各站点基本情况

功能要求与建设目标

襄阳市森林防火无线监控项目是在上述5个基站上分别建设一套图像采集系统，并将图像传回到位于（谷城林业局防火大队）的监控中心。使得森林防火预警系统整体具备全天候森林监控、视频管理、火情报警、违法行为取证、录像管理、应急指挥、工作人员调度和考核等功能。系统必须实现省市县（区）三级联网，图像、报警、指挥等信息联动共享、分级管理。

森林防火监控系统总体设计

1、系统建设原则

可靠性和实用性。可靠性和实用性是系统设计的首要目标，在设计中要充分考虑应用中可能出现的情况，在设备选型时，在条件允许的情况下，尽可能选取高可靠性和高稳定性的设备，以保障系统在极端气候的野外条件下可连续正常使用，满足远距离监控的任务要求。

完整性和兼容性。充分考虑与其他系统的兼容和稳定性，确保增加设备与接入系统间无相互干扰和产生系统故障；

灵活性和扩展性。全面考虑现有系统的功能需求，合理设计系统连接线路，以保证系统可以灵活、方便的接入现有的系统，并真正实现系统灵活升级、叠加、扩容。

森林防火视频监控平台满足与湖北省、襄阳市森林防火监控指挥中心视频平台联网，采用标准的通用协议。其管辖区内县市及重点区域（自然保护区、森林公园）设置视频监控中心，国家、省（区、市）、地（市）级林业主管部门设立森林防火指挥中心，上级森林防火指挥中心在发生重大森林火灾时可按需要调用相关下级监控、指挥中心的视频监控图像。各级指挥（监控）中心均能实现对其管辖内的前端图像进行实时监控、录像、报警联动等功能，且上级指挥中心可以任意调用下一级的图像信息，对系统有优先控制权。

2、森林防火红外监控自动报警系统总体架构图

  系统使用环境介绍

基站地点多在重点地区山顶位置海拔较高，风力等级均在7级以上，要求设备使用环境温度在 -40℃～+60℃之间。

总体技术要求

系统采用先进远红外探测技术，应用红外测温原理，具有夜间成像和可见光成像两种工作模式，能实现红外与可见光两种成像的效果，可在浓烟、大雾、夜间或者恶劣天气条件下工作，可实现对半径5KM范围内林区的全天候24小时不间断远距离监控。

系统具有低功耗、高灵敏度、无人看守、工作温度范围宽、图像识别率高、探测距离远等特点。同时通过火情自动识别系统软件进行图像处理、分析和比对，判别火灾发生区域，对森林火情进行自动识别及报警。

森林火灾红外监控自动报警系统主要包括：火情自动识别子系统、数据传输子系统、安全防护子系统、基站供电子系统、数据处理平台。

前端设备的防雷接地、市电接入等工作均由中标单位负责。

火情自动识别子系统技术要求

A、整体要求

图像采集成像器部分、智能数字云台部分、嵌入式测温处理器部分、基站智能管控处理器部分、信息压缩编码设备部分、防护部分必须交付一个不可分割整体设备；并与工业交换机、配电箱、专用线缆、组合防雷器、配电箱组成功能完整的火情自动识别子系统。由于安装环境恶劣，所有设备必须适应现场环境。

B、森林防火摄像机功能说明

可见光成像：

推荐采用高清产品，监控画面清晰、色彩还原好，具备透雾、透风沙功能；对森林环境中的雾、霾、风沙具有明显的穿透效果；建议具备图像防抖、图像降噪、夜视增强、日夜转换功能，确保外界恶劣环境下也可以看到较好的图像；5公里可分辨直径500px物体。

红外热成像及嵌入式测温处理器：

红外热成像及测温模块具备森林火源自动探测报警模块，发现林火目标自动、报警、定位、锁定跟踪火源移动。系统准确识别并自动报警的林火等效面积为：距监控点5000米时小于6平方米。

系统对林火的报警的准确率应不小于98%，嵌入式测温模块的实时测温数据通过无线通讯子系统回传到中央管控平台，并由图像监控客户端实时显示在对应的视频通道上。

智能数字云台、防护罩及基站智能管控处理器：

该森林防火摄像机将数字云台、防护罩、基站智能管控处理器、图像采集器、测温处理器集成为一个不可分割的完整功能体，防护罩完成对图像采集器、测温处理器、基站管控处理器的保护，防护罩固定在数字云台上，管控处理器负责控制数字云台转动，测温处理器负责森林火灾的报警、图像采集器负责给用户提供两个图像远程预览窗口。

防护罩：尼恩光电采用全金属外壳，视窗采用光学专用玻璃，内部包含低温加热、高温循环风扇装置，使得森林防火监控摄像机具备耐低温及极端天气下的适应能力。

监控数字云台：由于基站均安装在海拔较高的山顶位置，山顶风力多在7级以上，推荐使用载重50KG以上的数字云台，必须采用变速数字回传云台，云台水平垂直角度实时通过基站管控处理器回传到中央管控平台，并由监控客户端实时显示在对应图像通道上。扫描策略同时具备预置位扫描、逐圈扫描、逐行扫描方式，先（后）逐圈扫描后（先）逐行扫描，大面积逐圈扫描确保无遗漏，局部高点逐行扫描节省时间，重点部位调用预置位扫描守望重点对待。

