森林火灾每年都在上演。近些年，受全球气候异常的影响，全球大部分地区降水偏少、气温偏暖。据世界气象组织通报，自1860年以来，全球气温大约上升了0.9℃，而且目前仍然以每10年上升0.2℃的速度在变暖。\r\n天气气温偏高、干旱少雨，是最容易导致森林火灾最直接的自然因素之一。据了解，近些年期间，中国平均每年约有7500起森林火灾。\r\n森林火灾破坏力大、影响面广，一旦发生，严重危害到人民群众生命财产安全。如大兴安岭5.6特大森林火灾夺走了213人的生命，5.6万人的家园遭受破坏；2003年发生在美国加利福尼亚洲的森林大火，烧毁房屋3500多栋，转移居民11万人，直接经济损失超过20亿美元。\r\n除危害到人民的生命财产外，还造成严重的资源与生态损失。据悉，目前中国木材供需矛盾十分尖锐，每年缺口达1-1.5亿立方米，需要200多亿美元进口木材制品和林产品。同时，大面积森林被火烧毁，还会造成土地荒漠化、水土流失、泥石流、山体滑坡等生态灾害，排放了大量的二氧化碳，对生态损失是十分严重的。此外，森林不像庄稼，今年烧了明年可以再种，森林一旦烧毁，十几年甚至几十年都难以恢复，如果将森林恢复到原有状况，不但需要很长时间，还需要大量的经济投入。可见，森林火灾危害之严重，而防火工作已是重中之重的任务。\r\n

森林安防防火渐启动
然而，就中国目前森林防火情况来看，仍存在着不少问题，如防火装备水平不高、扑救手段不多、防控能力不强等等。2006年，陆续发生在黑龙江、内蒙古的3起特大雷击森林火灾，持续燃烧了10多天就可暴露出这些问题。\r\n为此，目前借助各种较具科技含量的技术，如卫星预警、遥感监测、远程视频监控、生物防火林应用于森林防火，已成为国家政府、林业局提升森林火灾防控水平的重要举措之一。据泰安华新电子技术开发公司陈坤表示：“对于一些特大型的森林林区，如大兴安岭，国家林业局会通过卫星预警和遥感系统来大范围监测林火情况，而较为基层的林业林政部门则通过林业内部的网络系统访问国家开放的卫星资源，以查看、了解本地森林状况，不过这两种系统在森林防火中的应用还比较初级。” \r\n森林防火安防系统作为其中一种科技手段，一般则是由财政部等部门共同投入建设的一项工程。“目前在林业安防防火工程中，图像监控是最为主要的系统，此外，像是林火报警、气象采集系统、防盗报警系统也都是一种比较普遍的要求。”泰安华新陈坤表示。 \r\n依据国务院《森林防火条例》中提出的森林防火预防的重要措施就是设置火情了望台，及时发现灾情，减少损失。森林防火安防系统是通过远程图像监控来了解林区的现状，以尽早发现灾情或是隐患，同时也能为灾情发生进行现场指挥。同时，图像监控系统还可兼顾森林病虫害的监控，以及一些森林风景区（有些森林部分区域被开发风景旅游区，如泰山、八达岭长城等等）治安的防范，如有没有游人乱掉烟头、村民上山烧荒烧炭等现象。”莱伯特电子科技有限公司刘健提道。“不过，由于森林安防是高山监控，不可能对全部树木进行清晰地监控，只能兼顾到附近的病虫，起到一种管中窥豹、辅助性的作用。“泰安华新陈坤补充说。\r\n然而，森林的安防应用不像其它领域已经广泛应用，它还是目前林业防火工程的一种新兴方式，真正启动的时间还是近些年的事。北京世纪花人信息技术有限公司工程师谢水表示：“国家在森林防火工作的投入很大，如在一些重点的乡镇，都有专业的防火队伍，但对于投入安防系统来体现森林防火，却还没有被广泛认识与重视。”\r\n“直到2004年，国家林业局在温州召开了一次森林防火大会，这才在一定程度上引起人们对森林防火的重视，促进安防系统在森林防火的应用”，北京先进视讯科技有限公司副总经理宣伟良表示，“此外，森林安防应用还跟森林的环境条件因素有关，根据森林里的网络条件，没有无线技校是难以解决传输问题的（下文会提到），因此在几年前，森林安防并没有作为一个系统工程来做。”\r\n沿袭到今天，森林安防应用也有几年的时间，但就目前全国森林分布来看，森林防火引进安防系统的应用案例也并不是很多，常见的是中国几大名山，以及森林地貌比较多的地方，如浙江、山东、福建、云南、广西等等。据了解，浙江温洲是最早启动森林安防防火项目的城市之一，目前有一些较成功的工程案例。\r\n另一方面，由于中国森林分布不均，以及各个地区气象条件千差万别，各地区森林防护的政策和手段也不尽相同，“安防系统对森林防火最大的作用期是在防火期，相对来说，中国北方地区由于近几年来干旱少雨，森林植被破坏严重，防火期时间要比较长，森林防火任务也相对严重，所以这些地区的森林对这安防措施要求更加强烈一些，而在潮湿多雨的地区或季节，防火任务就没那么繁重，对安防系统的要求也较低一些。”泰安华新陈坤说。

