山西森林远程视频监控防火系统应用案例浅析

　　森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现，早解决。目前，基于无线网络技术的远程无线视频监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。 

　　项目介绍 

　　山西地处黄土高原的边缘，全省森林覆盖率为14.12%，总计3259万亩，全省林区、矿区、农区交错分布，点多面广，同时，太行山、吕梁山平行分布的狭管效应，加速了大风天气的形成。随着森林资源的快速增长，森林资源防火管控压力日益加重。
　　据估计，“十一五”期间，山西全省共发生森林火灾127起。其中，重大森林火灾2起，过火面积11563公顷，受害森林面积2808公顷，烧毁林木蓄积81269立方米，烧毁幼树164万株，因扑火伤亡18人，其中5人死亡，扑火费用及直接经济损失总价值达3182万元。火灾频发造成森林资源的重大损失，同时也暴露出森林防火存在设备设施、扑救手段、监测预警手段滞后的突出问题。造成全省森林防火及时预警预报难，护林巡查职守难，及时组织扑救难，现场指挥调度难的四难局面。
　　为从根本上提高全省预防和扑救森林火灾的综合能力，山西省林业部门要求建设“省-市-县”三级森林远程视频监控系统，系统使用纯数字网络视频监控系统，对全省70%以上森林资源面积进行24小时实时预警监控，在远程可以通过视频监控图像及时发现林区火灾险情，提高森林防火预警预报准确度和及时性，使森林火灾的年发生率低于2次/10万公顷，年受害率低于0.1‰，控制率低于10公顷/次。 

　　系统架构 

　　森林防火是一项复杂的多学科系统工程，是每一个国家面临的重大课题。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时进行监测；加拿大采取卫星巡回与直升机轮流监测相结合进行火灾防范；澳大利亚采用群众举报、高山望、飞机巡护、卫星遥感相结合的方式进行监测；国内多采用高山望、地面巡护、卫星遥感相结合的方式进行。以上方式虽各有千秋，但存在成本高昂、监管不全、发现滞后等缺陷。如何利用有限的资金，提高森林防火效率一直是困扰森林管护人员的一大难题。
　　针对森林防火工作面临的巨大压力，山西省林业厅采用现代通信技术和视频监控技术，探索出一套适合山西省情的森林防火新手段——“森林远程视频监控防火系统”。一期工程的建设涉及全省11个市104个县(市、区)，主要建设内容包括400个远程监控点，1个省森林防火监控指挥中心，11个市级监控指挥中心，12个视频会议主会场，104个视频会议分会场。系统采用三级联网方案，分别是监控点+县级、市级、省级三级联网，对火灾进行预测以及应急指挥(如图1和图2)。 

　　
　　图1三级联网系统架构图

　　
　　图2系统设计拓扑图 

　　监控点+县级林业部门 

　　监控点+县级林业部门属于三级联网系统的第一级。在山西省各个县、地区所辖范围之内的林区山头、制高点建设视频监控点。监控点由以下设备构成：铁塔提供主摄像机、防盗摄像机、微波传输设备的承载安装；机房内放置蓄电池、充放电控制器、逆变器、编码器等室内设备；太阳能供电为前端所有设备提供72小时不间断电源供给；主摄像机进行森林远程监控的视频扫描，扫描半径可达1-5公里；防盗摄像机提供前端设备的保安监控及报警提示；远程喊话系统提供前端与监控中心的远程双向对讲及中心对前端的喊话指挥；微波设备提供透明的传输通道，将编码器处理过的视频、音频信号传输至各级指挥中心，同时接受来自中心的控制信号。
　　前端监控点的所有信号通过网络视频服务器编码压缩，用于远程传输至市级林业部门(集中管理中心)。县级林业部分为森林远程视频监控防火系统的最直接使用机构，负责本县辖区内的森林远程视频监控防火系统前端监控点，履行森林防火的职能；使用市级林业部门分发的管理权限，随意查看本县内任何一个监控点的资料和信息，但不能跨区管理其它县、市的监控点。 

　　市级林业部门 

　　市级林业部门属于三级联网系统的第二级。为整个森林远程视频监控防火系统的核心部分，也是这个森林远程视频监控防火系统的集中管理中心，负责管理各个监控点；前端监控点通过无线网络传输至最近的有线网络接入点，就近接入有线专网；把前端监控点的实时数据和图像传输给市级林业部门；进行数据集中存储；为县级、市级、省级林业部门以及各级用户分配相应管理、使用权限；为县级林业部门和省级林业部门提供数据转发的服务。市级林业部门用户使用自己的权限，随意查看本市内任何一个监控点的资料和信息，不能跨区管理其他市级林业厅的监控点。 

　　省级林业部门 

　　省级林业部门属于三级联网系统的第三级。可以巡查第一级各个监控点的情况，可以远程指挥协调市级林业部门和县级林业部门所辖资源，远程指挥现场防火、灭火工作，实现应急指挥职能。省级林业部门可以在各个市级和县级林业部门使用自己的权限，随意查看本省内任何一个监控点的资料和信息。 

　　系统特色 

　　该系统综合采用数字视频技术、现代通信技术、计算机技术、太阳能技术进行实施。以视频监控系统为基础，融合GPS定位系统、气象传感系统、地理信息系统、遥感系统、视频会议系统，形成对森林火灾、森林采伐、湿地保护、造林情况、森林病虫害、退耕护岸林情况、林区野生动物种群和数量进行全方位电子化管理的森林信息数字化管理系统。
　　系统具备自动防火监控、远程语音通信、防盗报警、太阳能供电、大屏幕图文显示、海量视频数据存储于一体的综合监控系统，各个功能模块不再是独立运行的模块，而是作为系统的重要组成，相互集成了一套完整成熟的森林远程视频监控防火系统。 

　　实际效益 

　　山西森林防火远程监控系统经过近2年的运行，成效比较明显，运行期间在监控范围内监测到火情28起，其中森林火情4起，新造林地边缘火情7起，农田烧秸秆、燎地边17起，28起火情全部在3小时内扑灭，没有形成1起森林火灾。为此，山西省森林公安局提出，将在全省继续推广实施森林远程视频监控防火系统建设，初步形成省、市、县三级网络视频监控，将覆盖全省2600多万亩森林，以确保森林资源安全。山西森林远程视频监控防火系统对于全国森林防火提供了一个非常好的范例，远程视频监控技术可以服务森林防火，使得林业资源得到更为积极、有效的技术保护。