交换机

本产品是火情自动识别子系统、数据传输子系统、安全防护子系统的核心组件，是火情自动识别子系统分析结果能否传递到监控中心的核心组件。推荐采用工业级全千兆交换机，具备一定的简单网管协议，支持划分虚拟网以逻辑隔离安全防护子系统和火情自动识别子系统的数据。

电源防雷器组合

具备主动隔离措施和多重被动隔离措施，确保组合防雷器后的残压不会损坏火情自动识别子系统。

配电箱、空气开关

全密封防水防尘设计（IP65），配有加热和循环散热装置，安装完成后线缆盒设备固定牢固内部空间不拥挤。

小型气象站

将采集的风力、风向、温度、湿度、降雨量通过无线数据传输子系统传回中央管控平台，并有监控客户端显示在对应的视频通道上。

气象数据按天平均后永久保存在服务器数据库中，按小时平均后保存不低于3年，按分钟平均后保存不低于3个月，以备上级林业主管部门调阅。

数据传输子系统

A、整体要求

建立南河镇里罗坪村、邱家沟、孙家洼、枯山堡、南河小三峡共计5处森林火灾红外监控自动报警系统基站，和监控中心的高速IP数据通讯网络，要求性能稳定可靠、传输速率、可网管。

B、系统建设

以黄田林场黑峪岭基站为中心建立和其余3处基站无线通讯网络，敷设黑峪林场黑峪岭基站和（谷城县林业局三大队）监控中心的千兆光纤链路，最终实现（谷城林业局防火队）监控中心和3个基站的高速无线通讯网络。

C、子系统功能

森林火灾红外监控自动报警摄像机在前端设备施工环境极为恶劣，我司采用电信级无线传输设备，使得设备最低耐温可达零下40度，采用全金属外壳，所有接口具备防水装置。

无线传输设备：

尼恩光电所提供的无线网桥任意一条无线传输链路可以承载30条8M高清监控图像，以便于林业局后期项目扩展以及必要的中继，无线数字微波设备具备非网页（HTTP、HTTPS）的网管协议（如TELNET、SNMP等），内置防浪涌雷电保护模块，采用具备备一定的恶劣环境适应能力的无线数字微波设备，如双向流量动态自适应、定时重启、空中数据采用128位加密技术（128及以上很难被破解）、附带频谱仪、附带测试工具（检测无线链路质量以及带宽容量）、宽频段4-6G（避开运营商及社会无线信道）、千兆网口等。

无线传输设备远程网络管理平台：

可以扫描，链接，删除无线网络站点，主屏幕有一个无线连接的详细信息，可检测无线链路质量以及带宽容量。远程网络管理平台可以实现：

l      站点设置；

l      IP地址规划与设置；

l      工作频率规划、测试与设置；

l      无线链路状态跟踪与测试。

l      信号强度查看

l      通信质量与信噪比对照

l      数据收发统计

l      通信质量与传输带宽测试

l      查看站点SNR值并记录；

l      查看站点单元信号强度指示灯并记录；

l      带宽测试。

数据处理平台子系统

A、整体要求

火情自动识别子系统和数据处理平台子系统可以做到无缝兼容，火情自动识别子系统负责数据采集和分析判断，数据处理平台子系统负责对数据的展现、转发、存储、查询、加工、汇总等；

森林火灾红外监控自动报警系统数据处理子系统包括但不限于以下功能模块；

1）网络视频监控综合管理平台

1-1）中心管理服务模块；

1-2）4G接入模块；

1-3）报警管理模块；

1-4）流媒体转发模块；

1-5）存储管理模块；

1-6）设备接入模块；

1-7）数模控制模块；

2）视频平台和森林防火GIS系统接口控制软件

2-1）同步显示十字光标指定目标的地图位置；

2-2）在地图上反控视频平台云台移动到指定位置；

2-3）接收视频平台报警信息，在地图上定位报警点；

2-4）通过控制点校准视频平台云台的角度。

3) GIS地理信息系统（地图由襄阳市林业局提供）

3-1）森林防火地理信息系统

3-2）森林防火摄像机火情接警与火点定位系统

3-3）接警语音记录系统

3-4）林火扑救辅助决策系统

3-5）火场态势标绘系统

3-6）森林防火信息网络管理系统

3-7）火险天气预警系统

3-8）森林防火移动指挥系统

3-9）地理信息维护与更新系统

3-10）火点测报系统

B、子系统功能技术指标

网络视频监控综合管理平台

国家、省（区、市）、地（市）级林业主管部门设立森林防火指挥中心，上级森林防火指挥中心在发生重大森林火灾时可按需要调用相关下级监控、指挥中心的视频监控图像。各级指挥（监控）中心均能实现对其管辖内的前端图像进行实时监控、录像、报警联动等功能，且上级指挥中心可以调用下一级的图像信息，对系统有优先控制权。

