孫　虎，顧　偉，鮑文龍，李文友

（東北林業(yè)大學涼水自然保護區(qū)，黑龍江　伊春　153106）

?

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在涼水自然保護區(qū)林政防火工作中的應(yīng)用

孫虎，顧偉，鮑文龍，李文友

（東北林業(yè)大學涼水自然保護區(qū)，黑龍江伊春153106）

摘要：文章重點闡述了涼水自然保護區(qū)林政視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)情況，介紹了該系統(tǒng)的組成、主要功能和工作過程?？隙俗匀槐Ｗo區(qū)建設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必要性，結(jié)合實際分析了視頻監(jiān)控系統(tǒng)在自然保護區(qū)林政防火工作中的重要性，同時指出了該系統(tǒng)目前存在的問題、解決辦法和今后改善提高的措施和方向。

關(guān)鍵詞：涼水保護區(qū)；視頻監(jiān)控；林政防火

森林防火一直是林區(qū)各項工作的重中之重[1]。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字視頻壓縮技術(shù)和解碼技術(shù)日益成熟，新技術(shù)和新設(shè)備在國家各個部門得到了廣泛應(yīng)用，尤其在公安、交通、金融、教育等部門工作中的應(yīng)用已相對較成熟[2]。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是集成多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)等為一體的綜合系統(tǒng)。傳統(tǒng)管理僅僅基于數(shù)據(jù)、文本、圖形等信號做出決策，在引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)之后，通過前端音、視頻采集設(shè)備將音頻、視頻資料傳輸?shù)街笓]中心，使指揮者可以實時掌握事件動態(tài)，便于做出最優(yōu)選擇[3]。近十年來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火工作中得到了廣泛應(yīng)用，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(shù)手段對森林火災(zāi)進行實時預(yù)警監(jiān)控，兼顧森林資源，同時具有森林火災(zāi)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(zāi)動態(tài)，有效提高森林火災(zāi)管理水平的視頻預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)[4]。早在2007年2月9日，時任國務(wù)院副總理回良玉同志在國家森林防火指揮部第二次全體會議暨2007年全國森林防火工作電視電話會議上的講話中就指出：要加強對高火險區(qū)、自然保護區(qū)等的巡護瞭望和預(yù)警監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)和排除隱患[5]。目前，視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅速，技術(shù)已經(jīng)成熟，性能較為可靠，如能在森林資源管護工作中合理運用該技術(shù)，將有效降低人力成本，提高森林資源管護工作的科學性和有效性。

1　黑龍江涼水國家級自然保護區(qū)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用分析

1.1保護區(qū)基本情況簡介

1.1.1保護區(qū)森林資源簡介

黑龍江涼水國家級自然保護區(qū)位于小興安嶺東南部，行政區(qū)劃屬于伊春市帶嶺區(qū)，距離省會哈爾濱市320 km，地理坐標47°7′15″～47°14′38″N，128°48′8″～128°55′46″E，保護區(qū)總面積6 394 hm2。保護區(qū)主要保護對象是以紅松為主的闊葉紅松林及其森林生態(tài)系統(tǒng)，區(qū)內(nèi)自然資源豐富、植被群落類型復雜多樣，分布有大片原始紅松針闊混交林，是我國目前保存下來的最為典型和完整的原始紅松針闊葉混交林分布區(qū)之一，也是中國和亞洲東部具有代表性的溫帶原始紅松針闊葉混交林區(qū)[6]。經(jīng)過早期森林采伐利用后更新造林和森林火災(zāi)后火燒跡地天然更新，涼水保護區(qū)形成了以原始紅松林為主，天然次生林和人工紅松、人工落葉松、人工云杉等人工林共存的森林資源現(xiàn)狀，是研究東北地區(qū)小興安嶺森林生態(tài)演替過程的重要本底資料。

1.1.2保護區(qū)林政防火工作簡介

涼水林區(qū)自開發(fā)建設(shè)以來，僅發(fā)生過幾次較小面積的森林火災(zāi)，且大都是由于人為因素造成的。成立自然保護區(qū)以來，林政防火工作一直是保護區(qū)日常工作的重點，每年都投入大量人力物力，按照上級春、秋兩季防火期工作部署制定嚴格的森林防火工作制度，順利完成森林防火工作。同時與涼水森林公安分局積極配合，做好了保護區(qū)林政工作，確保森林資源安全，森林資源保護效果顯著。

