森林防火远程图像监控系统的实现 - 安防知识网

在林区设立图像远程监控系统相当于在林区增加了若干个无人值守的火情了望台，本文从图像远程监控系统结构、各关键设备选择等方面介绍了森林防火远程图像监控系统。本案例为国家重点试点工程永康林业局森林防火远程监控系统。\r\n

我国的森林资源十分丰富，森林防火任务艰巨，特别是对于一些无人居住的林区，其防火任务更是困难。国务院1988年1月16日发布的《森林防火条例》中明确提出了森林防火预防的重要措施就是设置火情了望台，能及时了解到各个林区的现状，及早发现灾情，减少损失。

目前视频监控发展迅猛，在各行业得到了广泛的应用。森林防火远程图像监控系统就是将摄像机分布安装各林区，能实现对整个林区的全面覆盖，相当于增加了若干个无人值守的火情了望台，在林业局实现集中监控。\r\n通过森林防火远程图像监控系统能尽早发现灾情或是隐患，减少灾情；也能为灾情发生时进行现场指挥提供依据。

系统分析

大的林区一般面积广阔，而且大多数林区没有电，没有有线通讯设施。因此本监控系统相对于常见的监控系统而言，有以下几点需要特殊考虑：

·需要选择大变焦范围的镜头，能够使单个摄像机监控的范围尽量广阔；

·需要选择特殊的摄像机，能够保证全天候的对林区进行监控；

·各个监控前端的供电问题，需要采用太阳能方式进行供电；

·前端和监控中心之间的通讯采用无线通讯方式。

系统结构

从结构图可知系统由两部分构成：监控前端和监控中心。

监控前端:监控前端的任务就是负责各个林区视频信号采集和控制实现，所包含的设备为：摄像机、镜头、防护罩、云台、解码器和支架；无线图像发送设备、无线指令接收设备；太阳能供电设备；设备安装支架。

监控中心:监控中心主要的功能就是：显示、控制、录像和视频数字化、网络化，中心结构如图2所示。设备以视频矩阵和嵌入式硬盘录像机为中心。显示、控制部分采用以视频矩阵为中心完成，录像和视频数字化、网络化采用以嵌入式硬盘录像机完成。

系统关键点

要保证系统真正实现无人值守火情了望台功能，系统性价比高，取决于以下两点：

·系统中各设备选型时应考虑到监控对象特点，能否实现大范围的清晰扫描、传输

·由于各个前端设备安装在野外，设备安装施工要充分考虑到野外设备工作的要求，并且应该尽量减少系统的维护工作量。

设备选择

摄像机和镜头选择

由于监控环境为林区，日夜光线变化很大，要求摄像机具有彩色/黑白自动转换功能，在白天摄取的图像为彩色的，当光线很弱的时候自动转换成黑白模式。鉴于监控的目的是森林防火，不但对于明火能够进行监测，对于一些隐患也应该能够进行发现、监测，为此需要该摄像机具有红外成像的能力，这样将有助于发现火情隐患。

由于林区范围较广，为了减少安装、维护的工作量，安装的摄像机应该数量少，这就要求每个摄像机负责的“片”就较大。要使摄像机能够监测的范围够大，除了需要选择合适的安装地点（无遮挡）和天气良好（无雾）外，另外就是要选择大变焦的镜头。

云台选择

在本系统中配置云台的作用就是实现摄像机的大范围扫描，在选择云台方面除了需要满足适应室外使用的要求外，很重要的一点就是要选择变速云台，因为摄像机在最远焦距的情况下，其成像视场角为0.55度，而在近焦时，其视场角为27度。假如选择了恒速云台的话，要保证远焦时云台转动时图像平稳的话，那么在近焦时云台转动时图像将基本没有运动；要保证近焦时云台转动时图像平稳的话，那么在远焦时云台转动过程中图像将基本不清楚。只有配置了变速云台才能满足要求。且云台变速范围需要和近远焦时视场角范围相适应。

图像传输设备选择

鉴于本系统中每个监控点传输单路视频，适宜采用模拟传输传输方式。在本系统中选用了微波开路传输设备。因为该频段设备频率极高，两通讯点之间必须“可视”才能实现通讯，而设备安装在林区，必然导致比较偏远的山区需要安装微波中继设备。

为了减少施工难度，并且考虑到减少系统的维护工作量，在考虑中继地点选择方面采用了“尽量利用现成的监控点作为中继点，尽量少设立单独的中继点”，如下图所示。

遥控设备选择

监控中心与各个前端解码器之间的通讯通道可以采用中频波段数传电台方式，由于遥控设备工作在中波频段（绕射能力较强），而且各个前端安装在较高的位置，中心的铁塔位置也较高，遥控需要中继的数量较微波设备少。

太阳能设备选择

太阳能设备包括：太阳能光电池、控制器、蓄电池和逆变器。\r\n光电池需要考虑的是光电板的面积（根据各个设备需要的总功率、光电池的特性及各个设备的效率进行计算）。\r\n蓄电池的容量一般可以根据在阴天情况下保证系统正常3天（一般在连续3天阴天的情况下，发生火情的可能性不大）的容量即可。由于蓄电池的工作时断时续、而且很多时候是边充边放的状态，对蓄电池的性能提出了很高的要求，应该选用性能较好的产品，才能保证系统能长时间可靠工作。

施工

设备选择

设备以视频矩阵+嵌入式硬盘录像机为中心构建。选择时有以下几点需要考虑：

·视频矩阵，除了需要考虑功能外，还需要考虑到和其他设备（无线传输设备、解码器和硬盘录像机）的配合、互联；

·嵌入式硬盘录像机，应选用易维护、高性能的嵌入式硬盘录像机为宜，另外还需要注意厂家的开发能力（能否实现硬盘录像机对矩阵的控制、通过数字硬盘录像机能否实现视频监控网络化等）。

除了设备选择上要注意到以上各点外，施工好坏对保证系统可靠、可用十分重要，特别是各个前端的施工。

对于施工有两点需要考虑：

·防雷：由于各个前端设备安装在野外，而且安装在较高处（保证可视范围需要），发生雷击的可能性很大，需要考虑全面的防雷措施，第一是在安装杆的高处需要安装避雷针，以防直击雷的破坏，各个关键设备需要安装避雷器以浪涌对设备的损坏，另外接地良好是保证设备安全的关键。对于监控中心也需要安装避雷针和避雷器等；

·设备安全性考虑：由于系统安装在野外，设备无人值守。在设备安装时除了需考虑设备安装在较高的安装上（需要通过专用梯才能进行维护）外，还需要尽量考虑各个监控点之间互相可见（进行互相监控）。