管婧杉，楊雨欣，文 鵬

（1.南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023；2.中興通訊股份有限公司固網(wǎng)南京設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)部，江蘇 南京 210023）

森林火災(zāi)是一種危害性極大的自然災(zāi)害。1987年大興安嶺“5·6”特大森林火災(zāi)，給我國(guó)東北林區(qū)帶來(lái)了極其嚴(yán)重的損失和破壞。為了更好地預(yù)防和處置森林火災(zāi)，對(duì)其實(shí)時(shí)監(jiān)控顯得尤為重要。森林火災(zāi)監(jiān)控是運(yùn)用各種監(jiān)測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情及林火情況，監(jiān)視林火發(fā)生、發(fā)展的整個(gè)過(guò)程[1]。為有效發(fā)現(xiàn)和處置森林火災(zāi)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者集成各種傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段，結(jié)合最新的監(jiān)控技術(shù)，對(duì)林火監(jiān)控體系進(jìn)行了深入研究。金朝對(duì)森林防火監(jiān)控體系的重要性進(jìn)行了闡述[2]；吳雪瓊、覃先林等對(duì)林火監(jiān)控曾進(jìn)行了分析[3]，逐步形成預(yù)測(cè)精準(zhǔn)、防控有效的天—地—空一體化的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)體系[4]，有效保護(hù)森林資源提供重要工具。鄧洪濤對(duì)森林火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)行探討[5]；鄒全程、閆平等對(duì)我國(guó)森林火情視頻測(cè)體系建設(shè)進(jìn)行了研究[6]。本文綜合林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能、在林火監(jiān)測(cè)中的地位、優(yōu)缺點(diǎn)等相關(guān)因子，重點(diǎn)論述林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，為林火監(jiān)控體系構(gòu)建提供依據(jù)。

1 林火監(jiān)控研究現(xiàn)狀

林火監(jiān)控根據(jù)空間層次可分為4個(gè)層次：地面巡護(hù)、近地面監(jiān)控、航空巡查、衛(wèi)星探測(cè)。這四個(gè)層次的林火監(jiān)控措施有機(jī)結(jié)合形成了林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，準(zhǔn)確探測(cè)起火地點(diǎn)，確定火的大小、動(dòng)向，監(jiān)測(cè)林火發(fā)生發(fā)展的全部過(guò)程。

4個(gè)層次的林火監(jiān)控措施優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，如表1所示。

2 林火視頻監(jiān)控內(nèi)涵及功能

2.1 林火視頻監(jiān)控內(nèi)涵

視頻監(jiān)控系統(tǒng)目的是進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)的智能監(jiān)控技術(shù)?，F(xiàn)階段，林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于可見(jiàn)光和熱成像，進(jìn)行24小時(shí)不間斷的林火監(jiān)測(cè)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法的缺陷、盲點(diǎn)，能夠在各種天氣條件下進(jìn)行森林火情監(jiān)控和報(bào)警。森林火災(zāi)監(jiān)控作為發(fā)現(xiàn)林火和傳遞林火信息的措施和手段，是控制和撲滅森林火災(zāi)的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)已逐步將林火視頻監(jiān)控結(jié)合到林火管理中，實(shí)現(xiàn)人力資源利用最大化，森林火災(zāi)撲救及時(shí)化，人員指揮調(diào)度精準(zhǔn)化，對(duì)現(xiàn)階段的森林火災(zāi)預(yù)防與撲救具有重要意義。

2.2 林火視頻監(jiān)控的特點(diǎn)

林火視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火工作中發(fā)揮著舉足輕重的作用。其主要功能簡(jiǎn)要概述如下。

1）大范圍監(jiān)測(cè)。將智能火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)安裝在森林制高點(diǎn),視野寬、無(wú)障礙、監(jiān)測(cè)面大。及時(shí)發(fā)現(xiàn)、撲滅林區(qū)的初發(fā)火情，消除火災(zāi)隱患，實(shí)現(xiàn)“打早”。

2）全天候監(jiān)測(cè)。智能火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)全天候工作，24小時(shí)對(duì)林內(nèi)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保障林內(nèi)防火工作，指揮中心通過(guò)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)的畫(huà)面指揮調(diào)度救火,最大限度地減小火災(zāi)造成的損失。

3）實(shí)時(shí)進(jìn)行傳輸圖像。實(shí)時(shí)將林內(nèi)情況傳輸?shù)缴址阑鸨O(jiān)控指揮中心，森林防火管理中心能及時(shí)監(jiān)測(cè)、有效地反應(yīng)。將林區(qū)火情實(shí)況、林火的整個(gè)發(fā)生、發(fā)展直到消滅的過(guò)程記錄下來(lái)，供之后林火損失統(tǒng)計(jì)、制訂林火預(yù)防和治理策略時(shí)使用。

4）太陽(yáng)能供電。林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)需要電力來(lái)提供動(dòng)力，林區(qū)自然條件惡劣，地形復(fù)雜。智能火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)利用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)供電，保障監(jiān)控前端設(shè)備的24小時(shí)不間斷用電需求。

