森林防火监控系统技术解决方法

森林防火监控系统技术方案杭州海康威视数字技术有限公司
第一章概述
1.概述
森林防火工作是林业部门的工作重点，我国的林业工作正从植树向保树方面发展，森林防火重在防患于未“燃”。

国家投入大量的人力、物力进行森林火灾的综合预防、扑灭工作中。

但是由于森林本身具有环境复杂、分布区域广阔等特点，单纯依靠人防的办法，不止难以应对频发的险情，而且为此付出的代价和损失也过重。

综合利用新兴的科技手段，采用视频监控手段辅助处理森林防火，尽早发现火情，尽量在火发初期将其扑灭，这样可以减少扑火费用、降低人员伤亡以及提高灭火成功率。

视频监控系统在森林防火工作中发挥了相当重要的作用，视频监控相对于人力监控的优点越来越突出，根据我们长期的工作经验和与林业专家们的探讨，认为林火视频监控有着几大方面的优点：
1)便于指挥中心统一监视控制。

2)使抉择者可以观察火点实际情况，以便做出正确反映。

3)可以对火警进行纪录存档，以便后期的察看研究。

4)节省大量人力物力。

2.需求分析
根据森林分布区域广，与主管单位距离远的特点，本案认为森林防火监控系统有以下需求：
1)采用低照度要求、长焦距、高清晰度的云台摄像机，俯瞰林区中的大范围树
木。

2)根据监控点分布分散、距离防火检查站等办公区域距离远的特点，视频数据
采用前端压缩、无线传输的方式，汇聚到林区防火监控室。

3)为了统一管理，提高指挥力度，需要将各林区监控室汇聚的视频上传到森林
防火监控指挥中心。

4)指挥中心通过网络，将视频数据分发给其他职能部门，共享森林防火用监控
数据。

3.系统建设目标
利用建设森林防火监控系统，能有效协助林业局管理森林，保护森林资源不遭受重大损失；协助消防武警和森林警察进行森林火灾隐患的发现和排除、森林火灾的扑灭的工作，降低火灾频率，降低灭火成本，提高灭火成功率。

1.系统设计原理
本案充分考虑森林防火系统的特点，有针对性地提出基于IP网络的数字视频联网监控系统。

数字视频联网监控系统，主要利用视频编码技术，对模拟信号进行数字化转换，并封装成适合于网络传输的IP数据包，通过成熟、稳定的IP网络，传输到任何一个联网终端，进行远程的视频访问和控制。

前端对模拟信号进行处理的设备即视频服务器（DVS），采用目前最先进的视频编码标准H.264。

整个视频监控系统，依照虚拟数字网络矩阵的概念来打造。

2.方案总体设计
整个系统，规划为三级系统，其中第一级为信号采集、处理和传输层；第二级为一线监控、记录层；第三级为系统管理层。

整个系统备有向上级管理部门传送数据的网络接口。

第一级为系统最前端，直接采集系统所需监控信息。

由于监控点分散、距离中心距离远的原因，第一级系统利用无线网络和监控中心相联。

第二级为一线监控单位，进行日常的林区电子巡检和监视工作，并对接收的视频数据做记录。

第三级为监控系统的管理中心，对接入的设备和访问用户做统一管理，并对前端监控网点进行巡检，对重要视频资料进行长久录像。

1.系统拓扑图
整个监控系统分成三级：
1)信号采集接入层
2)视频监控、控制层
3)系统管理层
2.系统功能说明
2.1信号采集接入
在林区架设多个消防用瞭望台，安装长焦距摄像机采集“视线”范围内的视频信号。

利用云台进行摄像点的变换和摄像机焦距的调整，进行无死角监控和细节监控。

对于高档的云台，还可以获取摄像点的经纬度信息，可通过摄像机的串口传给DVS，再由DVS的透明通道通过网络传送到监控中心，在电视墙上进行显示。

采集到的视频信息送入DVS进行处理。

因为模拟信号如何直接进行同轴电
缆传输，虽然清晰度等方面较高，但是传输距离有限，如果利用光端机加裸光纤的方式进行传输，由于森林地形复杂，又存在布线困难、改造难度大的问题。

综合以上特点，先对数据量庞大的模拟视频进行压缩，再利用无线网络进行传输，是一种可行的方法。

DVS不仅能接入视频信号，还可以接入其他串口数据。

无线传输系统利用802.11g的技术，并进行扩展配置，安装信号放大器和天线组，在传输途中，利用无线AP和无线基站进行接力传输，以达到系统需要的传输距离。

802.11g可以达到54Mbps的传输带宽，能够满足清晰压缩视频数据传输的要求。

2.2信号处理、监控
在林区设立一个防火监控室，安装一个大的无线基站，接收各个监控网点传送过来的视频信号。

监控室配备一台联网主机，安装分控软件。

对前端的各个监控网点进行联网访问和控制。

联网用户的权限有管理中心统一分配。

分控中心，对辖区内的所有监控点进行远程实时监控，以在第一时间发现火灾隐患，及时进行扑救。

2.3防火监控管理中心
本级是整个监控系统的管理中心。

对整个监控系统的接入设备和访问用户进行管理。

在管理中心主要配备以下服务器，以提供管理和监控功能：管理服务器、流媒体转发服务器、电视墙服务器、存储服务器和控制主机。

管理中心具备的功能
控制中心管理：对所有控制中心的添加、删除和配置等管理
用户管理：对每个控制中心的操作用户做添加、删除和配置的管理，目前的用户管理分管理员、超级用户、普通用户等几个级别。