投资大、工程难
事实上，林业安防应用起步晚，以及目前进展仍比较缓慢，除了跟相关部门的重视度有关之外，最重要的因素还在于工程所需的投入资金，以及技术、产品本身的成熟度有关。\r\n在森林安防防火工程中，一般情况下，前端的监控点（10-30个左右）并不是很多，但就一个监控点的投入就很高，因为它由许多“重量级”设备组成，如高倍镜头（一个高倍镜头一般要10-20万元）、重感云台、大护罩、铁塔、电源系统（如果是太阳供电系统费用更高），此外，还有无线传输系统、防雷设备等等。因此，要使安防系统真正在森林防火发挥作用，就必须投入整套设备，而整体所需的资金就不是一笔小数目。\r\n另一方面，森林作为一个特殊的应用领域，它有很多不同的应用特点与要求，但目前行业内并没有从研发的角度去开发相应的产品与技术，成熟的工程案例也甚少。先进视讯宣伟良说：“虽然森林安防应用已经有几年的时间了，但目前还做不到一个主流市场面来，大部分安防工程做得还不全面，实际工程效果也达不到预想的需求，而个中的原因跟工程本身存在的难点有关。”\r\n工程难点之一：传输难
森林安防系统主要是用于野外远距离传输，一般山顶上的监控点距离监控中心有几十公里的距离，而且又是位置偏僻，网络铺设不到的地方，因此，传输成为安防工程的一大难点。“森林面积大，要对它进行大范围监控，掌握防火等各种灾害信息，监控点位是越多越好，但森林环境不像城市环境，各种网络都有，因此传输电路是它的致命问题，”先进视讯宣伟良表示。\r\n而根据森林山区的特殊性，在高山布线不但成本高，而且架设也不方便，施工难度较大，因而采用有线的传输方式是不太现实的，无线的传输方式成为多数工程的首选方案，微波传输便是常见的一种。\r\n目前，市场上常见的微波图像传输设备种类繁多，但是从工作方式上来看，主要分为模拟微波和数字微波两大类。而从工作频率上来看，主要有高频段和低频段之分，通常频率高于10GHz为高频段，低于10GHz为低频段。在低频段中，频率在2.4GHz—2.483GHz之间为全球统一划定的工业区用频段（即常说的扩频通信领域）。10GHz以上频段的微波设备传输特性为点波束传输，而10GHz以下的微波设备传输特性具有一定的发散性。10GHz以上的设备的天线尺寸相对较小，更适合于应用在环境条件较差的山野森林。 \r\n无线微波传输方式施工方便，解决了森林野外环境难以布线的问题，但其也有不足之处。“微波传输要求是视距传输，传输中间不能有物体遮挡，这也是森林防火工程采用微波传输也很困扰的问题所在”，莱伯特刘建表示，“在微波传输中，遇到有遮挡是非常困难的，如果要增加中继设备的话，一是会增加整个工程的成本，这不仅包括一个中继设备的费用，还有其供电设备（太阳能）、甚至包括在没有现成的监控点作为中继点时，需要立一个铁塔单独设立中继点的费用；二是多一个中继设备，维护也要比平时麻烦，三是多一个中断设备，对图像质量会有一定的损耗。”\r\n就此，世纪花人谢水建议道，“森林防火可采用多种传输相结合的方式，例如光纤与微波相结合，把主机放在山底下，从山顶的前端设备到主机用微波的传输，山底的主机到监控中心用光纤传输，这样就既减少维护，也可减少功耗。”\r\n除了微波传输方式之外，目前在森林的图像传输中，还有CDMA、卫星通讯等方式。先进视讯宣伟良表示：“卫星通讯成本高，用于森林防火监控不太现实；CDMA虽然成本低，且不受距离限制，网络覆盖的地方就可以传输信号，但其带宽较低，不能满足森林需要传输大量图像信号的要求。”\r\n工程难点之二：取电难
同传输条件一样，由于许多森林是高空监控，且一般地处偏僻的山区，道路、通信、水电等设施都不完善，因此在高空上如何给前端设备、传输设备取电，也是森林安防工程的棘手问题。\r\n就目前森林应用情况来看，就近取电是较常用的一种方式，即在有电的地方拉电缆到监控点；在附近完全没有市电供给条件下，就必须借助其它供电系统，如太阳能。\r\n据介绍，太阳能供电系统是由太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。 \r\n“太阳能供电系统的造价很高，且当连续几天出现阴雨天时，太阳能不能保证设备正常工作，”武汉因科科技吴经理如是说，“因此，单纯使用太阳能来供电的工程很少，综合太阳能与风能供电方式效果比较好。”\r\nPELCO上海代表处区域销售代理经理傅王英王莹还补充道：“采用太阳能供电，前端设备的功耗不能太大，如果功率太大，太阳能供电系统是无法启动的，如云台要选择一体式的，分体式的云台要启动云台、解码器、防护罩等部件，需要很大的功率。”另据了解，太阳能或风力发电的功率要求，是根据端设备的容量来计算的，前端设备的数量越多，所需容量就越多，对太阳能和风力发电的耗电要求也更多。\r\n工程难点之三：维护难