5）避雷。視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端設(shè)備的接地和避雷設(shè)施至關(guān)重要，所有設(shè)備的接地電阻均≤10歐姆[8]，都安裝在避雷針的保護(hù)范圍內(nèi)，且根據(jù)當(dāng)?shù)亓謪^(qū)的具體情況進(jìn)行避雷裝置的設(shè)計(jì)和安裝。

6）前端設(shè)備工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)前端設(shè)備地處深山,維護(hù)不便。智能火災(zāi)識(shí)別系統(tǒng)大大提高了對(duì)林區(qū)內(nèi)火情的發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處置的效率,減少了系統(tǒng)維護(hù)工作的強(qiáng)度和費(fèi)用，降低了地面巡護(hù)工作人員的工作強(qiáng)度和壓力。

3 林火視頻監(jiān)控的發(fā)展概況

我國(guó)林火視頻監(jiān)控主要有三種：可見(jiàn)光視頻監(jiān)控系統(tǒng)、熱紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于可見(jiàn)光和熱紅外的智能火災(zāi)雙監(jiān)系統(tǒng)。

3.1 可見(jiàn)光視頻監(jiān)控系統(tǒng)

可見(jiàn)光視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，具有較高對(duì)比度和分辨率，能及時(shí)提供準(zhǔn)確的火點(diǎn)信息、跟蹤火災(zāi)動(dòng)態(tài)傳播信息，還可以幫助計(jì)算火燒跡地，評(píng)估自然災(zāi)害的影響等，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)控制被測(cè)森林區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，能初步滿足火災(zāi)監(jiān)測(cè)的要求。但當(dāng)其他高溫物體向攝像頭移動(dòng)或從視野外移入時(shí)，容易對(duì)其造成干擾[9]。可見(jiàn)光傳感器易受光照度和煙霧等因素的干擾，不能在夜間工作，在光照度不佳條件下，圖像成像質(zhì)量差，不具有全天候工作的能力。

3.2 熱紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)

熱紅外視頻監(jiān)控通過(guò)物體表面的溫度分布對(duì)林區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于著火點(diǎn)溫度遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度，因此，可以通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)紅外圖像來(lái)監(jiān)測(cè)高溫目標(biāo)，輸出報(bào)警信息給云臺(tái)，并確定屏幕上的超高溫區(qū)域[10]?？捎糜谝归g林區(qū)監(jiān)控，紅外熱成像儀可以快速有效地探測(cè)到隱火，并精確定位和評(píng)估火災(zāi)程度，找到著火點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)早知道、早預(yù)防和早撲滅。但熱紅外圖像是灰度圖像,圖像分辨率低；圖像對(duì)比度低、視覺(jué)效果模糊，外部環(huán)境帶來(lái)的噪聲干擾使熱紅外圖像的質(zhì)量降低，在復(fù)雜條件下獲取準(zhǔn)確的地表溫度數(shù)據(jù)較難。

3.3 智能火災(zāi)雙監(jiān)系統(tǒng)

智能火災(zāi)雙監(jiān)系統(tǒng)同時(shí)利用可見(jiàn)光和熱紅外視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn)。熱紅外監(jiān)控系統(tǒng)不依賴于外部光線，具有全天候特點(diǎn)，可見(jiàn)光圖像可以清晰判斷林火發(fā)展情況。該系統(tǒng)可以有效查找火源并及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警功能，熱成像監(jiān)測(cè)到高溫目標(biāo)，同時(shí)可見(jiàn)光攝像機(jī)監(jiān)測(cè)到火源時(shí)及時(shí)報(bào)警。智能火災(zāi)雙監(jiān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了林火監(jiān)測(cè)全天候作戰(zhàn)要求，傳送直觀、真實(shí)、有效的視頻圖像，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)火情，實(shí)時(shí)報(bào)警，做到火情早發(fā)現(xiàn)，早撲救，有隱患早發(fā)現(xiàn)，早消除。

森林火災(zāi)突發(fā)性高、持續(xù)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助困難，威脅國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。我國(guó)森林防火工作的方針是預(yù)防為主，積極消滅。森林防火工作應(yīng)打防結(jié)合、預(yù)防和監(jiān)控?fù)渚炔⒅?。必須建立健全預(yù)警應(yīng)急機(jī)制，做到森林防火工作早投入、早發(fā)現(xiàn)、早報(bào)告、早撲救?；诹只鹨曨l監(jiān)控系統(tǒng)具有多項(xiàng)監(jiān)控措施優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)缺陷，對(duì)林火進(jìn)行有效監(jiān)控。將視頻監(jiān)控應(yīng)用到林業(yè)防火工作中來(lái)，將有效促進(jìn)并推動(dòng)林業(yè)持續(xù)、快速和健康發(fā)展，進(jìn)一步提高森林火災(zāi)的預(yù)防和撲救能力，減少森林火災(zāi)，推動(dòng)林火管理工作實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、科學(xué)化。