服务器管理：对所有类型的服务器的添加、删除和配置等管理
设备管理：对所有前端设备的添加、删除和配置等管理
日志管理：记录用户对管理中心的操作日志等等。

网络传输：接收控制中心发送过来的验证请求、网络报文以及通过这个模块于各个控制中心保持心跳。

数据库：数据库模块主要是读写用户以及控制中心等表的数据。

解码软件
支持D1分辨率工作模式，在D1数据模式下一台解码服务器解24路码流，每个解码输出占用一个VIDEO OUT和一个AUDIO OUT。

主要功能
1、控制端（控制中心）通过网络向其发送命令，控制某个解码通道取流并显示指定的
监控点图像；支持在视频图像上显示关联解码通道的序号，方便使用者灵活控制；
2、电视墙服务器将所有解码上墙的图象通过网络传输给指定的网络存储服务器进行
网络视频数据备份。

集中存储服务器
主要功能：
1、用磁盘预分配技术，写入数据时，磁盘模拟串行记录设备顺序记录录像数据，读出
数据时，磁盘按照普通磁盘方式工作；软件完全托管相关磁盘的读写操作，在保证写任务的前提下提供高效的数据读出性能，计划实现单台服务器最多支持3个磁盘分组，每个磁盘分组最多同时进行40路2M码流数据录像，16路8倍速文件回放；
2、盘预分配技术的特点，在服务端实现对录像数据的检索和码流分析，将数据按照要
求的回放速率一帧一帧的送出，并提供同步回放的解决方案；
3、按照自己的录像计划定时录像外，控制端（管理中心）也可通过网络向其发送命令，
触发起启动相应的录像；
4、集中存储服务器也支持控制中心在远程对存储服务器上所有的备份文件进行点播。

流媒体服务器
控制中心
主要功能：
中间件客户端抽象层：是中间件抽象出来的于设备交互的接口，应用通过这一层控制设备获取码流：主要有两种模式，一种直连一种是通过流媒体。

录像：应用实现管理的所有通道的录像计划，调用集中存储中间件提供的接口给存储服务器发命令控制集中存储服务器以及DVR的录像。

解码：包括预览模块的软解码和硬解码两种模式，其中硬解码上电视墙调用电视墙抽象层封装的接口控制前端的电视墙服务器。

参数控制：设置预览的视频参数（亮度、对比度等）以及控制预览画面前端的云台（包括聚焦等）。

远程配置：调用客户端抽象层接口配置设备的所有参数（包括网络、通道、串口、报警、用户等）。

报警：在control center 启动监听被动接收前端服务器上传的所有报警信息，并且在这个模块中将所有的报警信息做脉冲过滤处理。

消息联动：对过滤过的报警信息建立联动关系并且触发所有相关的联动动作启动。

设备管理：设备通道的添加、删除及配置的管理，包括各种组合的配置（组的画面分割、组中通道的添加等等）。

日志管理：记录、查询control center所有的操作和报警日志。

网络传输：向上级Control Center 或Server 发送报警、操作信息，并且上传该control center 的运行情况。

3.系统特性
由上述章节可知，整个森林防火视频监控系统，具有如下特点：
1)先进性
监控系统核心设备硬盘录像机采用最先进的H.264视频压缩标准。

系统采用先进的光纤传输技术和网络传输技术，采用的产品和使用的连接方案都具有先进性。

2)稳定性
系统采用工业级的嵌入式设备，产品本身具有稳定性，并且系统的架构具有丰富的实际应用经验。

与病毒绝缘的硬盘录像机软件系统，保证整个联网监控系统的稳定运行。

3)安全性
在高速公路监控系统内网中传输监控数据，并且任何访问用户都是经过授权、验证的。

多级的用户权限设置，管理权限集中在少数监控管理人员手中，保证硬盘录像机等设备的参数不会被随意或恶意修改。

录像资料和日志信息不可被删除、篡改。

4)扩展性
随着监控密度的加大，只需在相应监控点添加摄像机和硬盘录像机便可接入到监控系统中，监控网络的IP资源充裕，监控中心只需分配一个空闲IP，便可接入现有联网监控系统。

第四章系统主要设备简介
1. DS-6000HC系列视频服务器
2. DS-4000MD系列矩阵解码卡。