设备目录服务管理模块（认证服务模块）

本模块是整个中央管控平台的核心组件，提供对系统内的软件模块、用户、设备的接入、管理、认证服务。

对系统内的用户、权限、管理区域、存储设备、报警设备、监控设备、气象设备、流媒体转发设备、电视墙视频解码设备、GIS服务器、GPS服务器进行统一的认证、配置管理、资源调度。

提供有完善的日志管理功能，便于日后查询和管理。

森林防火监控红外测温报警模块

实时保存前端测温处理器返回的热值数据，结合云台水平垂直角度信息和季节、时间因素保存在环境历史数据库中，对前端测温模块反馈的报警信号和测温数据进行二次分析，结合历史数据库信息、历史森林火灾数据库信息、环境热源数据库、森林火灾计算模型进行后台判断，有效降低误报率和漏报率；

建立火灾报警事件管理，记录云台角度、时间、环境热能、预判原因、起火位置、监控截图、视频录像文件等，后期可根据林业局要求定制开发森林火灾事件报表。

在报警方式上采取短信报警、声光警报报警等。

森林火情烟雾识别

烟雾识别模块，结合烟火的静态特征如颜色、光谱、形状等进行初步判断，提醒管理人员人工干预判断。

用户管理以及权限管理模块

本模块分为用户管理、角色管理、权限管理三部分，通过给用户赋予一定的角色，角色赋予一定的权限，实现用户和权限的关联管理；

森林火险预警模块（气象服务模块）

实现前端基站气象数据存储、显示、计算、火险预警功能，结合国家相关法规和国家林业局有关规定，对气象数据进行加工和保存，并发布相应的火险等级预告。

提供天气横向对比、纵向对比、环比、同比等统计报表分析功能。

视频管理模块

本模块是视频监控系统的常规模块，包括对视频图像的预览、分组、调整、拍照、权限管理、云台控制、视频调度、录像计划、视频调整、云台管理、日夜转换、透雾转换等视频管控系统的常规功能。

流媒体转发服务模块：

流媒体转发服务器用于多用户复用相同现场图像的流媒体转发管理和现场流媒体带宽限制管理，限制管理的策略包括路数、用户优先级和事件优先级等。

支持实时视频数据的转发及分发，支持存储数据的回放点播，支持Qos管理，对带宽进行合理使用，支持用户和事件的优先级管理，支持级联和分布式部署，支持视频流相关的统计信息。

多个用户同时访问某一路前端监控视频信号，自基站到监控中心不会增加数据流量，大屏幕解码器、存储服务器、监控客户端、WEB客户端均通过流媒体转发服务器获取视频。

GIS对接模块及相关功能技术

本模块需与中央管控平台、GPS手机定位系统和林业局现有GIS地理信息系统进行信息对接，并实现以下功能：

在GIS地理信息系统中标注GPS手机的实时位置并保存运动轨迹，针对每组手机的运动轨迹和合理运动区域，出具每组GPS手机森林防火养护巡航报表。

在GIS地理信息系统中标注10个基站的具体位置，并结合云台水平垂直回传角度信息，计算生成云台角度和重点GIS区域网格对应表，在GIS地理信息系统标注目前前端图像采集器扫描的位置；

实现GIS反向控制云台，即在GIS地理信息系统中选择一块区域，联动云台直接旋转到该区域；

实现森林火情GIS标注，前端基站探测到森林火灾后，在GIS地理信息系统中实时标注火点的预计位置，并读取所有附近的GPS手机，自动发送报警短信给相关管理人员和附近的森林防火人员的手机，迅速相应实现森林防火的打早、打小的要求。

火势蔓延和跟踪服务，报警森林火灾后，系统自动扫描过火面积区域的大小，并根据火势蔓延的方向、山势、风向、道路、隔离带、森林植被等已知的因素，预测火势蔓延的方向、速度，并跟踪火势的蔓延方向。为指挥扑灭火灾提供尽可能多的数据支持。

视频录像储存查询模块

录像内容包括热成像图像、高清可见光图像、安全防护视频图像、气象数据内容、远程测温数据、云台垂直水平角度信息，其中热成像图像和高清可见光图像由于是同步旋转，要求录像回放时，必须实现两画面同步回放，以便于林业部门还原真实现场情形。

保存录像总时间不低于30天*24小时。

气象天平均数据永久保存，小时平均数据保存不低于3年，分钟平均数据保存不低于6个月。

监控客户端模块

本模块是中央管控平台的用户管理、显示、控制、调度窗口，用户通过监控客户端实现对中央管控平台管辖的用户管理、权限管理、区域管理、视频管理、报警管理、GIS管理、录像管理、图像调整、流媒体管理、设备管理、调度管理等。

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