基本介紹
- 中文名：森林智慧型防火
- 類別：軟體
- 對象：森林
- 類型：智慧型防火
含義,必要性,系統功能,業務需求,結構,集成運用,
含義
其特點是利用視頻設備及先進的管理軟體實現對森林的自動監控，煙火自動識別，災害位置的自動定位實現對森林火災的智慧型監控和撲滅。實現的是森林防火撲火的自動化，智慧型化，信息化。
稱之為智慧型防火是因為其實現智慧型控制的核心是要擁有煙火視頻智慧型識別器，以及hsv-e1高精度控制雲台及基於gis的火點自動定位技術；實現森林防火的全自動化和信息化。
核心區別在於無人值守-智慧型控制。
必要性
森林火災的危害
森林火災是森林最危險的敵人，也是林業最可怕的災害，它會給森林帶來最有害，具有毀滅性的後果。森林火災不只是燒毀成片的森林，傷害林內的動物，而且還降低森林的更新能力，引起土壤的貧瘠和破壞森林涵養水源的作用，甚而導致生態環境失去平衡。儘管當今世界的科學在日新月異地向前發展，但是，人類在制服森林火災上，卻依然尚未取得長足的進展；於是森林火災預防和發現比撲滅更具現實意義。
1、森林火災不僅會燒死許多樹，降低林分密度，破壞森林結構；同時還引起樹種演替，由低價值的樹種、灌叢、雜草更替，降低森林的利用價值。
2、由於森林燒毀，造成林地裸露，失去森林涵養水源和保持水土的作用，將引起水澇、乾旱、土石流、滑坡、風沙等其他自然災害發生。
3、被火燒傷的林木，生長衰退，為森林病蟲害的大量衍生提供了有利環境，加速了林木的死亡。森林火災後，促使森林環境發生急劇變化，使天氣、水域和土壤等森林生態受到干擾，失去平衡，往往需要幾十年或上百年才能得到恢復。
4、森林火災能燒毀林區各種生產設施和建築物，威脅森林附近的村鎮，危及林區人民生命財產的安全，同時森林火災能燒死並驅走珍貴的禽獸。森林火災發生時還會產生大量煙霧，污染空氣環境。此外，撲救森林火災要消耗大量的人力、物力和財力，影響工農業生產。有時還造成人身傷亡，影響社會的安定。
傳統的監控方法主要是依靠人力，包括建立瞭望塔，建立視頻監控站點等。 1.1 森林防火技術一覽
國際森林防火技術
1，德國：FIRE-WATCH森林火災自動預警系統
德國投入使用的FIRE-WATCH森林火災自動預警系統，正常監測半徑10公里，安裝該系統每套需7.5萬歐元，而在布蘭登堡州安裝需要120-130套，約1000萬歐元。
2，美國：護林飛機和紅外遙感火災預警飛機巡邏
美國利用“大地”衛星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運轉，探測地面上的高溫地區、濃煙地帶以及火災遺址。美國使用無人駕駛林火預警飛機進行24小時監測，雖獲得了成功，但耗費了巨額資金。
3，加拿大：加拿大採用衛星巡迴監測系統
加拿大採用從衛星上發射電磁射線檢測林區溫度，當檢測出某一林區局部溫度上升到150℃～200℃，紅外線波長達3.7微米時，便是火災前兆，立即測定具體溫度，採取措施及時防火.同時，加拿大林區採用多架配備先進的直升飛機輪流監測森林火災，飛行費每小時需5000-6000加元。
國外的技術有的雖然可靠，但需要藉助高空衛星，且施工太複雜；有的技術方案基礎實施投資太大，多達幾十萬美元，投入成本過高，這些難以滿足我國森林資源監測的實際需要。
國內採用的監測方法
1，地面巡護
地面巡護，主要任務是宣傳民眾，控制人為火源，深入瞭望台觀測的死角進行巡邏。對來往人員及車輛，野外生產和生活用火進行檢查和監督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時，常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現較大誤差；在交通不便、人煙稀少的偏遠山區，無法進行地面巡護，需用各種交通工具費用及人員工資費用，只能用視頻監測方法來彌補。
2，瞭望台監測
瞭望台監測，是通過瞭望台來觀測林火的發生，確定火災發生的地點，報告火情，它的優點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足：是無生活條件的偏遠林區不能設瞭望台；它的觀察效果受地形地勢的限制，覆蓋面小，有死角和空白，觀察不到，對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察；雷電天氣無法上塔觀察；瞭望是一種依靠瞭望員的經驗來觀測的方法，準確率低，誤差大。另外瞭望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。
3，航空巡護
航空巡護，是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發展能做到全面觀察，可及時採取有效措施。但也存在著不足：夜間、大風天氣、陰天能見度較低時難以起飛，同時巡視受航線、時間的限制，而且觀察範圍小，只能一天一次對某一林區進行觀察，如錯過觀察時機，當日的森林火災也觀察不到，容易釀成大災，固定飛行費用2000元/小時，成本高，租用飛機費用昂貴，飛行費用嚴重不足，這就需要用定點視頻監測來彌補其不足。
4,衛星遙感
衛星遙感，利用極軌氣象衛星、陸地資源衛星、地球靜止衛星、低軌衛星探測林火。能夠發現熱點，監測火場蔓延的情況、及時提供火場信息，用遙感手段製作森林火險預報，用衛星數字資料估算過火面積。它探測範圍廣、蒐集數據快、能得到連續性資料，反映火的動態變化，而且收集資料不受地形條件的影響，影像真切。
存在的不足：NOAA-AVHRR準確率低，需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實，尤其是交通不便的地方，火情核實十分重要。當熱點達到3個像素時，火已基本成災。