1.2建設(shè)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

雖然涼水保護區(qū)位于相對封閉的區(qū)域內(nèi)，但是東、北、西三面均以公路與帶嶺林業(yè)實驗局林場接壤，烏帶公路從保護區(qū)境內(nèi)通過，尤其是公路兩側(cè)人為活動較為頻繁，火源管控難度較大。由于常年實行嚴格的保護措施，林地內(nèi)枯枝落葉、朽木、病腐木和風倒木等積累較多，林內(nèi)可燃物載量持續(xù)增大，尤其是公路兩側(cè)次生林內(nèi)闊葉樹種較多，火險隱患高；在保護區(qū)原始林實驗區(qū)建有供東北林業(yè)大學及其他科研院所教學實習用的木制棧道，同時也兼顧了科普宣教功能，人員活動較密集，火險隱患較高，對保護區(qū)森林資源安全和生態(tài)環(huán)境都造成了重大威脅雖然保護區(qū)常年投入大量人力物力進行森林資源管護工作，但是職工年齡普遍偏大，年齡結(jié)構(gòu)極其不合理，單純依靠人工瞭望和地面巡護已不能滿足現(xiàn)階段森林資源保護工作的需要。并且?guī)X區(qū)、涼水保護區(qū)近幾十年來都沒有發(fā)生過重大森林火災(zāi)，老百姓森林防火意識雖然較高，但是依然存在麻痹和僥幸心理。同時保護區(qū)建立的撲火半專業(yè)隊和群眾性撲火隊大都沒有撲火實戰(zhàn)經(jīng)驗，撲火實力不足。因此涼水保護區(qū)森林防火工作的重點應(yīng)該是嚴格管控火源，看住人，以積極預(yù)防為主。

建立保護區(qū)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)將徹底改變涼水保護區(qū)單純依靠人力進行森林資源保護的現(xiàn)狀，通過瞭望塔、前端監(jiān)控攝像頭、抓拍照相機和廣播等系統(tǒng)，可以對道路、廠區(qū)和其他重點區(qū)域?qū)崿F(xiàn)實時的監(jiān)控，將大大降低保護區(qū)森林火險隱患。

1.3林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成及工作過程

1.3.1系統(tǒng)組成

涼水保護區(qū)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由指揮中心、前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)等構(gòu)成。

1.3.1.1指揮中心

指揮中心建筑面積85 m2，由指揮室、值班室等構(gòu)成。指揮室集成了操作指揮臺、電腦、大屏幕、硬盤錄像機、數(shù)字音頻切換矩陣、光端機、交換機、路由器、門禁控制等軟、硬件設(shè)施設(shè)備，是整個系統(tǒng)的核心。

1.3.1.2前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)

前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)由2座防火瞭望塔、道路兩側(cè)18個野外定點監(jiān)控攝像機、4臺高速抓拍相機、原始林重點區(qū)域內(nèi)14個野外定點監(jiān)控攝像機、場區(qū)范圍內(nèi)10個室外定點監(jiān)控攝像機及各樓宇室內(nèi)定點監(jiān)控攝像鏡頭構(gòu)成。包括遠程圖像傳輸、圖像顯示、音頻接收和播放、瞭望塔云臺控制、紅外球機遠程操作控制等功能，可對實時圖像進行錄像、存儲及調(diào)取，對過往車輛和行人進行拍照，對野外熱點及時預(yù)警。

1.3.1.3信息傳輸系統(tǒng)

根據(jù)保護區(qū)地形情況和實際需要，本系統(tǒng)電力和網(wǎng)絡(luò)信號傳輸全部采用鎧裝光電復合纜進行，共鋪設(shè)光纜24 km，實現(xiàn)了24小時全天候?qū)崟r監(jiān)控，也盡最大可能降低了降雨、下雪和極端低溫等因素的影響?；阡佋O(shè)的光纜，安裝了網(wǎng)絡(luò)電話和重點區(qū)域的門禁系統(tǒng)，實現(xiàn)了與管護站的實時聯(lián)系，也便于對車輛和人員進行控制。

