智慧監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火安全管理工作中的應用研究

摘要：風景名勝區(qū)域森林覆蓋面積廣，人流量大，亂扔煙頭等違規(guī)用火現(xiàn)象突出，景區(qū)森林防火形勢嚴峻復雜。風景名勝區(qū)域森林防火安全管理工作中采用傳統(tǒng)的防火監(jiān)測方式存在諸多短板和隱患。智慧監(jiān)控系統(tǒng)在風景名勝森林區(qū)域的推廣采用，采用5G專網、光傳輸、云計算數(shù)據(jù)中心等科學的信息化手段來強化景區(qū)森林防火安全管理，構建更加安全、智慧、完善和高效的智慧化景區(qū)森林防火安全管理體系。

關鍵詞：智慧監(jiān)控系統(tǒng)；5G；云計算；景區(qū)森林防火；方案研究；效果分析

風景名勝區(qū)域植被茂密，森林覆蓋面廣，人員流動密集，游客吸煙等違規(guī)用火行為時有發(fā)生。隨著 5G 無線通信技術與云計算、云存儲技術的不斷發(fā)展與行業(yè)應用，景區(qū)管理部門采用現(xiàn)代化的景區(qū)森林防火微波圖像智慧監(jiān)控系統(tǒng)作為森林防火的重要信息科技手段在風景名勝森林區(qū)域推廣采用，致力于構建更加完善智慧化森林防火安全管理體系，有效保護景區(qū)森林植被，維護旅游運營安全和高質發(fā)展。

1 景區(qū)森林防火常規(guī)安全管理現(xiàn)狀分析

風景名勝區(qū)域傳統(tǒng)森林防火安全管理常規(guī)以地面巡護、瞭望臺監(jiān)測、航空巡護、衛(wèi)星遙感監(jiān)測方式開展。地面巡護是景區(qū)護林員向游客口頭宣傳，現(xiàn)場控制違規(guī)火源，對瞭望臺觀測不到的角落開展人工巡邏。地面巡護常因森林茂密及地形地勢崎嶇出現(xiàn)較大著火位置判定誤差；在人煙稀少、交通不便的偏遠景風山路無法進行人工地面巡護。瞭望臺監(jiān)測是護林員通過瞭望臺來觀測景區(qū)森林火險情況，確定火災發(fā)生地點并報警，護林員在雷電天氣無法上塔觀察。瞭望觀測是依靠護林員的經驗觀測、判定導致存在一定誤判可能。航空巡護是采用巡護飛機進行森林火險的探測和觀察。護林飛機在夜間、大風、陰天、能見度較低等惡劣氣候條件下難以起飛，巡護受航線、時間的限制，觀察范圍狹小，森林火災不易被發(fā)現(xiàn)而釀成大災。衛(wèi)星遙感是利用低軌衛(wèi)星等方式探測森林火災監(jiān)測準確率低，需要地面配合大量的人力、物力、財力開展核實，遙感監(jiān)測在接到熱點監(jiān)測報告 2 小時內應反饋核查情況，尤其是交通不便地方的火情核實十分困難，容易延誤有利時機造成更大火災和損失。

2 智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的需求分析

采用智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測火情，可以做到早發(fā)現(xiàn)、早處置、早消滅，及時有效地保護珍貴的森林資源，具有較高的生態(tài)效益、社會效益和經濟效益。對于森林防火來說，建立監(jiān)測預警體系是控制和減少森林火災損失的關鍵，開展森林防火視頻監(jiān)測，建立和完善現(xiàn)代林業(yè)防火監(jiān)管體系，對現(xiàn)代林業(yè)的發(fā)展具有重要的意義^[1]。風景名勝區(qū)森林防火智慧監(jiān)控系統(tǒng)需求如下：當火災發(fā)生時能夠精確定位火點及自動報警，智慧監(jiān)控系統(tǒng)抓取的火警圖像應該以最快時間傳送到游客監(jiān)控指揮中心。游客監(jiān)控指揮中心管理人員通過遠程操作控制云臺攝像機進行全方位控制、監(jiān)測觀察、分析和研判，實時監(jiān)視各監(jiān)控點火災情況并發(fā)出指令。森林火災發(fā)生后，指揮中心管理人員可以通過智慧監(jiān)控系統(tǒng)對受災面積、災害損失、災害原因做出相對準確的分析和評估，通過大屏實時查看現(xiàn)場視頻并調度處置。智慧視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要視頻監(jiān)控和 GIS 地理信息系統(tǒng)的結合，指揮中心管理人 員可在電子地圖上明確森林火災具體位置。前端設備大多安裝在無人值守的山區(qū)環(huán)境，需要通過有效的安全防范手段對前端設備進行監(jiān)測管理，需要提供可靠的供電方式，要有效保證視頻監(jiān)控設備全年不間斷的持續(xù)運行。智慧監(jiān)控系統(tǒng)需要有效的信號傳輸解決方案，前端設備抓取的監(jiān)控視頻圖像高速傳輸?shù)接慰捅O(jiān)控指揮中心，為管理人員提供決策和指令的重要依據(jù)。

