森林防火設計(武漢高德)演示

第1頁武漢高德紅外股份有限公司森林防火系統設計簡介第2頁介紹綱要

移動應急指揮系統系統設計和應用公司業(yè)績和資質系統相關案例（河南登封）介紹第3頁優(yōu)秀的綜合資訊系統

公司的產品體系是根據地學方面綜合應用，在全面整合GIS、數據庫、圖像處理等技術后，采用最先進的工程方法，研制開發(fā)的系統平臺。它是技術起點高、功能齊全、操作方便、專業(yè)性強的新一代集圖像、GIS、遙感、氣象、移動指揮綜合資訊系統。

品質超群的綜合應用系統中國系統集成的明星系統設計和應用第4頁森林防火現狀

森林防火工作面臨著許多新情況、新問題。一、林內可燃物多，冬春季節(jié)風大物燥，極易引發(fā)大的森林火災。二、森林旅游已成為人們回歸自然的一種時尚，野外生產生活用火頻繁，火災隱患增多，管理難度大。三、一些地方農村基層矛盾突出，引發(fā)的森林火災案件增多，故意縱火案時有發(fā)生。并迅速蔓延將造成巨大的經濟損失，對植被及生態(tài)環(huán)境的破壞更無法估量。為了免遭損失，必須進一步加大森林管護的基礎設施和隊伍建設的力度，用科學的手段來強化防火工作，其中建立森林防火監(jiān)控系統，并配合GIS地理信息、林火自動報警系統則是一個切實有效的輔助決策手段。第5頁系統功能——基本功能1、林區(qū)圖像監(jiān)控利用先進的攝像和圖像增強技術、遠紅外技術，每個監(jiān)控點配置的高清晰度攝像機(此可觀察半徑5KM范圍的煙火、人員活動)傳回實時穩(wěn)定的圖像,在夜間利用場積累技術仍可獲得清晰的圖像;該技術還可消除白天彌漫于森林上空的薄霧，即使在薄霧繚繞的天氣下也可清晰地看清監(jiān)測的目標。2、利用軟件實現現代化的防火調度指揮該系統必須與地理信息系統相對接，并結合GPS和先進的視頻報警軟件實現對山區(qū)森林防火的現代化綜合調度指揮。當攝像機發(fā)現某一著火點時，自動運行軟件，自動報警并將著火點的精確位置顯示在三維電子地圖上。3、計算機圖像存儲當系統監(jiān)測到有著火點，并在報警的同時，啟動圖像存儲功能或人為監(jiān)控到違規(guī)用火規(guī)定的人和事以及著火點時，也可人工控制圖像存儲。第6頁系統功能——輔助功能4、無線集群工程建設集群系統，通過手持臺、車載臺、基站構成一套高效的機動指揮調度系統，提高現場的機動指揮能力。5、移動視頻指揮在經過改裝的移動車上安裝高清晰監(jiān)控設備和通信設備，可以與便攜式移動圖像終端、中級通信基站完成圖像、語音的實時高清晰傳輸，系統工作人員在指揮中心可以對前端現場狀況做到確實有效的應對和指揮。同時移動車也可以作為一個臨時指揮部，可以對現場和便攜式終端進行現場調度。6、自動氣象信息采集建設在監(jiān)控采集點架設自動氣象數據采集設備，并將所有氣象數據（溫度、濕度、風力、風向等）實時傳至指揮中心作為輔助決策分析的依據。7、系統多級聯聯網多中心森林防火監(jiān)控系統實行統一聯網，為了滿足系統聯網系統的兼容性和分級控制的要求。為確保省、市聯網，必須做到三統一：(一)統一控制協議；(二)統一采用標準數字鏈路接口；(三)統一控制軟件。第7頁系統總體結構圖前端監(jiān)測指揮平臺前端監(jiān)測指揮平臺政府機關林業(yè)局防火辦林業(yè)科研單位消防部門公眾用戶圖像監(jiān)控系統前端數據采集監(jiān)測站氣象采集系統氣象監(jiān)測站溫度、濕度、風速、風向、雨量數據無線集群系統無線通信基站，數量不等的對講機、車載臺移動指揮系統便攜式圖像設備、車載圖像設備、移動中繼站計算機廣域網森林防火指揮中心維護管理模塊應用管理軟件WebGIS信息管理模塊森林防火監(jiān)控管理模塊森林防火日常辦公管理模塊森林防火決策指揮信息模塊大屏幕電視墻信息中控設備電話指揮系統辦公會議系統計算機局域網計算機局域網有線及無線通訊網微波及無線通訊網森林防火數據庫第8頁系統主要模塊介紹前端圖像監(jiān)控模塊指揮調度模塊信號傳輸模塊多級系統聯網模塊系統電源建設安全防護模塊第9頁云臺0.01°的高運動精度滿足了超長焦距鏡頭的使用，20km的監(jiān)控距離極大地拓展了森林防火監(jiān)控的面積；熱源探測監(jiān)控技術彌補了可見光監(jiān)控系統的弊端，利用“火點物理量”參數從根本上解決了火災自動報警的準確率；近紅外技術的應用實現了“超視距”監(jiān)控，實現了傳說的“穿云透霧”；-50~+65℃的工作溫度范圍和特殊防護技術給脆弱的電子設備穿上了堅固的鎧甲。全天候監(jiān)控前端設備全天候監(jiān)控前端設備采用獨特的“望遠鏡”結構設計，把可見光監(jiān)控設備和測溫自動報警設備同時安裝在一個設備之內，保證了圖像全天候監(jiān)控效果和報警的準確性。第10頁可見光監(jiān)控部件該鏡頭除滿足目前森林防火監(jiān)控常用的“超視距”功能外，還增加了“當前變倍數量回傳”功能，給火點定位提供了更多的參考依據。鑒于黑白成像的CCD對紅外光的敏感性，系統采用的彩色/黑白轉換攝像機，并且還具備紅外濾光片，可在白天或夜間實現超視距效果，看清人眼直接看不到的。物體實際觀測距離是眼睛直接看的距離的2～3倍，如霧天人眼看不見的遠山，也可清晰的顯示出來。第11頁