1.3.1.4廣播系統(tǒng)

廣播系統(tǒng)由2座防火瞭望塔頂端的擴音系統(tǒng)、廠區(qū)擴音系統(tǒng)和重點區(qū)域雙向音頻系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)了全廠區(qū)及公路兩側(cè)森林防火廣播全覆蓋。在重點區(qū)域建立了雙向音頻系統(tǒng)，可進行實時雙向拾音及通話，對突發(fā)事件可及時處理，對入山人員不文明行為及危害森林資源安全的行為可及時制止。

1.3.2系統(tǒng)工作過程

在2座瞭望塔頂端架設(shè)具備夜市功能的紅外攝像機，電力和信號都通過光纜進行傳輸，配有完善的云臺控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，可以進行360°轉(zhuǎn)動掃描，不間斷地旋轉(zhuǎn)拍攝，把可視范圍內(nèi)森林圖像傳回指揮中心，對疑似熱點可進行預(yù)警；道路及野外監(jiān)控攝像頭和高速抓拍相機通過光纜將實時監(jiān)控圖像和抓拍照片傳回指揮中并自動存儲，對發(fā)現(xiàn)的問題可結(jié)合地面巡護及時處理，也可對錄像進行事件回放，查找原因作為事件處理證據(jù)；在重點區(qū)域通過廣播系統(tǒng)宣傳《森林防火條例》等內(nèi)容，對進入保護區(qū)人員進行森林防火宣傳教育；在原始林棧道區(qū)域通過雙向音頻系統(tǒng)，可對突發(fā)問題及時處理，確保進入保護區(qū)人員安全的同時提高了重點區(qū)域森林資源管護力度。指揮中心安排專人值班，對發(fā)現(xiàn)的問題及時匯報、處理，充分發(fā)揮了該系統(tǒng)的作用。

1.4林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)實際應(yīng)用效果分析

林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)能在第一時間對野外疑似火情進行預(yù)警，并且對進入涼水保護區(qū)的人員和車輛進行實時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，有效降低了火險隱患，同時還具有監(jiān)控森林病蟲害、監(jiān)控盜砍、濫伐森林資源及監(jiān)控保護野生動物的功能。

在系統(tǒng)運行期間，瞭望塔紅外攝像機可對疑似熱點進行報警，保護區(qū)防火辦第一時間組織人員到現(xiàn)場調(diào)查后排除了森林火災(zāi)發(fā)生的可能，對疑似煙霧也及時排查，確保防火期森林資源安全。利用道路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對進入保護區(qū)撿拾燒柴、采集山野菜、中草藥和捕獵林蛙、各種鳥類等破壞森林資源的行為進行了有力的打擊，同時道路抓拍攝像機對進出保護區(qū)的車輛進行監(jiān)控，大力打擊了盜砍、濫伐林木等違法行為，也為當?shù)毓步痪块T破獲相關(guān)案件提供了支持。自該系統(tǒng)建成后，保護區(qū)未發(fā)生森林火災(zāi)和重大林政案件，有效節(jié)約了人力和物力成本；通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并處理的入山人員也逐年減少，目前已在當?shù)厣鐓^(qū)形成了較大震懾力，起到了宣傳預(yù)防作用。

2　目前系統(tǒng)存在的問題及需要改進的方面

2.1存在問題

通過近4年的建設(shè)和運行，系統(tǒng)整體效果良好，但是依然存在以下問題。

1）硬件設(shè)備需進一步升級改造。在冬季低溫及夏秋多雨、霧的條件下監(jiān)控相機的夜間拍攝功能有待加強，監(jiān)控效果不太理想。高速抓拍相機還需進一步調(diào)試升級，對信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性還需進一步加強[7-8]。

