摘 要：本文以青島黃島森林防火一例實際需求為導(dǎo)線，淺析森林防火監(jiān)控的總體設(shè)計原則、系統(tǒng)架構(gòu)，重點闡述了前端感知系統(tǒng)的設(shè)計方案，最后總結(jié)電信鐵塔在森林防火中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：森林防火;電信鐵塔;前端感知系統(tǒng)

1? 電信鐵塔森林監(jiān)控意義

該項目以黃島現(xiàn)有遠(yuǎn)程森林監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完善大珠山山系、藏馬山山系、鐵镢山等山系森林防火監(jiān)控體系，逐步實現(xiàn)區(qū)內(nèi)公益林區(qū)全覆蓋，實現(xiàn)夜視監(jiān)控、森林火災(zāi)無人值守報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控24小時不間斷逐圈掃描，落實“早發(fā)現(xiàn)、早出動、早撲滅”的森林防火“三早”戰(zhàn)略思想，力爭把森林火災(zāi)撲滅在萌芽階段。

2? 系統(tǒng)架構(gòu)

森林防火監(jiān)控項目總體上按照層次劃分原則分為：感知層、傳輸層、應(yīng)用層三個層次，同時建設(shè)安全管理和運維管理體系，參照國家、省、市要求建設(shè)一個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

感知層：通過租用通信運營商鐵塔，建設(shè)紅外熱成+高清可見光透霧攝像機、室外數(shù)字云臺。通過有線、無線傳輸途徑接入通信運營商傳輸網(wǎng)絡(luò)。

傳輸層：充分利用現(xiàn)在通信運營商傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)感知層數(shù)據(jù)、信令與后端平臺的交互。

應(yīng)用層：森林防火監(jiān)控平臺部署七大功能模塊，實現(xiàn)全天候森林監(jiān)控、視頻管理、火情報警、森林氣象數(shù)據(jù)采集、違法行為取證、錄像管理、應(yīng)急指揮、工作人員調(diào)度和考核等功能。系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：

3 前端感知系統(tǒng)設(shè)計

前端系統(tǒng)是由前端視頻采集定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、防雷接地系統(tǒng)、前端設(shè)備防盜監(jiān)控系統(tǒng)等組成。

3.1? 前端視頻采集定位系統(tǒng)要求

前端火險監(jiān)測功能通過高清透霧攝像機以及紅外熱成像儀對電信基站周邊數(shù)公里范圍內(nèi)林區(qū)進行視頻監(jiān)控以及圖像采集，根據(jù)監(jiān)控點位與覆蓋目標(biāo)距離不同設(shè)備鏡頭類型可分為2類，第一類覆蓋距離1-3公里，第二類覆蓋距離3-6公里;并要求前端設(shè)備在其監(jiān)測范圍內(nèi)可偵測到2*2米木質(zhì)火源;通過前端數(shù)字云臺的方位角配合系統(tǒng)高精度GIS地理信息，系統(tǒng)能迅速定位火情的精確位置，實現(xiàn)火情的初期識別。

3.2? 傳輸方式選擇

森林防火智能檢測基站一般都位于野外，需要通過傳輸鏈路將前端視頻圖像以及各種信號傳回監(jiān)控中心，針對野外監(jiān)控傳輸鏈路的選擇，目前主要使用2種方式。

無線傳輸網(wǎng)絡(luò)：主要由無線網(wǎng)橋構(gòu)成的無線傳輸，此種建設(shè)方式主要適用于有線網(wǎng)絡(luò)不可達或者新建有線網(wǎng)絡(luò)成本過高情況下采用。租用通信運營商光纖資源：此種建設(shè)方式適用于前端點位租用通信運營商鐵塔或新建森林防火鐵塔距離通信運營商有線資源點位置較近時采用。

3.3? 前端防盜系統(tǒng)

前端設(shè)備應(yīng)具備一定的防盜能力，可采用在鐵塔平臺森林防火監(jiān)測攝像機旁安裝小型視頻看護攝像機、區(qū)域闖入報警裝置對其實時監(jiān)測實現(xiàn)自我看護、實時報警。其利用全球定位系統(tǒng)24小時全天候監(jiān)測設(shè)備所在位置，當(dāng)前端設(shè)備遭到非法移動時GPS防盜系統(tǒng)能及時發(fā)出被盜信號和精確經(jīng)緯度信息，通過發(fā)送短信息方式和互聯(lián)網(wǎng)方式通知，這樣就能實時知道設(shè)備所在位置，進行有效的抓捕，并能保持6小時以上的續(xù)航能力用來防盜追蹤。

3.4? 前端設(shè)備防雷要求

森林防火前端監(jiān)測設(shè)備多安裝于山頂之上，而山頂又是雷電多發(fā)生地區(qū)，為了保障森林防火系統(tǒng)設(shè)備安全穩(wěn)定的工作，對整套系統(tǒng)進行行之有效的防過電壓設(shè)計是必不可少的。

