熊繼康

摘要：指出了智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合了GIS技術(shù)、GPS技術(shù)等信息技術(shù)，并有效結(jié)合了林業(yè)管理知識及林火防治經(jīng)驗，能夠?qū)崿F(xiàn)林業(yè)防火辦信息的流轉(zhuǎn)、林火安全的實時管理以及森林氣候的監(jiān)測及數(shù)據(jù)更新，在林火災(zāi)后評估方面具有諸多顯著性優(yōu)勢，使林業(yè)防火業(yè)務(wù)走向智能化、數(shù)字化和可視化的發(fā)展道路。詳細(xì)探討了智能林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，介紹了其工作方式，專門針對智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的具體構(gòu)成及各部分功能進(jìn)行了深入細(xì)致地分析。

關(guān)鍵詞：森林防火；智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)；工作方式；功能

中圖分類號：S7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2017）21016003

1智能林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的工作方式

各個前端采集站都有獨立的地址編碼，其坐標(biāo)與地理信息系統(tǒng)中位置對應(yīng)一致，前端林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)借助于配備的高精度轉(zhuǎn)臺采集獲得其監(jiān)控范圍內(nèi)的視頻圖像，然后將圖像傳送到煙火識別引擎，并由其實時監(jiān)控錄像內(nèi)容，這樣如果真的出現(xiàn)火情，能夠及時將數(shù)據(jù)回傳至業(yè)務(wù)服務(wù)器，并由其傳送到相應(yīng)地指控客戶端，客戶端產(chǎn)生報警信息。工作人員可操作客戶端軟件查看有關(guān)林火圖片或者火情視頻錄像，并對前方轉(zhuǎn)臺進(jìn)行有效控制，對火點現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控。一旦用戶對火點信息進(jìn)行確認(rèn)，就會將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到GIS系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)一旦接收到高精度轉(zhuǎn)臺回傳的數(shù)據(jù)，就能計算出火點位置信息，在GIS地圖上進(jìn)行標(biāo)注。此外，也能及時啟動后臺發(fā)布平臺，將火情通報給防火領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)人員，并為撲火隊伍提供最優(yōu)的路徑、通往現(xiàn)場的道路及通行能力，同時也根據(jù)火情的蔓延情況提供設(shè)置防火隔離帶的位置及阻火方案，還有趕赴火場的時間。整個林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2智能林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能

2.1視頻采集系統(tǒng)

2.1.1高精度轉(zhuǎn)臺

（1）程控變速巡航，實現(xiàn)快速定位。轉(zhuǎn)臺能夠借助于伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)任意速度和方向的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)超低速運(yùn)行，這樣在進(jìn)行遠(yuǎn)景觀察時，能夠保證畫面的清晰性。慢啟動和快轉(zhuǎn)動的可程控變速運(yùn)動方式，能夠?qū)崿F(xiàn)高速巡航，并及時定位，實時提取火情信息。

（2）定位精度高。定位精度的高低將直接影響撲火的最佳路徑、撲火的及時性，可能會造成火勢控制難度的增加，而該系統(tǒng)采用的是高精度垂直與水平軸系，加上精度較高的測角設(shè)備，使定位精度高達(dá)0.0038度，從而實現(xiàn)火情的早發(fā)現(xiàn)、早撲救。

（3）溫控系統(tǒng)能夠適應(yīng)高低溫環(huán)境。無論是炎炎夏日，還是嚴(yán)寒冬季，前端監(jiān)控設(shè)備均能實現(xiàn)正常運(yùn)行，其內(nèi)配備的溫控系統(tǒng)能夠有效抵御酷暑嚴(yán)寒。

（4）3D精確定位，及時查看火情。如果需要小視角觀察物體，只需用鼠標(biāo)框選所需觀察的物體，自左上向右下地順序拖動鼠標(biāo)即可實現(xiàn)。同時從右下向左上框選觀察物體，就能實現(xiàn)大視場角觀察。同時能夠確保圖像變換的清晰性，支持矢量操作，也能夠?qū)崿F(xiàn)三維定位，操作性更強(qiáng)，用戶體驗度也更高。

2.1.2紅外熱成像系統(tǒng)