2）專業(yè)人員缺乏。由于視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成了計算機、網(wǎng)絡(luò)傳輸和電力等方面技術(shù)，保護區(qū)現(xiàn)有人員只能處理系統(tǒng)出現(xiàn)的簡單故障。雖然現(xiàn)階段整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，但是隨著電子設(shè)備老化，出現(xiàn)故障不能及時排解，將影響系統(tǒng)整體效果。

2.2解決措施

1）對野外監(jiān)控攝像頭進行升級改造，選擇更適合當?shù)刈匀画h(huán)境的攝像頭。更換設(shè)備，保證高速抓拍相機信號傳輸穩(wěn)定性。在重點區(qū)域建設(shè)防雷電設(shè)施，在指揮室建設(shè)電力保護設(shè)施，確保系統(tǒng)硬件安全和運行穩(wěn)定性。

2）對現(xiàn)有人員進行全面培訓，建設(shè)年齡結(jié)構(gòu)合理的人員隊伍，保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定、高效運行。

3　結(jié)論

2011年6月開始，涼水保護區(qū)開始嘗試建立林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)。首先對第一瞭望塔進行升級改造，安裝了云臺和紅外攝像機，使用太陽能作為動力進行森林防火瞭望，通過微波傳輸信號，徹底結(jié)束了涼水保護區(qū)人工瞭望的歷史。由于太陽能無法滿足電力供應(yīng)的需求，隨后又增加了風力發(fā)電設(shè)備，直至現(xiàn)在全部鋪設(shè)光纜進行信號傳輸和電力供應(yīng)，涼水保護區(qū)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)從無到有、從點到面經(jīng)過了4年多的建設(shè)和發(fā)展，目前已初具規(guī)模，起到了良好的效果，并且在黑龍江省起到了良好的帶頭示范作用，已有很多保護區(qū)、林業(yè)局和風景區(qū)到?jīng)鏊Ｗo區(qū)參觀交流。從整體投資上看，該系統(tǒng)建設(shè)資金全部來自于自然保護區(qū)能力建設(shè)資金補助，目前已投入資金約250萬元，平均每個監(jiān)控點約6萬元，雖然一次性投入較多，但是從長遠看來切實可行。

雖然涼水保護區(qū)林政防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)已初具成效，但是需要改進的地方依然很多。視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以預(yù)警險情，如果能和地理信息系統(tǒng)有機結(jié)合，就可以準確定位發(fā)生險情的位置，為指揮者選擇最優(yōu)路線提供參考[9-10]；同時作為基層林業(yè)信息化建設(shè)的重要部分，將來應(yīng)該建設(shè)涼水保護區(qū)信息管理系統(tǒng)，可以分為保護區(qū)基礎(chǔ)資料、科研觀測、教學實習、森林資源管護、基礎(chǔ)建設(shè)等方面，真正實現(xiàn)數(shù)字化辦公，這也是實現(xiàn)現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的必要途徑，勢必對森林更好發(fā)揮生態(tài)效益、社會效益和經(jīng)濟效益提供有力保障。

參考文獻

[1]鄭煥能.森林防火[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1994.

[2]陳輝.森林視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].森林防火，2010（2）：39-42.

[3]宋磊，黃祥林，沈蘭蓀.視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述[J].測控技術(shù)，2003，22（5）：33-35.

[4]鄭展祖，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(yīng)用[J].森林防火，2007，（1）：26-27.

[5]回良玉.在國家森林防火指揮部第二次全體會議暨2007年全國森林防火工作電視電話會議上的講話[J].森林防火，2007，（1）：3-5.

[6]馬建章，劉傳照，張鵬.涼水自然保護區(qū)研究（第1集）[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1993:1-3.

[7]劉鑫，楊鑫.視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].信息通信，2015，（9）：177-178.

[8]王維.淺談高校數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討[J].才智，2012，4（12）：157-159.

[9]柴紅玲，方陸明，王蘇燕.視頻和GIS技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用[J].農(nóng)機化研究，2009，（1）：196-199.

[10]劉宇欣，王建偉，梁井余.基于視頻和GIS技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代園藝，2014，（5）：228-229.

（責任編輯：韓煥金）

中圖分類號：S762.3

文獻標識碼：A

收稿日期：2016-02-29