對于野外的森林防火監(jiān)測基站，森林防火監(jiān)測基站防雷接地系統(tǒng)包含2個部分，第一部分為：基站鐵塔的防雷接地，第二部分為：前端監(jiān)測設(shè)備的防雷接地， 按照防雷接地的國家標(biāo)準(zhǔn)：基站鐵塔防雷接地小于10Ω，防火前端監(jiān)控設(shè)備的防雷接地小于4Ω。

3.4.1? 靜電感應(yīng)雷、直擊雷的防護

直擊雷破壞力強大、概率較低，靜電感應(yīng)雷和直擊雷類似，但破壞力減弱了很多，同時發(fā)生概率提高了很多，鑒于其破壞性均從最高的金屬體導(dǎo)入，在保護設(shè)備免受直擊雷方面，基站防雷一般采用引雷器（避雷針）、引下線、接地體網(wǎng)組成?；痉览卓芍苯永f運營商鐵塔原有基站防雷系統(tǒng)，但注意前端監(jiān)測設(shè)備必須位于運營商鐵塔避雷針45°避雷夾角內(nèi)。

3.4.2? 電磁感應(yīng)雷的防護

電磁感應(yīng)雷一般采用避雷器組合的方案實現(xiàn)，這是在建筑領(lǐng)域經(jīng)受住時間、雷擊檢驗的合理方案，混入供電鏈路的感應(yīng)雷，一般有數(shù)千伏到數(shù)萬伏不等，通常在其入口處配置一套防雷避雷設(shè)施。

前端監(jiān)測設(shè)備防雷接地主要包括：電源防雷器、信號防雷器等、小于4歐姆接地系統(tǒng)。

3.5? 前端設(shè)備引電、接地要求

3.5.1? 前端設(shè)備引電要求

本期前端設(shè)備均采用交流220V供電方式，引電位置均從運營商機房內(nèi)壁掛交流配電箱引接，具體占用端子位置由運營商指定，占用端子大小為16A。

3.5.2? 前端設(shè)備接地要求

接地子系統(tǒng)是防雷子系統(tǒng)正常工作，起到引流、泄雷作用的前提條件和基礎(chǔ)，一套合理的接地能有效地防止、降低雷電造成的損害。

雖然高山環(huán)境土壤稀薄、導(dǎo)電性差、沙石眾多，但合理的選擇接地點，先進的施工經(jīng)驗依然可以獲得較低的接地電阻;

1.盡可能避開裸漏的巖石，因為相當(dāng)一部分裸露巖石之所以沒有森林覆蓋，是歷史上經(jīng)常遭受雷擊的緣故。

2.盡可能選擇土壤相對肥厚的地段，或者土壤較為濕潤的區(qū)域。

3.采用石墨接地體。

4.施工嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范。

3.6? 前端室外防護性

監(jiān)控攝像機由于長期工作在室外，風(fēng)吹日曬對攝像機的損害極大，為了保證前端設(shè)備工作的穩(wěn)定性以及后期維護的便捷性，前端設(shè)備需滿足以下要求：

1.為提高前端視頻采集系統(tǒng)穩(wěn)定性，所有攝像機供電電壓統(tǒng)一AC24V，（市電AC220V轉(zhuǎn)AC24V），相對于直流供電，交流供電更適合于室外長距離應(yīng)用，壓降較小，不易受到雷擊?？紤]到部分點位電壓不穩(wěn)定，所有攝像機須滿足±10%電壓范圍變化。

2.系統(tǒng)前端基站在一般安裝在野外，在野外惡劣的自然環(huán)境為保證基站24小時全天候的正常運行，野外大型防護罩是實現(xiàn)智能監(jiān)控的重要保障，大型防護罩具備除濕、加溫、雨刮，風(fēng)扇功能、滿足全天候運行、滿足IP66防護等級，同時護罩需具備遮陽措施，在大多數(shù)的情況下可以保證設(shè)備在烈日下，成像不會泛白，長時間曝曬下，傳感器不會損壞。

3.攝像機需支持寬溫工作，考慮到青島的全年氣溫變化較大，要求槍機工作溫度滿足-25℃-60℃的范圍。

4結(jié)語

森林防火前端感知系統(tǒng)的建設(shè)充分利舊已有的電信鐵塔及電信傳輸資源，可大幅降低建設(shè)成本，縮短建設(shè)工期，對于增強森林防火體系建設(shè)、保護森林資源、保障人民生命財產(chǎn)安全以及促進經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展，意義深遠(yuǎn)而重大。

參考文獻：

[1] 王源軍，森林防火的研究[J]，農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2016年（04）.

[2] 于文東，森林防火指揮管理平臺總體建設(shè)方案[J]，，中國安防，2014（09）.

作者簡介：

陳方亮，中級工程師，主要從事信息化工程、數(shù)據(jù)通信、無線通信設(shè)計工作.