關閉透霧功能效果打開透霧功能效果

第12頁森林防火濾霧效果對比環(huán)境介紹時間：2008年2月地點：登封市林業(yè)局第13頁前端設備設計特點和特色功能全天候：可以適應任何惡劣天氣條件下穩(wěn)定工作，適應高、低溫(-50~+65℃)、臺風、風沙、陣風、鹽堿、酸雨、高原、供電、雷擊、干擾等。密封：云臺IP66以上，護罩IP67以上，同時充惰性氣體，保證了內部精密設備的穩(wěn)定工作屏蔽：云臺采用內部走線結構，設備的連接線全部屏蔽，解決了電子精密設備抗干擾和防浪涌能力。第14頁GPS模塊（可選件）：云臺內置的GPS模塊可以方便的給指揮者提供當前監(jiān)控點的安裝位置，有效提高火警自動定位的準確性。數字羅盤模塊（可選件）：云臺內置的數字羅盤模塊可以在運行過程中自動校訂云臺正北方位。保證云臺長時間工作過程中的定位精度。水平：內置的快速水平調節(jié)裝置結合水平儀可以確保云臺的水平，提高了火警定位的準確性。第15頁前端圖像監(jiān)控模塊實拍圖第16頁熱源探測報警技術是利用專用設備接受目標自身的熱輻射,當草叢及樹林中有燃燒物體時,它的溫度及紅外輻射一般都遠大于周圍草木的溫度輻射,因此很容易被自動識別出來.在大面積的森林中,火災往往是由不明顯的隱火引發(fā)的,這是毀滅性火災的根源.用現有的普通監(jiān)視系統,很難發(fā)現這種隱性火災苗頭.然而采用熱源探測報警系統,則可以快速有效地發(fā)現這些隱火,并且可以準確判定火災的地點和范圍,即可透過煙霧發(fā)現著火點,把火災消滅在萌芽階段.

