陳濤
目錄:天津智易時代科技發(fā)展有限公司>>其他>> 森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
一、背景介紹
據(jù)2005年森林資源評估,2005年森林面積39.52億公頃,占陸地面積的30.3%,人均森林面積0.62公頃,單位面積蓄積110立方米,有史以來森林已減少了一半,且森林從1990年到2000年每年消失的森林近千萬公頃。而我國的森林資源更是匱乏,國土面積960萬平方公里,約占世界總量的7%,人口13億,約占世界總量的22%,而森林面積僅占世界的4.6%。我國森林總面積15894.1萬公頃,林木總蓄積量不足世界總量的3%,森林蓄積量為112.7億立方米,森林覆蓋率為16.55%,排*142位,人均森林面積0.128公頃,只有世界平均水平的1/5,排世界120位,人均森林蓄積量9.048立方米,只有世界平均水平的1/8。
森林資源如此匱乏,卻往往由于人為因素或自然因素的影響,而飽受森林火災(zāi)的致命侵害,大火能在很短的時間內(nèi),燒毀大面積的森林和大量的林副產(chǎn)品,破壞林分結(jié)構(gòu)和生態(tài)平衡,造成環(huán)境污染,氣候失調(diào),水土流失,河流淤塞,洪水泛濫或水源枯竭......所以,森林防火是一項艱巨的、不容忽視的任務(wù)。
森林火災(zāi)具有突發(fā)性,隨機性,破壞時間短,撲滅困難大等特點,因此一旦有火警發(fā)生,就必須以極快的速度采取撲救措施,所以,是否是火災(zāi)還在萌芽狀態(tài)時就立即撲滅它就顯得尤為重要。而撲救是否及時則取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時,火情分析是否準確合理,決策措施是否得當(dāng),為此國內(nèi)外都在為預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)而努力。
為了有效控制森林火災(zāi),提高火情預(yù)警準確率,降低勞動等成本以及外界因素帶來的影響,有必要利用技術(shù),建立高科技的森林防火指揮中心。
本方案提供了一種對森林環(huán)境、火情監(jiān)測的解決方案。通過遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)可以對森林顆粒物、風(fēng)速、溫濕度以及預(yù)警防火等級進行實時有效的監(jiān)測管理。項目的全面實施,可將全國大部分重點林區(qū)建立一套完善的森林防火體系,真正實現(xiàn)有效宣傳、提前預(yù)警、精確定位、科學(xué)調(diào)度、及時處理,zui大限度的減少林火損失。
(1)地面巡護
地面巡護,主要任務(wù)是宣傳群眾,控制人為火源,檢查深入瞭望臺觀測的死角。對來往人員及車輛,野外生產(chǎn)和生活用火進行檢查和監(jiān)督。存在的不足是巡護面積小、視野狹窄、確定著火位置時,常因地形地勢崎嶇、森林茂密而出現(xiàn)較大誤差;在交通不便、人煙稀少的偏遠山區(qū),無法進行地面巡護,需用各種交通工具費用及人員工資費用,只能用視頻監(jiān)測方法來彌補。
(2)瞭望臺監(jiān)測
瞭望臺監(jiān)測,是通過瞭望臺來觀測林火的發(fā)生,確定火災(zāi)發(fā)生的地點,報告火情,它的優(yōu)點是覆蓋面較大、效果較好。存在的不足是無生活條件的偏遠林區(qū)不能設(shè)瞭望臺;它的觀察效果受地形地勢的限制,覆蓋面小,有死角和空白,觀察不到,對煙霧濃重的較大面積的火場、余火及地下火無法觀察;雷電天氣無法上塔觀察;瞭望是一種依靠瞭望員的經(jīng)驗來觀測的方法,準確率低,誤差大。另外瞭望員人身安全受雷電、野生動物、森林腦炎等的威脅。
(3)高空巡護
高空巡護,是利用巡護飛機進行林火的探測。它的優(yōu)點是巡護視野寬、機動性大、速度快同時對火場周圍及火勢發(fā)展能做到全面觀察,可及時采取有效措施。但也存在著不足:夜間、大風(fēng)天氣、陰天能見度較低時難以起飛,同時巡視受航線、時間的限制,而且觀察范圍小,只能一天一次對某一林區(qū)進行觀察,如錯過觀察時機,當(dāng)日的森林火災(zāi)也觀察不到,容易釀成大災(zāi),固定飛行費用2000元/小時,成本高,租用飛機費用昂貴,飛行費用嚴重不足,這就需要用定點視頻監(jiān)測來彌補其不足。
(4)衛(wèi)星遙感
衛(wèi)星遙感,利用極軌氣象衛(wèi)星、陸地資源衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星探測林火。能夠發(fā)現(xiàn)熱點,監(jiān)測火場蔓延的情況、及時提供火場信息,用遙感手段制作森林火險預(yù)報,用衛(wèi)星數(shù)字資料估算過火面積。它探測范圍廣、搜集數(shù)據(jù)快、能得到連續(xù)性資料,反映火的動態(tài)變化,而且收集資料不受地形條件的影響,影像真切。存在的不足:NOAA-AVHRR準確率低,需要地面花費大量的人力、物力、財力進行核實,尤其是交通不便的地方,火情核實十分重要。當(dāng)熱點達到3個像素時,火已基本成災(zāi)。
這些監(jiān)測方式都存在一些問題,所以需要尋求一種更高效、更智能的監(jiān)測方式,更好的完善森林防火工程。
《安全防范工程技術(shù)規(guī)范》(GB50348-2004)
《安全防范系統(tǒng)驗收規(guī)則》(GA308-2001)
《中華人民共和國公共安全法》