紅外熱像儀采用的是紅熱外成像技術(shù)進(jìn)行測量，能夠在完全無光黑暗的夜晚和煙云籠罩的惡劣環(huán)境保持對前方森林火情的清晰觀察。再經(jīng)過電信號處理以及光電轉(zhuǎn)換等手段，把目標(biāo)物的溫度分布圖像轉(zhuǎn)變成視頻圖像，其內(nèi)部配備有一種能夠準(zhǔn)確探測與感知極微小溫差的傳感器，并將溫差圖像轉(zhuǎn)變成視頻圖像實時展現(xiàn)在工作人員面前。目前，在林火防火監(jiān)測系統(tǒng)中，紅外熱成像技術(shù)能夠使森林火災(zāi)監(jiān)測更加及時準(zhǔn)確，使得森林防火監(jiān)測技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步拓展，從而保障森林安全。

2.1.3可見光成像系統(tǒng)

（1）光學(xué)透霧，能夠適應(yīng)雨霧天氣的監(jiān)測需要。透霧功能能夠通過改變透過鏡頭的光的波長實現(xiàn)可見光與近紅外光的相互切換，帶有透霧功能的鏡頭能夠在霧天或夜間低照度的環(huán)境下實現(xiàn)正常監(jiān)視，能夠?qū)崿F(xiàn)24 h全天候監(jiān)控。

（2）圖像清晰，能夠展示畫面細(xì)節(jié)。系統(tǒng)配備的逐行掃描CMOS圖像傳感器的像素高達(dá)200萬像素，能夠達(dá)到1920×1080的高清圖像畫質(zhì)，優(yōu)于傳統(tǒng)的CCD模擬攝像機(jī)，真正做到了高清監(jiān)控。

（3）林區(qū)專用圖像調(diào)教和優(yōu)化。系統(tǒng)內(nèi)具有的智能調(diào)節(jié)模式，能夠根據(jù)光線環(huán)境的不同對攝像機(jī)的光圈、降噪以及增益等參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整，確保所呈現(xiàn)的畫面效果最佳。

（4）色彩還原逼真。系統(tǒng)配備的視頻采集壓縮芯片，在圖像色彩的高保真、系統(tǒng)降噪、色彩處理等方面都有技術(shù)性優(yōu)勢，從而能夠做到對云、霧和煙的準(zhǔn)確區(qū)分。

2.2煙火識別系統(tǒng)

（1）該系統(tǒng)采用嵌入式設(shè)計部署于轉(zhuǎn)臺內(nèi)部，能夠采集獲得高清原始視頻圖像，能夠?qū)?、火的顏色、輪廓、紋理以及靜態(tài)和動態(tài)特征等因素進(jìn)行準(zhǔn)確分析，再結(jié)合電子穩(wěn)像技術(shù)和自適應(yīng)運(yùn)動補(bǔ)償技術(shù)等，能夠快速準(zhǔn)確地識別出煙、火。

（2）該系統(tǒng)的前置與嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很高的集成度和識別準(zhǔn)確率，能夠確保不丟失數(shù)據(jù)、不延誤時間，并及時準(zhǔn)確地對疑似火情進(jìn)行辨別，有效避免了煙火智能識別的誤報和錯報。

（3）智能煙火識別算法融合了圖像處理技術(shù)、多光譜融合技術(shù)和模式識別等多項技術(shù)，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和視頻處理能力，對于突發(fā)火情能夠保證有比較高的搜索效果。該系統(tǒng)能夠滿足對各判別閥值的靈活設(shè)置，可適應(yīng)多種季節(jié)和環(huán)境的需要，只需將對比度控制在5%以上，就能準(zhǔn)確識別2×2像素的火目標(biāo)和7×7像素的煙目標(biāo)，同時這種算法能夠適應(yīng)邊巡航、邊檢測以及邊報警的工作模式，能夠以最快速度發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)存在的火情。

2.3基站安防系統(tǒng)

視頻監(jiān)控基站安防系統(tǒng)采用多重物理隔離入侵監(jiān)測、多重報警聯(lián)動機(jī)制以及可見光實時入侵監(jiān)測等方式，并與森林突發(fā)火情預(yù)警系統(tǒng)平臺進(jìn)行有機(jī)整合，確保了森林視頻監(jiān)控基站的安全運(yùn)營。

