安防视频监控产品如何在森林防火中发挥作用
How does tranditional CCTV mornitoring products play a role in forest fire prevention
尹雪辉
常州明景智能科技
摘要：如何结合传统视频监控打造一套高效、实用的现代化林业综合管理系统。系统涵盖火情检测、火情预警机制、GIS地图救援推演与会商、灾后统计、林区管理等几部分组成。
一、前言
随着国土林业覆盖面积的逐年增加，森林防火已经成为一项重要的科学课题。传统林业防火主要靠人工加有限的视频监控技术，但是随着国民经济技术的发展，以及林业近几年推行的退耕还林政策逐步见效，传统的森林防火方式已经不能满足林业防火管理的现代化、科学化要求。视频安防监控本身通过直观的视频做为技防的重要组成部分，通过智能化技术处理后在森林防火中可以发挥更大的作用。
二、传统安防视频监控在森林防火应用中的缺陷
2.1、只能简单的做为图像监控，无法满足林业部门的现代化管理和作业；
2.2、只能靠人工在图像上巡视，有盲区，人工图像巡视会存在视觉疲劳，势必会在某些区域形成盲点；
2.3、无法实现有效的森林防火统一指挥调度。
三、森林防火实际需要什么样的视频监控设备
做为安防视频监控如何在新形势下满足森林防火要求？这也是业内目前比较关心的课题。下面以常州明景的森林防火系统为案列做一下讲解。
3.1、高清化视频采集
图3.1
图3.1采用200万像素或更高标准的图像画质，细节更清晰，覆盖画面更宽，是传统D1图像的4倍；通过高品的画质为后面的智能分析和烟火检测做了一个基础的铺垫。
3.2、数字化控制云台
图3.2
森林防火云台要具备如下特点：
3.2.1、低功耗：一般来讲林区供电相对比较困难，所以综合考虑云台供电既能适合风光互补发电的要求，又要符合市电常规供电的要求；
3.2.2、稳定性：林区的地理环境都比较复杂，安装和维护都相对比较困难，产品的稳定性和可维护性非常重要；
3.2.3、掉电自锁：涡轮蜗杆传动技术，在待机情况下能锁定云台，提高抗风性，降低抖动性；
3.2.4、雨刷和恒温系统：北方秋冬天气干燥，灰尘较多，除尘系统非常重要；
3.2.5、数字化：数字化可以回传云台坐标信息，这样在后端可以根据回传数据提炼出火点位置信息。
3.3、可见光烟火检测
图3.3
可见光烟火检测的优点在于直观性好，可以非常直接的看到火或烟，分析算法采用形态识别和背景分离识别。
3.3、可见光的图像增强功能
图像增强 图像未增强
图3.4
根据图3.3图片可以直观的看出两幅图像的差别，一幅是采用图像增强功能的，图像轮廓比较清晰；另一幅是未打开图像增强的图像，因为雾气画面比较模糊。考虑有些林区常年会有雾气，所以摄像机一定要增加透雾功能。
四、森林防火智能化预警机制和林业现代化管理平台的实现和探讨
突破传统视频监控只看图像的瓶颈，近年来很多业内专家和技术人员尝试把热成像测温和可见光智能化分析结合起来引入森林防火行业来，做为比较专业的火情预警。下面以明景智能科技的森林防火解决方案为例剖析下其系统架构原理：
4.1、火情检测
图4.1.1
其原理如图4.1.1：
热像仪根据自身的测温特点，采用相对温差检测算法，提取背景温度与事件温度之间的差值，当这个值达到一定程度时（温差大于60摄氏度以上）就认为是火情。其优势是弥补了传统热像仪测温由于受天气影响带来的误测误报。
无测试火点 测试烟头
图4.1.2
4.1.1、差值测温原理
图4.1.3
图4.1.3 ，采用绝对测温，正常情况下热像仪可测得图4.1.3 1中背景温度是40度，燃火后火的温度达到120度，如果如4.1.3 2中产生雨雾等遮挡物会造成热像仪实际测温偏离，变成背景温度20度，火点的温度是100度，产生错误的值。
图4.1.4
图4.1.4，采用差值测温，有图可以看出不管环境如何变化，背景温度与火点温度的差值是不变的，所以采集到的信息是准确的。
4.1.2、根据热像仪产生的警情会迅速联动到可见光摄像机，通过可见光摄像机对现场的直观图像摄取，并智能化分析，对火情进行二次的定位和判断。
热像仪与可见光的联动
图4.1.5
可见光的烟火识别分析
图4.1.6
4.2、火点位置信息定位和GIS地图体现
通过两次判断后确认是火情，这时系统会自动发出警情预告，可通过智能手机APP、大屏、声光电等形式。最重要的是通过GIS地图首先弹出火点图像，然后自动测绘出火点的坐标位置信息。
图4.1.7
火情推送到GIS地图后，要做的事情有这么几部分：
1）、火点位置坐标信息：测量获取着火点的具体位置信息；
2）、火场气象信息：根据气象测量数据判断火势发展趋势，并圈定火势发展半径，为后期扑火生成可靠的依据；
4.3、扑火救援会商机制
图4.1.8
有火点火势的定位后，在GIS地图上展现的是如何扑火救灾会商机制。主要表现如下几点：
通过数据库在GIS地图上获取火点周边信息，包括河流、消防设施、文物保护等并生成扑火路线信息；
通过数据库在GIS地图上获取救援物质储备、救援调度等信息；
通过单兵系统获取前端人员定位信息，获取巡视人员实时位置，根据巡视人员推送的前端采集数据获取现场第一手信息，从而生成救援信息。
根据以上信息，相关领导进行推演救援方式、方法，从而获取最佳的救援方式，及时扑灭火情。
4.4、灾后评估机制
图4.1.9
灾后评估机制对于灾区的恢复起着非常重要的数据依据，比如灾区原有的文物设施、树木种类都会在数据库内有所备份，通过这套系统实现原有数据的建模统计，科学恢复。
4.5、林区现代办公系统
图4.1.10
林区智能办公管理系统，主要考虑林场适应现代化管理需要，根据实际情况扩展出来的应用。
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