相对一般的监控工程，森林安防防火工程的维护任务繁重。“这是因为，森林的大多数监控点是安装在野外高山，地理位置偏僻，需要通过专用梯才能进行维护，这本身就给维护带来了不便，而且安装监控点的环境恶劣，容易造成设备老化损坏，且设备被雷击的概率很大。”泰安华新陈坤说。\r\n鉴于此，在整个工程施工中，不管是从设备选型或者安装上，都应充分考虑森林野外环境的条件，尽量减少工程的维护工作量。在设备选择上，要选用质量过硬的产品，“产品质量不仅是可靠性的保证，也是出于安全性的考虑，因为电子设备一旦损坏，也有可能成为导火的源头。”某一工程师指出。\r\n在功能上，必须选用有室外功能的设备，如镜头要具有透雾功能，防护罩要有防风、防抖等等功能。“此外，由于森林监控系统设置在荒郊野外，为了防止盗窃和破坏，前端的监视点要设置报警探头，一旦有人接近，中心可以立即知道，也可以对前端进行喊话。”世纪花人的谢水表示。\r\n在前端设备数量选择上，安装的摄像机数量应该尽量少，这就要求每个摄像机兼顾的范围要广。要使摄像机能够监测的范围够大，可选择高倍数的长焦距望远镜头，此外，还需要选择合适的安装地点（无遮挡）和天气良好（无雾）。\r\n在防雷方面，如上文所述，由于各个前端设备安装在野外高空处，发生雷击的可能性很大，这也是困扰工程商又一难题。目前较为常用的防雷措施有：在安装杆的高处安装避雷针，以防直击雷的破坏；在各个关键设备安装避雷器，以防止对设备的损坏，另外做好接地工作等等。不过，在现阶段，在资金有限的情况下，完全做好高山防雷是非常困难的，像是在电视转播台在防雷、避雷和接地的投资很大，也不能完全避免被雷击。\r\n

烟火智能分析
森林防火关键在于及时发现火情隐患，并采取有效的应对措施。然而，目前大多采用人工监控的方式，易受疲劳度等人为因素的影响，产生漏警。\r\n“当前，在森林安防防火应用中，具备烟火自动识别功能在业内备受瞩目，视频烟火智能检测技术采用计算机视觉和人工智能手段，能自动对监测区域的实时视频做全天候监测，一旦发现有火灾隐患，立刻发出警报，并启动相应的预警方案，即减少了人力资源的消耗，又保证了火情警报的实时性与准确性”，北京智安邦工程师孙楠表示，“在灭火方面，当防火指挥中心收到智能视频烟火检测的警报时，便可通知智能烟火检测系统采取相应的消防预案（比如当智能视频烟火检测与自动水炮系统相关联时，可以根据视频图像中的火源位置，自动控制水炮进行喷水灭火）或调度灭火人员赶赴现场。“\r\n对于摄像机的预案功能，PELCO傅王英王莹作了进一步解释，她表示，森林里面布设那么多的监控点，监控人员不可远远看见火情才去安排怎么救火，这就需要摄像机要有一个预案的机制，即一旦发生火情，摄像机能快速启动数据库里面的预案（预案里面有摄像机的角度、云台角度、方位多少度等等）、并以某种协议方式发给中心，以更好地为救火作定位。”\r\n“此外，林火自动报警在森林安防应用也是受到推崇的功能，林火自动报警软件可以根据传来的图像，如烟、火等火灾信息，发出声光发出报警信息，并弹出报警提示，把人们从枯燥的电视监控中解脱出来”。里奥高新科技发展有限公司王工表示。\r\n

系统集成——与3S结合
目前在一些森林安防防火试点工程中，为更准确地发现火情隐患，制定有效的灭火方案，从而提高森林火灾管理的科学技术水平，一些新的设想正在被不断尝试。其中，将安防系统与3S，即遥感系统（RS）、地理信息定位决策系统（GIS）、全球定位系统（GPS）结合应用就是一个例子。\r\n以GIS系统来说，GIS系统在林业林政部门应用较多，在森林防火中，GIS主要表现在快速定位火灾中的着火点位置，并快速地提供最佳的灭火线路。因此，当安防系统触发火情时，系统就可以把当时的方位信息提供给GIS系统，GIS系统就能很快地在三维电子地图上，显示着火点的具体位置和相关的到达线路。\r\n因此，即使安防系统在森林防火的应用姗姗而至，但随着技术的进步，以及安防设备功能的日臻丰富，有理由相信，目前工程中面临的瓶颈将迎刃而解，安防系统的应用将成为改写森林防火的重要一页。\r\n