基本概述
森林以其兼具资源与环境的双重属性和拥有巨大生物生产能力而成为陆地上极为重要的生态系统。森林不仅能够提供丰富多彩的可物化的产品，而且能够营造优美的环境、发挥强大的生态效益，维持着地球上的生态平衡，构成人类生存与发展的基本性的 支撑。举目古今中外，社会的进步与发展无不与森林的消长、林业的兴衰息息相关，森林与林业是社会文明的重要标志。地球生态系统是人类生存和发展的物质基础，生态系统服务以及产生这些服务的生态系统本身对地球生命支持系统功能的发挥是至关重要的。它们直接或间接地改善着人类的福利，并因此体现了全球总经济价值的一部分。特别是随着世界的人口巨增、资源危机、环境恶化、随着人们对人类可持续发展的追求与渴望，森林生态系统的生态服务功能相对更为重要也将更加倍受重生视。
我国的自然环境先天脆弱，而且原始森林长期受到破坏，导致作为陆地生态系统主 体的森林面积不足，目前森林覆盖率仅为13.92%，且分布不均;致使我国生态环境不断恶化，水土流失和各种自然灾害严重而且频繁发生。因此我国积极开展封山育林，植树造林，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。
火灾是森林头号敌人，一旦发生，不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现、早解决。
系统设计
视频监控设备以及直观的信息采集方式在森林防火中发挥这越来越重要的作用，目前基于无线网络的远程监控系统和智能分析的智能化监控系统应用于火灾探测技术，林火信息化指挥系统。整个森林防火远程无线监控系统由林区监控中心、无线传输系统（图2），以及前端监控点构成。 该系统是以森林火情监测为主，将GIS技术、数字图像处理技术等高新技术综合应用于森林资源管理中的高科技产品，还可以对森林资源、生态环境、森林病虫害及野生动物等进行有效监控。
整个森林防火远程无线监控系统需要解决好如下几个问题：如何给设备取电问题;视频信号传输问题;火智能识别;防雷防风防水问题;野外设备防盗报警系统,有效防止设备丢失和人为破坏。
前端监控点设计
前端监控点，一般设置在林区各消防望塔制高点上，包括彩转黑低照度全天候摄像机、数字云台控制系统、视频服务器，用于采集监控现场的视频图像信息，然后传送到智能图像处理器。根据不同的应用场合以及对监控性能的不同需求，可选择相应性能的摄像机、相机镜头。智能图像处理器是智能视频烟火监控系统的核心，依据烟火的视频图像特征，利用各种图像处理技术对数字化处理视频信号进行图像处理和分析、判断，实现对监控区域的烟火检测，用户可以根据应用场合对检测参数(如最小检测范围、检测区域、告警级别)进行远程设置，方便灵活。[nextpage]
无线传输配置说明
各监控点通过无线传输系统，将图像传输到监控中心，无线网络基站由无线网桥系统构成;监控中心通过无线监控系统，不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，而且还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，通过云台的实时角度数据回传，结合GIS系统可以实现火灾发生点的精确定位，满足当前森林防火的各种要求。采用无线方式，架设方便，运行、维护成本低，周期短。本方案的设计综合考虑经济性、施工可行性等多方面因素，力求做到最优。
根据上述描述，考虑到现行主要无线产品都是基于IEEE 802.11b标准，因为IEEE 802.11b的产品都是工作在2.4G Hz的无线频率上，是国家开放的民用频率不需要在国家无线电委员会申请和备案。为了避免频道干扰，以及无线需要的稳定性，安全性，所以我们采用IEEE802.11a产品作为无线桥接主干设备（图3）。
无线传输技术特性(802.11标准)具有带宽大、低成本、抗干扰性强的特点。抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍。窄带干扰基本上不起作用。而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰。在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。隐蔽性好。因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。抗多径干扰。在无线通信中，抗多径问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
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野外供电系统设计
前端监控点基本都是在在偏远的山区，所以用电网送电就显得很不合理，而只能在当地直接发电。要解决长期稳定可靠的供电问题，只能依赖当地的自然能源。在各种能源中，太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽，用之不竭的可再生能源。出于实用性和经济性的考虑，风能和太阳能成为独立电源系统能量来源的最佳选择。但是，实践证明，无论是风能还是太阳能，都受到自然资源条件的各种限制。有鉴于此，如果能把风能和太阳能有机的结合起来，使它们互为补充，共同成为独立电源系统的能量来源，那就必将成为最经济、最合理的供电系统，也将较好的解决偏远地区的供电困难的问题。
防雷系统设计
视频监控基站和信号中继基站多已位于山区或郊外较空旷地区，金属构架的铁塔由于相对位置较高，是最易引发雷击的目标，铁塔一旦遭受雷击，基站内设备将位于雷电干扰中心(直击雷干扰半径为500m)，内部引线将产生强烈的电磁感应，这种干扰甚至直接作用于基站内各种设备的线路板，而造成其损坏。另外雷电的电磁感应、二次效应以及地线的反击都会对基站内设备造成危害。所以对于高山和野外基站，作好直击雷防护至关重要，必须架设避雷针，安装防雷器，做好接地工作。
通过远程无线监控系统，智能视频烟火监控系统能实时监控林区火情实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的;火灾发生时，该系统能将现场图像实时传回指挥中心，智能视频烟火监控系统能够实现无人值守不间断工作，自动对视频图像信息进行分析判断;及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，以最快、最佳的方式进行告警和提供有用信息;能有效的协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象;同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。为指挥中心的远程指挥调度提供有力的保障，最大限度地减小火灾造成的损失;该系统能真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为火情的预防、治理提供真实有效的历史资料。
利用GIS(地理信息系统)对发生的火情、火警区域实现定位，并实时做出分析判断，确定扑救方案，即通过指挥中心可完成对林场各个地区的通讯指挥工作，同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视、控制功能。以指挥中心为核心将各个系统进行整合，实现办公的信息化网络化，通过有线、无线调度系统完成对下属部门的命令发布、工作查询、人员调配工作;同时把监控系统与地理信息系统进行无缝结合，完成对林区的监控、以及资源调查工作。同时对大量资料数据进行储存、处理和分析，对今后的森林防火预防工作起到指导和参考决策价值。
结语
“森林防火数字智能化监控预警系统”避免了原始人工望观察火情的局限，实现了林区管理数字化、科学化，大大减少了林业部门的费用支出和管理成本，提高了林区企业的效应。为了增强对森林火险的预测、预报以及对林火的监测发现能力，提高对森林火灾事件的快速反应、组织指挥调度能力，有效地防止、减少森林火灾的发生，国内各地林业部门都在积极地评估及应用新技术。NPE将智能视频烟火监控系统与以地理信息系统为平台的林火预测、预报系统以及辅助决策系统相结合的森林防火信息系统方案无疑具有比较广阔的应用前景。
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