熱源探測報警系統第17頁1．熱源探測設備安裝于云臺上，云臺運動速度根據探測設備時間常數及采集要求動態(tài)調整。2．探測1~20km范圍內1~100平方米面積熱源物體進行全天候實時監(jiān)測，熱量超過設定熱值立即發(fā)出火情告警信號。3．系統自動探測環(huán)境熱源，并在隨云臺螺旋運動過程中檢測視場范圍內熱源。當檢測出有超過環(huán)境設定的熱值時的目標時給出報警信號及定位信息。第18頁環(huán)境介紹時間：2008年11月地點：登封市林區(qū)距離：2Km點火材料：干草火源面積：1平米第19頁環(huán)境介紹時間：2008年11月地點：登封市林區(qū)距離：5Km點火材料：干草火源面積：1平米第20頁環(huán)境介紹時間：2009年5月地點：泰安市林區(qū)距離：10Km點火材料：玉米桿火源面積：3平米第21頁熱源探測&報警系統探測界面與可見光圖像監(jiān)控系統集成在一套監(jiān)控平臺軟件之中，可以在出現火警時和普通可見光系統進行實時對比監(jiān)控。熱源探測&報警系統成像畫面可見光監(jiān)控系統成像畫面第22頁防灰塵防護等級IP67設備的環(huán)境適應性特種密封橡膠圈（氣缸密封圈）耐久性、耐候性極強防水風沙與防水第23頁1）護罩視窗的特殊處理；2）內桶與護罩特殊材料處理；3）電解處理法。防護罩與內部除露第24頁4000V防雷功能,三層防雷電源防雷通訊防雷視頻防雷4000V防雷功能防雷措施第25頁控制機箱內部保護—戶外機柜電池倉設備倉戶外機柜是我公司專門開發(fā)，適用“森林防火”的新產品。該產品為戶外通信設備及工程施工提供安全、可靠、便捷、快速的結構框架、配線及電源分配。戶外機柜的設備艙按標準機柜尺寸設計，可配置安裝網絡交換機和多媒體控制設備，而且便于通信網絡轉型或新建的逐步推進。同時做到交配線設備落地，方便維護；電池艙主要用于存放蓄電池。加熱板溫度控制（可選）電源模塊第26頁戶外機柜內部設計⑴、風道設計：采用雙重防護結構，在外口裝鉬絲網，防飛蟲、嚙齒類動物和大顆粒物進入，內口處裝有棉質防塵網，防止細小灰塵和水氣的進入。⑵、門防水、防塵設計：采用特有帶鋼卡口防水密封條，從而有效防止雨水、微塵的進入。⑶、頂部防水、防塵設計：在頂罩下口裝鉬絲網，柜體頂部出風口加擋水框和鉬絲網，防止水霧、微塵飄入；在頂罩裝有風導向裝置，加強散熱效果。⑷、防盜設計：采用覆鎂鋁鋅板或鍍鋅板制造，抗沖擊達到IK08級；門鎖具有防盜防撬防水等功能；鎖桿采用三點聯鎖結構，達到鎖緊密封作用，還起到防撬功能。第27頁系統主要模塊介紹前端圖像監(jiān)控模塊指揮調度模塊信號傳輸模塊多級系統聯網模塊系統電源建設安全防護模塊第28頁信號傳輸模塊

信號傳輸模塊是將前端圖像監(jiān)控模塊采集到的信號回傳到指揮調度中心的數據通道，按照傳輸信號源的類型可分為模擬傳輸和數字傳輸；按照傳輸媒介類型可以分為微波傳輸、電纜傳輸和光纜傳輸等，目前針對森林防火應用，較常采用的傳輸方式為數字微波和數字光纜傳輸方式。

1、數字微波傳輸

目前常采用的數字微波設備為無線數字網橋，它基于OFDM調制技術，是寬帶無線接入并提供語音和IP服務的理想接入網絡和骨干網。允許對用戶設定最大信息速率(MIR)和保證信息速率(CIR)，還可分別設置上行/下行鏈路的數據速率，支持QOS包、帶寬分配和流量管理；系統完全支持VLAN(IEEE802.1Q)。

