借助先進(jìn)的紅外熱成像儀圖像采集和圖像探測(cè)系統(tǒng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)組成的智能森林防火指揮系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，與一般的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控相比，它是一種更高端的視頻監(jiān)控智能化的應(yīng)用。智能森林防火指揮系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守不間斷工作，自動(dòng)對(duì)紅外熱成像儀圖像采集的“視頻圖像”信息進(jìn)行分析判斷；及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常煙霧和火災(zāi)苗頭，以最快、最佳的方式進(jìn)行告警和提供有用信息；能有效的協(xié)助消防人員處理火災(zāi)危機(jī)，并最大限度地降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象；同時(shí)還可查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)直觀的畫面直接指揮調(diào)度救火。
一、森林防火視頻監(jiān)控的需求分析
       隨著造林事業(yè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火工作是首要任務(wù)，森林火災(zāi)預(yù)防和發(fā)現(xiàn)比撲滅更具現(xiàn)實(shí)意義。
       1、森林火災(zāi)不僅會(huì)毀滅很多樹(shù)木，降低樹(shù)木分布密度，破壞森林結(jié)構(gòu)；同時(shí)還能引起樹(shù)種演替，由低價(jià)值的樹(shù)種、灌叢、雜草更替，降低了森林的利用價(jià)值。
       2、由于森林燒毀，造成林地裸露，失去森林涵養(yǎng)水源和保持水土的作用，將引起水澇、干旱、泥石流、滑坡、風(fēng)沙等其他自然災(zāi)害發(fā)生。
       3、被火燒傷的林木，生長(zhǎng)衰退，為森林病蟲(chóng)害的大量衍生提供了有利環(huán)境，加速了林木的死亡。森林火災(zāi)發(fā)生后，促使森林環(huán)境發(fā)生急劇變化，使天氣、水域和土壤等森林生態(tài)受到影響，失去生態(tài)平衡，往往需要幾十年甚至幾百年才能得到恢復(fù)。
       4、森林火災(zāi)能燒毀林區(qū)各種生產(chǎn)設(shè)施和建筑物，威脅森林附近的村鎮(zhèn)，危及林區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，同時(shí)森林火災(zāi)能燒死并驅(qū)走珍貴的禽獸。森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，污染空氣環(huán)境，影響社會(huì)安定。
       森林火災(zāi)危害大，撲滅困難，于是在火災(zāi)還在萌芽狀態(tài)立即撲滅它就顯得尤為重要。
       森林火災(zāi)因?yàn)槌３Ｌ幵谏钌嚼狭种?，不易發(fā)現(xiàn)，故而發(fā)現(xiàn)火災(zāi)對(duì)于早撲滅火災(zāi)具有重要意義。建立智能預(yù)警系統(tǒng)是森林防火的發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)森林防火的智能化，信息化。利用無(wú)縫融合智能圖像識(shí)別技術(shù)、面向?qū)ο蟮?D GIS技術(shù)、大型網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)等高新技術(shù)，利用多項(xiàng)專利技術(shù)，結(jié)合林業(yè)管理的專業(yè)知識(shí)和林業(yè)防火的經(jīng)驗(yàn)，建立林業(yè)防火智能監(jiān)測(cè)預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)林區(qū)視頻的自動(dòng)監(jiān)控、煙火準(zhǔn)確識(shí)別、火點(diǎn)精確定位、火情蔓延趨勢(shì)推演、撲救指揮的輔助決策、災(zāi)后評(píng)估等多方面功能，建立森林防火的完整業(yè)務(wù)鏈，并針對(duì)性地解決用戶的各種個(gè)性化需求。

二、方案設(shè)計(jì)
（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與基本功能
       1.系統(tǒng)構(gòu)成
       系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示，其由前端遠(yuǎn)距離紅外熱成像系統(tǒng)、可見(jiàn)光透霧云臺(tái)攝像機(jī)、智能圖像處理系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和后端監(jiān)控中心組成。根據(jù)所要監(jiān)控區(qū)域的范圍設(shè)立紅外熱像儀，安裝在云臺(tái)上，云臺(tái)可受控制中心控制。視頻信號(hào)和控制信號(hào)經(jīng)視頻服務(wù)器編碼后通過(guò)無(wú)線（無(wú)線網(wǎng)橋）或有線方式（光纖或有線網(wǎng)絡(luò)）傳輸至控制中心，視頻圖像及報(bào)警監(jiān)控信息在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)顯示。
一旦發(fā)現(xiàn)火情即可通過(guò)控制中心的系統(tǒng)控制向前端攝像發(fā)送控制信號(hào)，控制云臺(tái)及攝像機(jī)跟蹤目標(biāo)，控制中心可根據(jù)情況，做出分析，向巡邏人員下達(dá)指揮命令。
       2.基本功能
       （1）自動(dòng)煙火識(shí)別
       智能圖像處理器能夠利用煙火識(shí)別算法自動(dòng)檢測(cè)出監(jiān)控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的火情，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)明火和隱火，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控中心。災(zāi)后，也可以監(jiān)控隱火是否完全熄滅。
       （2）實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控
       系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，在監(jiān)控中心的顯示終端上能夠顯示前端實(shí)時(shí)場(chǎng)景。
       （3）云臺(tái)控制
       智能圖像處理器可以控制云臺(tái)進(jìn)行360°旋轉(zhuǎn)，對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行多角度監(jiān)控。
       （4）視頻錄像
       系統(tǒng)管理員可以按照需求指定錄像通道的幀率、編碼質(zhì)量、錄像空間大小、錄像觸發(fā)方式，系統(tǒng)能自動(dòng)管理磁盤空間，執(zhí)行錄像任務(wù)。
       （5）地圖導(dǎo)向