國內主流的防火監控技術及其不足
森林火災危害大，撲滅困難，於是在火災還在萌芽狀態立即撲滅它就顯得尤為重要。
森林火災因為常常處在深山老林中，不易發現，故而發現火災對於早撲滅火災具有重要意義。
1，興建瞭望塔
國記憶體在較多的技術落後方式。
2.，建立視頻監控系統
目前國內主流的監控方式。
這是傳統城市監控的簡單延伸，將採集視頻圖像通過微波匯總，由人工完成集中監視；
人工監視易造成肉眼疲勞，視頻中的火情不易被查覺，造成漏報；
監控中心的視頻線路較多，人工監視也無法一一監看，易造成漏報。
所以，傳統視頻監控的最大缺點是漏報率非常高。
傳統視頻監控是非數位化系統，許多智慧型套用無法實現。
3，建立智慧型預警系統
這是森林防火的發展方向，實現森林防火的智慧型化，信息化。
利用無縫融合智慧型圖像識別技術、面向對象的3D GIS技術、大型網路監控技術等高新技術，利用多項專利技術，結合林業管理的專業知識和林業防火的經驗，建立林業防火智慧型監測預警及應急指揮系統，從而實現林區視頻的自動監控、煙火準確識別、火點精確定位、火情蔓延趨勢推演、撲救指揮的輔助決策、災後評估等多方面功能，建立森林防火的完整業務鏈，並針對性地解決用戶的各種個性化需求。
後端套用系統包括海普聯網監控管理平台、基於ArcGIS平台的森林防火輔助決策及應急指揮系統。
系統功能
通過系統建設，本系統具有以下主要功能：
1.監控指揮螢幕牆可以實時顯示前端採集點的圖像。圖像中同時包括相關數字信息如坐標,時間等；
2.數字圖像可以通過微波通訊和計算機網路實現遠程傳輸；
3.所有視頻圖像進行全程錄像存儲，並可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放；
4.採用林火精確定位技術，具有預置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能；電動三可變長焦距鏡頭配備遠程可控濾色片低照度高清晰攝像機；
5.通過現有設定的監測點,實現整個林區監視範圍的全覆蓋；
6.系統安全性高，採用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式保證系統安全可靠；
7.查詢：採用時間流設計，可由時間、日期、前端採集點完成資料檢索；
8.微波傳輸模式，方便與其他防火中心及其他森林防火管理相關部門連線；
9.防盜告警，在監控點裝置紅外探頭，有盜竊入侵時監控中心告警，保護用戶投資，或將損失降低；
10.火情識別報警：當監控攝像機撲捉到林火時，系統具有的火情識別功能，可及時告警並聯動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發現火情及火點位置；
11. GIS管理系統：以電子地圖為基礎,實現地圖基本操作功能,實現對森林火災的分析預報,森林防火工作的動態管理，為防火提供直觀的規劃和決策支持。
12.火災定位：利用前端採集系統中的數字雲台，在地理信息系統里將每一個監控點進行地址編碼，同時將每一個監控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統一旦接收到特定編碼的數字雲台回傳的位置數據，通過建立特定的位置轉換數學模型，實現定位功能。同時，系統具備實現人工定位功能。
13.輔助決策功能：GIS信息系統提供撲火隊前往火情點最短路徑以及通往現場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。
14.電源系統：電源供給在全天候的環境下,保證系統不間斷供電；
15.防雷接地系統：系統要有安全的防雷接地保障措施,確保系統能夠安全運行；
16.系統配置設備網路管理系統，實現對各類設備的綜合網路管理。
業務需求
根據甲方提供的需求，經過分析，我們按照林業管理的工作流程對功能需求作了如下流水形的功能展示，以方便你更加直觀地了解本方案。
1、非防火期
信息日常管理：
包括信息錄入與查詢、報表製作、統計分析、專題製圖等。
防火設施規劃：
對監控台站的位置進行最佳化，保證其監測網的監視覆蓋範圍完整。也可對林區防火設施和撲火隊伍進行規劃，合理配置森林防火資源。
林火撲救決策訓練：
通過向指揮者提供各種圖文資料，使其能針對各種模擬火場制定撲救方案。
2、防火期
防火準備：
接收氣象部門的火險天氣預報與火險等級預測結果，及時做好防火準備。
防火準備輔助決策：
根據各地區的火險天氣預報和火險等級預報，為各地分別提供各自不同的火災預防措施、火源管理措施、撲火隊伍戰備措施等輔助決策意見。
3、林火發生時
林火行為預測：
林火一旦發生，系統可迅速向決策者提供林火區位、蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火行為數據。
撲火輔助決策：
根據林火發生地的動態信息，利用本系統的虛擬演示實現對撲火工作的複雜指揮。
4、林火發生後
災後評估：
林火發生後，可利用本系統對受災面積、災害損失做出相對準確的評估。
災後重建輔助決策：
利用資源管理系統對災後重建提供輔助決策的依據。
結構
包括“前端”：林場基站，遠程控制器，攝像系統，電源系統，防雷接地，防盜系統等；但實現智慧型控制的核心是要擁有煙火視頻智慧型識別器，以及hsv-3變控制雲台及基於gis的火點自動定位技術。
“後端',包括聯網監控管理平台，視頻會議，輔助決策應急指揮平台等；
最新先進技術如：hsv-煙火智慧型預警系統，hsv-火點精確定位等。hsv-e1重型數字雲台等
實際運用重慶縉雲山國家自然保護區，四川九寨溝保護區等。
集成運用
此類技術的綜合運用案例為，森林衛士365系統。
具體使用在重慶縉雲山國家自然保護區等地。