使用正交頻分復用技術，具有更強的抗干擾能力，提高系統在非視距環(huán)境通信能力，可輕松安裝并提供更好的覆蓋范圍。

2、數字光纜傳輸數字光纜傳輸選擇適當的光端設備，可以直接實現前端圖像信號的無壓縮調制編碼，提供高清的數字視頻信號，利用光波復用技術還可以實現在一根光纖中完成控制數據和網絡數據的同步、實時傳輸，大大節(jié)省了光纜數量和相關設備。第29頁點對多點無線網絡組網示意圖監(jiān)控中心網橋中心站HUB/SWITCHLAN監(jiān)控點1網橋外圍站點HUB/SWITCH視頻編碼器攝像頭監(jiān)控點2網橋外圍站點HUB/SWITCH視頻編碼器攝像頭監(jiān)控點6網橋外圍站點HUB/SWITCH視頻編碼器攝像頭視頻解碼器視頻服務器監(jiān)視器第30頁視頻傳輸情況-無組播控制功能第31頁視頻傳輸情況-有組播控制功能第32頁微波鏈路計算5.8GHz時電磁波在空間傳輸時的信號功率衰減的計算公式為：Si=Pout-Ct+Gt-108-20LogD[km]+Gr-Cr舉例：點對點方式由于本系統微波鏈路距離最大不超過3KM，兩端均采用定向天線的增益都為28dBi，在只使用基帶電纜的情況下，以距離3公里帶入上面的公式：接收靈敏度=21-0+28-108-20LogD[km]+28-0=-48dBm.得到的接收信號強度比6Mbps速率的接收靈敏度-88dBm有40dBm以上的儲備量;得到的接收信號強度比54Mbps速率的接收靈敏度-70dBm有22dBm以上的儲備量。第33頁光纜鏈路計算本系統監(jiān)控點傳輸的最大距離4KM進行計算，根據以上的結構及組成，可對該系統的光學損耗進行預算：光纖的傳輸損耗：4kmX0.2dB/km=0.8dB，連接器損耗：2X0.5dB=1dB，光纖熔接點的損耗：2X0.1dB=0.2dB(一般每2公里光纖有1個熔接點)，光纖配線板損耗：2X2dB=4dB，光學損耗裕量：2.0dB，光學總損耗預算值：0.8dB+1dB+0.2dB+4dB+2dB=8dB<26dB(最大光學衰減值)第34頁系統主要模塊介紹前端圖像監(jiān)控模塊指揮調度模塊信號傳輸模塊多級系統聯網模塊系統電源建設安全防護模塊第35頁指揮調度模塊

指揮調度模塊大多建設在圖像指揮中心，作為林業(yè)護林防火的樞紐部分，就像保證整個系統能否正常運行的“心臟”。它的性能設計優(yōu)良直接關系到整個系統的正常運行，它的建設不僅要滿足目前的系統需求，而且還要有長遠的發(fā)展目光，在系統設計的過程中要充分考慮日后系統擴容。系統的設計全部基于目前成熟的技術，采用了網絡化的建設理念，也就是說，系統中心所有的相關系統都是建立在計算機網絡之上的，而且外圍監(jiān)控點的都是模塊化，大大節(jié)省了日后擴容的費用。

指揮調度模塊按照功能可劃分為圖像顯示部分，系統網絡辦公平臺部分、音視頻會議部分、系統綜合管理軟件平臺等部分，其中圖像顯示部分對完成系統圖像進行顯示控制、切換調度功能；音視頻會議部分用于召開中心語音和電視會議功能，對于突發(fā)事件還可以進行綜合調度指揮功能；系統綜合管理軟件平臺完成系統中各項信息的采集和綜合分析，對火災信息進行識別判斷，并在GIS中進行顯示、定位，給系統操作人員提供切實有效的分析依據。第36頁指揮中心圖像顯示控制拓撲圖第37頁系統網絡辦公平臺拓撲圖第38頁音視頻會議拓撲圖第39頁綜合管理軟件平臺空間數據獲取和處理海量空間數據存儲管理空間分析資源規(guī)劃與管理虛擬仿真三維建模和分析基于定位的服務公眾地理信息服務ScanInImageSDMGISCruise3DMGPSWebServer第40頁專業(yè)GIS平臺林火圖像處理GPS監(jiān)控三維建模三維瀏覽掃描矢量化WebGIS空間數據管理軟件體系結構圖GISImageGPS3DMCruiseScanInWebServerSDMTitanDataAccessEngineGeoDatabase數據訪問引擎第41頁林火自動識別報警模塊

綜合軟件管理平臺涵蓋了空間數據獲取和處理、海量空間數據存儲管理、空間分析資源規(guī)劃與管理、虛擬仿真三維建模和分析、基于定位的服務公眾地理信息服務和林火自動識別報警等內容，其中前面各項內容在林業(yè)中已經有了比較成熟的應用，在這里就不贅述了，下面單就林火自動識別報警功能的在森林防火輔助決策系統中的實現進行論述。