       標(biāo)注前端智能圖像處理器安裝的精確位置。并且在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可大概指引著火方向和著火點(diǎn)。
       （6）日志信息
       前端智能圖像處理器產(chǎn)生的運(yùn)行日志發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器。在服務(wù)器上能實(shí)時(shí)顯示日志信息，按配置要求給出告警。用戶可以按輸入的條件來(lái)查詢?nèi)罩镜臍v史記錄和視頻錄像。
       （7）擴(kuò)展功能和系統(tǒng)集成
       在森林防火智能分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮了模塊化和靈活性。監(jiān)控中心和前端通信、監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫(kù)管理都有軟件開(kāi)發(fā)包，監(jiān)控中心服務(wù)器也能做到定制開(kāi)發(fā)集成其它廠商的設(shè)備或者擴(kuò)展系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能，集成商可以將前端設(shè)備集成到他們的系統(tǒng)中。
（二）森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)
       1. 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控以直觀，真實(shí)，有效而被廣泛應(yīng)用在許多重點(diǎn)防范地區(qū)。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控能在森林發(fā)生火災(zāi)之前及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，從而起到預(yù)防火災(zāi)的目的；
       2. 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控能在森林發(fā)生火災(zāi)時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)的圖像傳回指揮中心，指揮中心通過(guò)監(jiān)視前端攝像機(jī)圖像指揮調(diào)度救火，最大限度地減少火災(zāi)造成的損失；
       3. 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控能真實(shí)記錄火災(zāi)發(fā)生時(shí)救火過(guò)程中以及救火以后現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)情況，從而對(duì)火災(zāi)進(jìn)行處理，提供有效真實(shí)的資料；
       4. 在林區(qū)各消防瞭望塔制高點(diǎn)架設(shè)遠(yuǎn)程熱成像可見(jiàn)光雙波段全天候攝像機(jī)（TVC），覆蓋半徑3公里，觀測(cè)方圓12平方公里森林火情。對(duì)初發(fā)火情，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)救護(hù)。使火災(zāi)隱患消亡在萌芽狀態(tài)；
       5. 遠(yuǎn)程熱成像可見(jiàn)光雙波段全天候攝像機(jī)（TVC）具有極佳的透霧效果，對(duì)于霧、霾等惡劣天的防火能力也得到極大的提高。
       6. 從消防瞭望塔至林區(qū)管理指揮中心通過(guò)CDMA傳輸，不受距離限制，不受遮擋，CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方就可以把前端圖像傳輸至監(jiān)控管理中心。森林防火消防中心可對(duì)火情及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，以便及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，協(xié)調(diào)調(diào)度指揮；
       7. 林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行長(zhǎng)焦，短焦控制；對(duì)云臺(tái)進(jìn)行上下，左右控制；
       8. 林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心能記錄火情發(fā)生、發(fā)展和消滅的整個(gè)過(guò)程，對(duì)以后的火情的預(yù)防、治理提供真實(shí)有效的直觀資料。
（三）系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)
       1、前端監(jiān)控點(diǎn)
       一般設(shè)置在林區(qū)各消防瞭望塔制高點(diǎn)上，或者自行安裝立柱和高桿，包括紅外低照度全天候攝像機(jī)、云臺(tái)控制系統(tǒng)、視頻服務(wù)器。
       2、無(wú)線傳輸系統(tǒng)
       各監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸系統(tǒng)，將圖像傳輸?shù)搅謽I(yè)局或者監(jiān)控中心，信號(hào)傳輸部分包括wireless兼容802.11a標(biāo)準(zhǔn)的電信級(jí)無(wú)線網(wǎng)橋、高增益天線、高頻饋線。
       無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站由無(wú)線網(wǎng)橋和天饋系統(tǒng)構(gòu)成，高山上沒(méi)有電源的可采用太陽(yáng)能電池板或者風(fēng)力轉(zhuǎn)動(dòng)架供電，這取決于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境。
       3、熱成像能更早發(fā)現(xiàn)潛在火源
       由于紅外熱成像儀是反映物體表面溫度而成像的設(shè)備，因此除了夜間可以作為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控使用外，還可以作為有效防火報(bào)警設(shè)備，在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的。這是毀滅性火災(zāi)的根源，用現(xiàn)有的普通方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍，透過(guò)煙霧發(fā)現(xiàn)著火點(diǎn)，做到早知道早預(yù)防，早撲滅。

四、結(jié)束語(yǔ)
       森林防火在視頻監(jiān)控應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)很重要的地位，面對(duì)環(huán)境、技術(shù)的挑戰(zhàn)，監(jiān)控系統(tǒng)不斷的完善和成熟，人性化和智能化的趨勢(shì)也是日益明顯，相信不久的將來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，監(jiān)控系統(tǒng)將更為人性化及智能化是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，人為干預(yù)的操作將越來(lái)越少，星星之火將止于安防視頻監(jiān)控。