森林衛士365

森林衛士365，是help海普公司一套森林防火的全面解決方案；並由具有自主智慧財產權的系列產品組成，煙火智慧型識別和火點精確定位是其核心技術，它可以實現林區自動監控、林火自動識別、火點精確定位、三維輔助決策到災後評估等多方面功能，從而建立森林防火的完整業務鏈。

基本介紹

• 中文名：森林衛士365
• 性質：森林防火的全面解決方案
• 提出：help海普公司
• 套用：森林防火

1.1 產品構成

“森林衛士365”，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。

“森林衛士365”系列產品，主要由前端智慧型監控產品和後端套用系統構成。

前端智慧型監控產品包括重型數字雲台hsv-e1、基站智慧型控制箱、嵌入式的煙火識別智慧型處理器等；

其這主要原理是

通過在林區高處安裝HSV-S1可程式三維精確定位攝像系統（已申請國家專利），獲得林區的清晰圖像，利用視頻分析技術，根據煙、火的光譜特徵判斷是否發生火災。一旦發現疑似火情，立即觸發報警，林區視頻回傳至監控中心，如果確認報警屬實，攝像系統鎖定目標，精確判斷火點位置，並根據已建立的林業防火信息數據資源做出打火方案及災後評估。該系統的建立使用可有效的實現森林火災的打早、打小、打好和快速準確評估。

1.2森林智慧型防火的必要性

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。

如“森林衛士365”系列產品，主要由前端智慧型監控產品和後端套用系統構成。

前端智慧型監控產品包括重型數字雲台、基站智慧型控制箱、嵌入式的煙火識別智慧型處理器等；

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。

1.2.2產品功能

一、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：主要是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。

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。

二、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。

三、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。

四、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。

此外具體來說“森林衛士365”系列產品具有的主要功能如下：

（1）視頻聯網監控：自動監控、無人值守；

（2）煙火智慧型識別：識別回響速度快，準確率高；

（3）三維電子沙盤：山體、道路、河流三維模型的直觀表現，可放大、旋轉、漫遊、飛行；

（4）林業資源管理：可將林業資源的相關數據（如二類調查林相圖等）錄入資料庫，使林業資源數據矢量化、直觀化；

（5）火點精確定位：可精確測算火點的經度、緯度和海撥高度；

（6）空間分析查詢：可快速查詢被保護資源、打火資源等信息，分析撲救火災的最佳路徑；

（7）火情蔓延推演：動態推演火災蔓延的方向、速度、區域等；

（8）三維應急指揮：藉助電子沙盤進行複雜的應急指揮；

（9）災後評估總結：藉助GIS資料庫，對過火面積及火災損失進行評估，並對災後重建提供決策依據。

此外，“森林衛士365”系列產品還將擴展以下主要功能，用戶可以根據自身管理的需要量身定製：

（1）綜合治安管理：利用聯網監控管理平台，可以實現對林區重要的區域如卡口、景區入口、重點文物保護單位等地方的智慧型監控，提高林區的綜合治安管理水平；

（2）森林病蟲害監測：利用三維GIS平台，和已經建立的林業資源數據，結合移動智慧型終端和3S技術，可以實現森林病蟲害的監測和預警；

（3）生物多樣性監測：利用聯網監控管理平台和三維GIS平台，和已經建立的林業資源數據，可以動態實時地監測野生動植物，特別是對珍稀動植物，可以實現動態、實時的定點跟蹤監測和預警。

（4）景區管理：可以將景區日常辦公管理、門票管理、接待能力評估等功能有機結合起來，動態實時地對景區進行全方位的監測、分析和預警。

1.4核心產品

1.4.1重型數字雲台

HSV-E系列重型數字雲台國內唯一可以聯動控制鏡頭伸縮並採集焦距的參數的產品，該功能是實現火點精確定位的保證。運轉精度高達0.01°，並可設定多達2048個預置位，完全滿足大型戶外監控的需求；

旋轉範圍：水平0°～360° ；俯仰角度：0°～±45° ；旋轉速度：1°～3°/S ；

工作溫度：-40°C～+50°C ； 自重：≥18KG，防抖。

1.4.3基站智慧型控制箱

基站控制箱實際上是遠程智慧型控制系統。

可設定多個預置位和多條掃描軌跡；可實時解析數字雲台和攝像機的參數；

工作溫度：-40°C～+50°C 。

1.4.4聯網監控管理平台

聯網監控管理平台已經廣泛套用於政府、金融、軍事、交通等行業。

針對森林防火行業的特殊性，定製開發了針對前端設備控制的遠程控制軟體，針對煙火智慧型識別的報警聯動模組，使該平台更適合森林防火領域的套用和管理。

1.4.5輔助決策及應急指揮平台

輔助決策及應急指揮平台基於ArcGIS平台研發，充分利用“3S”技術，以地理信息以及火情信息採集系統為基礎，以通信系統為保障，以網路系統為依託，以決策支持系統為核心，實現火情相關應急信息網路化的傳輸處理、存儲、調用、查詢、分析、指揮、發布及管理，為應急指揮中心和領導及時地提供災情和指揮調度信息，為應急處置和決策系統以及控制災情提供有力的技術支持和科學依據。

2.1 成果

“森林衛士365”系列產品申請國家專利七項；

“森林煙火智慧型識別技術”通過了國家科技成果鑑定，其鑑定意見表明該技術處於國內領先水平；

2.2 影響

上海世博會，“森林衛士365”作為代表重慶信息產業的四大產品之一，參加重慶館的展出。

國內唯一通過省級以上科技成果鑑定的森林煙火識別軟體；

國內唯一榮獲省級以上重點新產品稱號的森林煙火識別軟體；

2.3 案例

重慶市縉雲山國家級自然保護區森林防火指揮系統

四川省九寨溝森林防火指揮系統等