森林防火系统

森林防火系统

基于物联网应用技术的智能森林防火系统，融合了智能视频监控技术、网络传输技术、云计算技术，是一种新型的智能监控、预警和决策支持系统。

我们设计的基于物联网应用技术的智能森林防火系统分为前端数据采集系统、网络传输系统和智能控制系统。前端数据采集系统采集林区现场数据（温度、湿度、大气压力、光亮度、视频信息），通过无线传输网络和互联网相结合的网络传输方式，将数据实时传送到监控中心服务器。监控中心服务器对上述数据进实时处理与分析，从而实现用户对林区状态的实时检测，并在发生火灾的时候，实现实时报警和火点定位，报警给相关的负责人，并在地理信息系统上实现火点标绘。然后结合已获取数据和林火蔓延模型，给出林火的发展趋势，并提取出林火发生地的地理条件、人员、物资储备、水源条件等，为领导制定正确的决策提供客观依据。

1.概述

成果架构示意图（图1）

如上图1所示，一个完整的森林防火智能视频监控系统包含了智能数据采集、网络传输、智能数据处理（属于监控中心）和终端用户几个部分。下面分别介绍：

1、数据采集系统：根据森林防火监测的具体要求，合理部署传感器节点，实时进行数据采集。

这里部署的传感器种类主要包括温度传感器、湿度传感器、大气压力传感器等。并且根据实际的需求，在合适的山头，安装智能摄像机、云台设备。摄像机将在云台的支撑下，可以进行360度的旋转，实时采集森林的视频信息，并且可以将云台的俯角、仰角信息一并回传给中心服务器，用于火点定位。

2、传输网络：森林中的组网形式一般是通过无线和专用网络形式完成的，所有的信息经过规整，

最终经互联网传回给智能控制中心。传输系统的功能是连接前端监控点和监控中心，将前端监控点的音视频信号传到监控中心，将监控中心的控制信号传输给前端监控点，以实现远程管理。无线传输系统有很多的优点：带宽较高、建设周期短；一次性投资、建设简便、组网灵活、易于维护、管理，设备可重复利用。

3、智能控制中心：智能控制中心是整个系统的核心，它承担着灾前预警、灾中决策支持和灾后

评估三项重大功能。智能控制中心首先完成传回数据的清洗、转换、抽取和最终入库功能。然后是经

过智能数据的分析处理，形成一定的图表，用于灾前预警。发生火灾的时候，它提供GIS地图支撑、趋势预警、人员设备调度等决策支持。在灾后，它提供一些统计数据图表，进行灾后评估。

森林防火的预警是根据温度传感器、湿度传感器、大气压传感器等传感器传回的数据，结合森林的植被、地形、气象数据，形成森林火险预警图。而视频设备可以实时传回出森林的图像数据，并且视频设备在检测到森林中有火焰、烟雾等异常信息时，将触发预报警信息，经过再次的分析确认后，将形成正式的报警信息，发送给林业局负责人。

同时，智能监控中心在接收到异常报警信息后，将进行森林火点的定位操作，从而算出发生林火的地理经纬度，指导扑火队的扑火方向。，根据当前火势和趋势动态模拟结果，推断出扑火最佳人员配备：调配哪些消防站、多少人、多少消防车、多少设备等。再由多源最优路径分析，使消防人员迅速到达火场施救，最终达到为领导提供林业防火决策支持的功能。

2.详细技术说明

森林防火智能视频监控系统的详细技术实现主要包括智能视觉处理器和摄像机等组成的前端设备、网络传输、监控中心等组成。

系统搭建示意图（图2）

整体系统布局如下图：

摄像机作为一种视频图像传感器，用于采集监控现场的视频图像信息，然后传送到智能视觉处理器。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、像机镜头。

智能视觉处理器具有视频采集，视频分析识别、产生各种动作告警并能自动处理和联动等功能。

形象地说：就是给摄像头安装了一个“大脑”。让它自己可以完成“看到、分析、判断、反应、动作、报警”等功能。广泛地应用于森林防火、油田输油管线、飞机场跑道、各类仓库、工厂、电站、公共场所、敏感区域等重要安全场所与其他行业看护，为智能视频综合安防系统提供核心的技术与产品。

智能视频监控系统具有视频图像自动识别、分析与处理能力的智能化数字视频监控设备，它内嵌了智能视觉分析技术，支持运动目标检测、人体行为检测、交通检测、物品检测、消防检测等智能视觉功能模块。具有自动视觉监控、自动场景检测和自动报警响应等强大功能。与传统的视频监控和安防系统相比，设备具有可以在室内或室外环境进行7×24小时全天候自动化无人值守的特点，可以大幅度地减轻保安人员的负担，提高安全水平。

智能视频监控设备采用的技术模块是由微处理器、存储器以及其它外设等组成图像处理单元，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。它提供远程参数设置功能，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。根据应用场合不同，可以选择安装防尘罩、万向云台、太阳能电源等前端辅助设备。

传输网络建设：

无线图像传输系统组成：

l发送设备：图像发射/数据接收机、发射天线、接收天线。

l接收设备：下变频器、卫星接收机、接收天线。

图像通道的描述：

各监控点的摄像机输出的视频信号，首先送给智能视频处理器，再传给图像发射机、发射机最后经天线以无线方式指向发射到监控中心。在监控中心首先用天线接收然后下变频最后经卫星接收机解调出视频信号，视频信号经（可选视频分配器直接将另一组视频信号送给硬盘录像机）分配后再送给矩阵控制器，通过主、分控键盘对矩阵控制器的控制，矩阵输出的视频信号可切换到任意指定的显示设备上。如有遮挡可增加图像中继，中继工作原理是用一个频点收，用另外一个频点转发。

控制通道的描述：

控制通道采用225MHZ一对多点、码分多址方式。从中心控制矩阵输出的RS232/RS485/RS422控制数据，通过无线数据传发射机经225MHZ全向天线发射到各监控点，前端各监控点的无线数据传接收机接收到指令后并解调出控制数据，控制数据通过控制电缆送给解码器，解码器根据控制数据中所包含的地址码来判断自己是否解码。如果是则进行同时输出电压去控制摄像机、云台和防护罩的动作；如果否则不执行任何动作。同样如有遮挡可增加数据中继，中继工作原理同上。

无线数据传系统可以与INFINOVA、AD、PELCO、PANASONIC等绝大多数矩阵控制系统兼容，其接口有RS232/RS422/RS485，通讯速率为1200-9600bps，用户可以根据需要灵活选用。