林火自動識別報警是自動接收來自林火監(jiān)測子系統的圖片（圖像），進而根據圖像上的信息來自動判斷是否起火，并向監(jiān)測人員首次報警；進而鎖定圖像掃描目標和范圍，利用GIS和網絡技術實現林火信息的瀏覽、交互識別、跟蹤漫游、搜索、匹配定位、智能判斷、信息傳輸等一系列操作，最后做出確定的林火報警（有或無）。另外，還能夠對支撐監(jiān)控CCD攝像機的云臺的運行姿態(tài)進行定期校正（即歸位校正），以保持系統的監(jiān)控精度。第42頁自動報警和定位以GIS為基礎實現視頻和地圖的精確聯動；利用云臺轉角、焦距4參數的絕對定位功能實現以地圖點擊為定位方式的無數量限制型目標精確視頻重現；云臺智能化狀態(tài)參數回傳功能實現攝像機觀測位置的地圖位置反向標定，以提供夜間監(jiān)控位置的精確顯示。林火定位防火專題信息第43頁系統主要模塊介紹前端圖像監(jiān)控模塊指揮調度模塊信號傳輸模塊多級系統聯網模塊系統電源建設安全防護模塊第44頁多級系統聯網模塊

系統的圖像數字信號要求全部傳回到監(jiān)控中心，系統做到在指揮中心可以通過對對前端所有監(jiān)控點進行實時的切換控制，有選擇的回傳一路或多路路圖像及相關的控制數據到市級和省級指揮中心，做到省局對整個系統的切換控制功能。通過擴容，可以滿足日后市中心與各子系統中心之間的計算機網絡、IP電話、會議電視、數據庫數據共享等功能的需求。系統控制采用多級控制方式，其中一級控制為區(qū)縣子系統對所轄區(qū)的監(jiān)控點的控制；二級控制為市級指揮中心對區(qū)縣子系統的聯網和監(jiān)控，做到統一快速的指揮調度；三級控制為在整個省建立統一的圖像監(jiān)控指揮網絡。如果有條件，還可以通過相關信道傳到國家有關管理部門，做到全方位的監(jiān)視、控制、管理、指揮的多功能一體化網絡結構。第45頁系統圖像聯網拓撲圖第46頁系統主要模塊介紹前端圖像監(jiān)控模塊指揮調度模塊信號傳輸模塊多級系統聯網模塊系統電源建設安全防護模塊第47頁系統電源提供和安全防護模塊由于森林防火監(jiān)控系統的電源提供如果條件允許，盡量采用“敷設電源電纜”供電模式，但對于大型林區(qū)，監(jiān)控點多處于用電不便地區(qū)，這是可以采用“風光互補”發(fā)電模式對前端監(jiān)測控制設備進行供電。由于森林防火系統多建設在高山等環(huán)境比較惡劣的場所，所以系統設備的運行環(huán)境是否穩(wěn)定就顯得愈發(fā)重要了，系統安全防護模塊主要是包含了系統避雷、等電位接地等防護措施。第48頁“風光互補”發(fā)電系統風光互補供電系統是太陽能發(fā)電及風力發(fā)電的集成系統.發(fā)電系統各部分容量的合理配置對保證發(fā)電系統的可靠性非常重要，為滿足森林防火系統的用電要求，要求認真分析用戶的用電情況及用戶所處區(qū)域的太陽能和風能資源狀況。風光互補供電系統由風力發(fā)電機組、太陽能電池組件、風光互補控制器、蓄電池組、逆變器、太陽能板支架、風機塔架、蓄電池箱組成。

第49頁系統組成A、太陽能電池組作用將光能轉換成電能，送往蓄電池中存儲。

B、風力發(fā)電機的作用將風能轉換為機械能，再轉變?yōu)殡娔艿臋C電設備，向蓄電池充電儲存電能。

C、風光互補控制器，控制系統工作狀態(tài)，并對蓄電池，過流、過放起到保護作用。D、蓄電池，起到電能儲存釋放。E、逆變器輸入的直流電源轉換成正孤波電源。第50頁系統安全防護--雷電危害1、雷擊的形成雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛放電的一種自然現象。2、雷擊的形式直擊雷、雷電波入侵（雷電感應）、雷電電磁脈沖3、雷電的危害雷電是最嚴重的十種自然災害之一，特別是進入信息時代以來，雷電災害造成的經濟損失和社會影響更為嚴重！第51頁雷電引入途徑●天線遭受直接雷擊或接收感應雷擊；●電源供電線路在遠端遭受直接或感應雷擊，沿供電線路進入設備