《視頻安防監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求》(GA/T367-01)
《報警圖像信號有線傳輸裝置》(GB/T6677-96)
《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》(GA/T74-94)
《安全防范工程程序與要求》(GA/T75-94)
《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》(BGJ232.90.92)
《無線局域網(wǎng)標(biāo)準》IEEE802.11
《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB 50057-94
《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB5025-2001
《中華人民共和國森林法》
《中華人民共和國環(huán)境保護法》
《森林防火條例》
《森林重點火險區(qū)綜合治理工程項目建設(shè)標(biāo)準》
《森林資源非空間數(shù)據(jù)》DF01-1110
《林業(yè)數(shù)字矢量基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準》DF01-1311
《林業(yè)政策法規(guī)數(shù)據(jù)標(biāo)準》DF01-1410
《林業(yè)文獻資料數(shù)據(jù)標(biāo)準》DF01-1430
《全國森林防火“十五”計劃及2015年規(guī)劃》 2001年12月
號)
系統(tǒng)架構(gòu)
我國現(xiàn)階段的森林火災(zāi)防范大多采取人工、紙媒的宣傳教育和傳統(tǒng)的防火指揮手段(由森林防火指揮部安排護林員或其它人員對重點時段、重點區(qū)域野外火源進行人工巡查和管理、日常工作防范以護林員進入林區(qū)巡護為主、建立滅火撲救隊等措施),一直未建立科學(xué)的森林防火指揮中心,與日益繁重的防火任務(wù)和火災(zāi)日趨增多的形勢不相適應(yīng),常常因為防撲火手段落后而處于被動應(yīng)付的局面,大大增加了火災(zāi)的損失。
為了適應(yīng)市場經(jīng)濟條件下森林防火撲火工作的需要,采用新的現(xiàn)代化的林火管理技術(shù),提高組織指揮決策水平,確保發(fā)生火情后,能迅速報警,科學(xué)調(diào)度指揮,zui快撲滅,zui大限度地減少林火損失的“森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)”就應(yīng)運而生了。
森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)是天津智易時代科技發(fā)展有限公司為有效預(yù)防森林火災(zāi)自助研發(fā)的集硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)于一體的高科技聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以森林防火軟件平臺為核心,在指揮中心就能夠?qū)崿F(xiàn)對各個林區(qū)防火監(jiān)控系統(tǒng)的*管理。
前端視頻監(jiān)控點設(shè)定在林區(qū)的制高點,通過傳輸網(wǎng)絡(luò)與指揮中心網(wǎng)絡(luò)點對點聯(lián)接。在監(jiān)測到有火災(zāi)信號時,系統(tǒng)會及時將前端實時畫面?zhèn)鬟f到主站指揮中心。設(shè)備實現(xiàn)*一體化,除了可以實現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控以外,還可以測風(fēng)速、顆粒物、溫濕度、預(yù)警防火等級等環(huán)境數(shù)據(jù)。該監(jiān)控系統(tǒng)主要由警示終端、監(jiān)控終端、視頻采集終端、數(shù)據(jù)監(jiān)測及傳輸、服務(wù)器、監(jiān)控管理軟件、PC端、手機客戶端等組成。
通過系統(tǒng)建設(shè),本系統(tǒng)具有以下主要功能:
1.人員、車輛經(jīng)過時觸發(fā)語音偵測系統(tǒng),發(fā)出語音及紅、藍、黃、白四色智能警燈警示,且每個季節(jié)自動定時交換語音播報內(nèi)容;
2.監(jiān)控指揮屏幕墻可以實時顯示前端采集點的圖像,圖像中同時包括相關(guān)數(shù)字信息如坐標(biāo)、時間等;
3.每個站點支持的4G高清視頻采集、錄音、高清夜視攝錄一體機具備自動水平掃描、自動巡航、360度螺旋掃描、夜間模式掃描等多種掃描模式,通過現(xiàn)有設(shè)置的監(jiān)測點,實現(xiàn)整個林區(qū)監(jiān)視范圍的全覆蓋;
4.所有視頻圖像進行全程錄像存儲,并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放;
5.預(yù)裝電腦桌面、手持終端軟件實現(xiàn)了遠程、實時監(jiān)控,數(shù)據(jù)可實時無線傳輸至指揮中心統(tǒng)一平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)省、市、縣級聯(lián)網(wǎng);