3 智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的應用方案研究

森林防火遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以保護森林資源為目的，利用現(xiàn)代技術手段對森林火災進行實時預警監(jiān)控，兼顧森林資源,同時具有森林火災可視指揮(會商)功能，使各級林業(yè)主管部門能直觀地了解和掌握監(jiān)控區(qū)域的森林火災動態(tài)，有效提高森林火災管理水平的視頻預警監(jiān)控系統(tǒng)^[2]。風景名勝區(qū)域森林防火監(jiān)控系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸網絡、旅游運行管控中心等幾部分組成， 借助云計算數(shù)據(jù)中心強大的數(shù)據(jù)分析、處理和存儲能力處理從林區(qū)采集到的視頻信息，從而使智能攝像機成為人的眼睛，云 計算平臺成為人的大腦，為智慧景區(qū)提供系統(tǒng)化、高效、可靠的森林防火安全管理解決方案。

3.1 前端系統(tǒng)

智慧監(jiān)控前端系統(tǒng)主要以紅外熱成像攝像機為核心技術滿足風景名勝區(qū)域森林防火日常監(jiān)控需求，同時整合地理信息系 統(tǒng)（geographic information system, GIS）、環(huán)境信息，形成景區(qū)森林防火高度集成的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)景區(qū)森林防火 24X7 小時、遠距離在線監(jiān)視。從功能上要求必須看清五公里以外的火警目標。前端系統(tǒng)須具備全天候的攝像機和鏡頭室外防護罩，云臺實現(xiàn) 360°旋轉功能，攝像機安裝固定牢實，確保監(jiān)控圖像清晰、穩(wěn)定。

3.2 傳輸網絡

風景名勝區(qū)智慧監(jiān)控設備點位優(yōu)先采用光纖傳輸解決方案，如圖 1?？梢宰赓U通信運營商光纜傳輸線路，包括 GPEN 技術或光纖專線，監(jiān)控點位設備通過光纖傳輸連接到景區(qū)旅游運行監(jiān)控中心。在光纖傳輸路由不能實現(xiàn)的點位，可采用微波傳輸和 5G 無線接入的方式解決，監(jiān)控點通過微波或 5G 無線接入傳輸將視頻信息數(shù)據(jù)發(fā)送到景區(qū)旅游運行監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)對智能監(jiān)控 點位的有效監(jiān)測和視頻信息高質量適時傳輸。

3.3 供電系統(tǒng)

風景名勝區(qū)旅游運行監(jiān)控中心采用普通辦公用電運行，并采用 UPS 備用電源，以保證最低 8 小時持續(xù)供電運行。前端系統(tǒng)的供電方式根據(jù)地形條件和氣候特征可采用太陽能及風能，對于處于陽光與風力資源豐富的高原地帶的景區(qū)森林區(qū)域，可采取風能、太陽能儲能應急供電。用于監(jiān)控點太陽能的電源系統(tǒng)，應根據(jù)當?shù)丨h(huán)境的太陽能輻射數(shù)據(jù)進行計算，確保前端視頻監(jiān)控設備正常運行。

3.4 防雷接地系統(tǒng)