（1）多重物理隔離入侵監(jiān)測。通過在塔上入口處布設(shè)帶有感應(yīng)裝置的防盜門，其內(nèi)置感應(yīng)裝置能夠有效針對防盜門所處的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，比如非法關(guān)閉或開啟。endprint

（2）可見光實時入侵監(jiān)測。在塔上入口處架設(shè)監(jiān)控攝像機(jī)，啟動攝像機(jī)的實時路錄制功能，并進(jìn)行錄像遠(yuǎn)程存儲，從而對塔下所有入口信息狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，也能根據(jù)指令信息實現(xiàn)轉(zhuǎn)動和調(diào)焦的功能。

（3）多重報警聯(lián)動流程。當(dāng)基站的防盜門遭到破壞或者人員非法闖入，這時基站內(nèi)部的安防感應(yīng)裝置就會將報警信息發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器一旦接收到報警信息，就會根據(jù)預(yù)定的安全策略加以執(zhí)行。

2.4地理信息系統(tǒng)

2.4.1GIS基礎(chǔ)平臺

能夠適應(yīng)大多數(shù)計算機(jī)平臺和指揮中心的計算機(jī)環(huán)境，國產(chǎn)三維GIS平臺能夠在全三維狀態(tài)下進(jìn)行瀏覽和編輯，支持離線使用，擁有手機(jī)端和PC端兩種版本。

2.4.2地圖數(shù)據(jù)

能夠滿足各種公有和私有數(shù)據(jù)源的加載需求，不僅包括高德、百度影像、騰訊以及路網(wǎng)等公有數(shù)據(jù)資源，同時還包括私有影像、林班、隔離帶、防火公路以及瞭望塔等專業(yè)數(shù)據(jù)圖層，支持不同縮放級別的分級顯示，能夠在三維視圖下完成點、線、面等圖層的編輯工作。

2.4.3數(shù)據(jù)同步

定制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接入接口，能夠滿足省級GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口協(xié)議，能夠?qū)崟r接收各縣GIS系統(tǒng)上傳的更新數(shù)據(jù)，并支持將接收的縣級數(shù)據(jù)同步到省級地理信息系統(tǒng)中去。

2.4.4地圖操作

該系統(tǒng)能夠在全三維視圖的環(huán)境下進(jìn)行面積測量、距離測量、高差測量、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換以及高清出圖等各種地圖工具。

2.4.5預(yù)警監(jiān)測

能夠?qū)⒍鄠€報警源實時匯集到同一值班界面，并提供列表顯示以及聲音提醒等功能，實現(xiàn)列表與地圖之間的相互聯(lián)動。通過列表選擇能夠鎖定到三維地圖進(jìn)行查看，并可提供查看區(qū)域的衛(wèi)星熱點、人工巡護(hù)、視頻監(jiān)控等信息。

2.4.6撲火指揮

能夠在三維地圖上進(jìn)行實時標(biāo)繪，主要對閃動的火點、雙線隔離帶、帶有箭頭的火險以及各類撲救隊伍標(biāo)示等的標(biāo)繪。用于標(biāo)繪的各類符號能夠滿足圖片和視頻的加載需要，即便是在離線狀態(tài)下，同樣支持標(biāo)繪操作。

3結(jié)語

傳統(tǒng)的人工巡護(hù)和瞭望塔監(jiān)視效率太低，而航空巡護(hù)因經(jīng)營成本過高，尚不具備全面推廣的經(jīng)濟(jì)實力，相比較而言，林火視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)，日漸成熟，效果也比較明顯。在這種情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為森林防火監(jiān)控發(fā)展的必然趨勢，是前端一體化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化以及視頻數(shù)字化的有力體現(xiàn)，能夠?qū)α謪^(qū)實現(xiàn)全面覆蓋，這樣能夠?qū)崟r監(jiān)控森林火情，及時準(zhǔn)確地開展森林火災(zāi)撲救工作，盡可能地降低火災(zāi)帶來的損失。

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