(xiàn)，監控點(diǎn)位設備通過(guò)光纖傳輸連接到景區旅游運行監控中心。在光纖傳輸路由不能實(shí)現的點(diǎn)位，可采用微波傳輸和 5G 無(wú)線(xiàn)接入的方式解決，監控點(diǎn)通過(guò)微波或 5G 無(wú)線(xiàn)接入傳輸將視頻信息數據發(fā)送到景區旅游運行監控中心，從而實(shí)現對智能監控 點(diǎn)位的有效監測和視頻信息高質(zhì)量適時(shí)傳輸。

3.3 供電系統

風(fēng)景名勝區旅游運行監控中心采用普通辦公用電運行，并采用 UPS 備用電源，以保證最低 8 小時(shí)持續供電運行。前端系統的供電方式根據地形條件和氣候特征可采用太陽(yáng)能及風(fēng)能，對于處于陽(yáng)光與風(fēng)力資源豐富的高原地帶的景區森林區域，可采取風(fēng)能、太陽(yáng)能儲能應急供電。用于監控點(diǎn)太陽(yáng)能的電源系統，應根據當地環(huán)境的太陽(yáng)能輻射數據進(jìn)行計算，確保前端視頻監控設備正常運行。

3.4 防雷接地系統

智慧監控系統需進(jìn)行系統化的防雷接地系統設計。對于高位支架安裝的攝像機，有遭受直擊雷的危害，需要安裝避雷針，并采用扁鋼或其他等效導體作為引下線(xiàn)，有效泄放雷擊強電流。避雷針的架設需要確保林區設備處于直擊雷有效防護范圍。攝像機外殼、攝像機支架及場(chǎng)地終端盒等通信設施均應按規范要求可靠接地，接地電阻小于 6 Ω。為有效抗擊直擊雷和感應雷，監控設備需自身具備防雷功能外，各類(lèi)可能引入雷電流的通信及電源線(xiàn)纜應加裝防雷器以達到三級防雷技術(shù)要求。對于

網(wǎng)絡(luò )攝像機，可采用單相電源防雷器及機架式網(wǎng)絡(luò )信號防雷器，接地電阻符合規范要求，為智慧監控系統提供安全保障。

3.5 景區旅游運行管控中心

風(fēng)景名勝區域旅游運行管控中心由管理服務(wù)器、級聯(lián)服務(wù)器、存儲服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、工作站、解碼設備、存儲設備、顯示設備等系統設施組成，通過(guò)光纖線(xiàn)路、微波或 5G 無(wú)線(xiàn)接入系統跟監控前端設施連接。前端監控點(diǎn)數據統一存儲在景區旅游運行管控中心，監測數據可以存儲到云服務(wù)運營(yíng)商提供的云存儲設備。景區旅游運行管控中心通過(guò)隨機調取云存儲服務(wù)器數據對森林火災監控點(diǎn)進(jìn)行觀(guān)察、監控、控制和指揮。平臺的網(wǎng)絡(luò )采取雙網(wǎng)配置，所有設備都要求冗余配置，保障云平臺的穩定運行。智慧監控系統包括遠程圖像傳輸、硬盤(pán)錄像、圖像顯示、報警預警、遠程控制等基本功能，可提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像^[3]。旅游運行管控中心云平臺對前端監控資源進(jìn)行整合，對前端設備進(jìn)行集中維護和管理。

4 解決方案應用成效分析

景風(fēng)智慧監控系統在某景區的推廣應用中實(shí)現了森林防火安全管理目標和預期功能。旅游運行管控中心通過(guò)對所轄景區的任一攝像機進(jìn)行遠程控制，實(shí)現遙控云臺的方向和鏡頭的變倍、聚焦，及時(shí)提醒值班人員及早發(fā)現火情及火點(diǎn)位置，利用前端采集系統中的數字云臺實(shí)現精準定位火災現場(chǎng)。中心工作人員在瞭望臺通過(guò)對講設備指導護林員巡檢及應急搶險滅火工作，利用云計算中心平臺回放事故錄像，為事故原因分析和調查處理提供重要依據。景區智慧監控系統與 GIS 系統相結合，規劃系統總體框架，設計所需各個(gè)部分的功能、性能等要求^[4]。利用電子地圖功能對景區森林火災進(jìn)行分析預報，使森林防火安全管理實(shí)現可視化、生物多樣性及自然生態(tài)監測，為智慧景區森林防火安全管理提供決策與支撐服務(wù)。

5 結語(yǔ)

旅游景區通過(guò) 5G、云計算、云存儲、智慧監控系統和 GIS 地理信息系統的綜合應用，實(shí)現通過(guò)旅游運行管控中心實(shí)時(shí)監控景區森林火警情況，及時(shí)發(fā)現火情、迅速處置火災。通過(guò)紅外熱成像、可見(jiàn)光攝像等智能監控系統觀(guān)測森林火情，對初期火情做到早報警、早發(fā)現、早撲救。智慧監控系統在景區森林防火安全管理中的推廣應用能積極推動(dòng)旅游業(yè)安全、高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻：

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[2] 鄭祖展,夏克明.淺論遠程視頻監控系統在森林防火工作中的應用[J].森林防火,2007(01):41-44.

[3] 魏遠峰,崔麗娟.遠程視頻監控系統在縣級森林防火工作中的應用[J].森林防火,2010(02):19-21.

[4] 焦金濤.NB-IoT智慧茶園監控系統設計[J].福建電腦.2021,37(12):25-28.

（本文轉自《電子產(chǎn)品世界》雜志2022年6月期）