智慧監(jiān)控系統(tǒng)需進行系統(tǒng)化的防雷接地系統(tǒng)設計。對于高位支架安裝的攝像機，有遭受直擊雷的危害，需要安裝避雷針，并采用扁鋼或其他等效導體作為引下線，有效泄放雷擊強電流。避雷針的架設需要確保林區(qū)設備處于直擊雷有效防護范圍。攝像機外殼、攝像機支架及場地終端盒等通信設施均應按規(guī)范要求可靠接地，接地電阻小于 6 Ω。為有效抗擊直擊雷和感應雷，監(jiān)控設備需自身具備防雷功能外，各類可能引入雷電流的通信及電源線纜應加裝防雷器以達到三級防雷技術要求。對于

網絡攝像機，可采用單相電源防雷器及機架式網絡信號防雷器，接地電阻符合規(guī)范要求，為智慧監(jiān)控系統(tǒng)提供安全保障。

3.5 景區(qū)旅游運行管控中心

風景名勝區(qū)域旅游運行管控中心由管理服務器、級聯(lián)服務器、存儲服務器、流媒體服務器、工作站、解碼設備、存儲設備、顯示設備等系統(tǒng)設施組成，通過光纖線路、微波或 5G 無線接入系統(tǒng)跟監(jiān)控前端設施連接。前端監(jiān)控點數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在景區(qū)旅游運行管控中心，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以存儲到云服務運營商提供的云存儲設備。景區(qū)旅游運行管控中心通過隨機調取云存儲服務器數(shù)據(jù)對森林火災監(jiān)控點進行觀察、監(jiān)控、控制和指揮。平臺的網絡采取雙網配置，所有設備都要求冗余配置，保障云平臺的穩(wěn)定運行。智慧監(jiān)控系統(tǒng)包括遠程圖像傳輸、硬盤錄像、圖像顯示、報警預警、遠程控制等基本功能，可提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像^[3]。旅游運行管控中心云平臺對前端監(jiān)控資源進行整合，對前端設備進行集中維護和管理。

4 解決方案應用成效分析

景風智慧監(jiān)控系統(tǒng)在某景區(qū)的推廣應用中實現(xiàn)了森林防火安全管理目標和預期功能。旅游運行管控中心通過對所轄景區(qū)的任一攝像機進行遠程控制，實現(xiàn)遙控云臺的方向和鏡頭的變倍、聚焦，及時提醒值班人員及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置，利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺實現(xiàn)精準定位火災現(xiàn)場。中心工作人員在瞭望臺通過對講設備指導護林員巡檢及應急搶險滅火工作，利用云計算中心平臺回放事故錄像，為事故原因分析和調查處理提供重要依據(jù)。景區(qū)智慧監(jiān)控系統(tǒng)與 GIS 系統(tǒng)相結合，規(guī)劃系統(tǒng)總體框架，設計所需各個部分的功能、性能等要求^[4]。利用電子地圖功能對景區(qū)森林火災進行分析預報，使森林防火安全管理實現(xiàn)可視化、生物多樣性及自然生態(tài)監(jiān)測，為智慧景區(qū)森林防火安全管理提供決策與支撐服務。

5 結語

旅游景區(qū)通過 5G、云計算、云存儲、智慧監(jiān)控系統(tǒng)和 GIS 地理信息系統(tǒng)的綜合應用，實現(xiàn)通過旅游運行管控中心實時監(jiān)控景區(qū)森林火警情況，及時發(fā)現(xiàn)火情、迅速處置火災。通過紅外熱成像、可見光攝像等智能監(jiān)控系統(tǒng)觀測森林火情，對初期火情做到早報警、早發(fā)現(xiàn)、早撲救。智慧監(jiān)控系統(tǒng)在景區(qū)森林防火安全管理中的推廣應用能積極推動旅游業(yè)安全、高質量發(fā)展。

參考文獻：

[1] 姜正財,周川.遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火工作中的應用[J].信息通信,2017(09):33-35.

[2] 鄭祖展,夏克明.淺論遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火工作中的應用[J].森林防火,2007(01):41-44.

[3] 魏遠峰,崔麗娟.遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在縣級森林防火工作中的應用[J].森林防火,2010(02):19-21.

[4] 焦金濤.NB-IoT智慧茶園監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].福建電腦.2021,37(12):25-28.

（本文轉自《電子產品世界》雜志2022年6月期）