6.采用林火精確定位技術(shù),具有預(yù)置位、運行軌跡編輯、實時回顯位置信息功能;
7.火情識別報警:當(dāng)監(jiān)控攝像機撲捉到林火時,系統(tǒng)具有的火情識別功能,可及時告警并聯(lián)動報警錄像,提醒值班人員察看顯示畫面,及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置;
8.監(jiān)測參數(shù):支持環(huán)境監(jiān)測PM2.5、PM10、風(fēng)速、溫度、濕度和預(yù)警防火等級,當(dāng)測得數(shù)據(jù)符合林火特征時,系統(tǒng)發(fā)生報警,及時讓防火值班人員掌握林區(qū)火災(zāi)隱患,及時制定災(zāi)害撲救方案,做到及時發(fā)現(xiàn)、及時救護,使火災(zāi)隱患消亡在萌芽狀態(tài);
9.系統(tǒng)安全性高,采用人員身份認證、訪問控制功能和審核功能等方式對不同的角色設(shè)置相應(yīng)權(quán)限,保證系統(tǒng)安全可靠;
10.查詢:采用時間流設(shè)計,可由時間、日期、前端采集點完成資料檢索;
11. GIS管理系統(tǒng):以電子地圖為基礎(chǔ),實現(xiàn)地圖基本操作功能,通過當(dāng)前火點的位置、風(fēng)速、溫度、濕度等信息動態(tài)推演火災(zāi)蔓延的方向、面積、速度及強度,為撲火指揮提供科學(xué)的決策依據(jù)。實現(xiàn)對森林火災(zāi)的分析預(yù)報,森林防火工作的動態(tài)管理,為防火撲火提供直觀的規(guī)劃和決策支持;
12.輔助決策功能:GIS信息系統(tǒng)提供zui近撲火隊前往火情點zui短路徑以及通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力,提供防火隔離帶的位置及趕赴火場的時間等重要信息。
13.帶GPS定位、防盜系統(tǒng),畫面實時顯示定位坐標(biāo),設(shè)備損壞、被盜時可及時發(fā)送報警至終端;
14.火災(zāi)定位:利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺,在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼,同時將每一個監(jiān)控點的坐標(biāo)直接綁定在電子地圖上,這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù),通過建立特定的位置轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型,實現(xiàn)定位功能。同時,系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能;
15.太陽能供電:輸出功率>100瓦,12V——80AH膠體免維護太陽能儲能電池;
16.內(nèi)置電池,斷電不丟加密數(shù)據(jù),實時時鐘,支持WIFI并具備WIFI熱點數(shù)據(jù)下載功能;
17.防雷接地系統(tǒng):系統(tǒng)擁有安全的防雷接地保障措施,確保系統(tǒng)能夠安全運行;
18.具有良好的抗震、抗沖擊、防塵、防雨和抗高寒等特性,專為野外架設(shè)和高寒環(huán)境設(shè)計;
系統(tǒng)基于對森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警的需求而設(shè)計,技術(shù)特點和優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點:
1、終端配有語音、警示燈、警示牌等多種警示系統(tǒng),使路過的車輛行人提高森林防火安全意識,起到有效的宣傳作用;
2、軟件界面友好,簡潔美觀,操作流程清晰、易學(xué)、易用,且軟件結(jié)構(gòu)清晰,登錄時隨用戶權(quán)限自動分配操作模塊,去除多余菜單,軟件操作即學(xué)即會。在林火發(fā)生時,還可演示著火區(qū)域,并根據(jù)動態(tài)信息推演火災(zāi)蔓延趨勢,實時播放火點視頻,動態(tài)生成輔助決策預(yù)案,整個過程圖形化演示,為科學(xué)決策提供直觀依據(jù)。
3、結(jié)合林業(yè)管理的專業(yè)知識和林業(yè)防火的經(jīng)驗,建立林業(yè)防火智能監(jiān)測預(yù)警及應(yīng)急指揮系統(tǒng),從而實現(xiàn)林區(qū)視頻的自動監(jiān)控、煙火準確識別、火點精確定位、火情蔓延趨勢推演、撲救指揮的輔助決策、災(zāi)后評估等多方面功能,建立森林防火的完整業(yè)務(wù)鏈,并針對性地解決用戶的各種個性化需求;
4、監(jiān)測終端系統(tǒng)集成了顆粒物、溫度、濕度、風(fēng)速、防火等級等多個環(huán)境參數(shù),24小時在線連續(xù)監(jiān)測,全天候提供各項數(shù)據(jù),超過報警值或出現(xiàn)火情時能及時告警并聯(lián)動報警錄像,提醒值班人員察看顯示畫面,及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置將火災(zāi)撲滅在萌芽中,以防人工監(jiān)視時出現(xiàn)肉眼疲勞或監(jiān)測不到位等情況的出現(xiàn),避免了漏報的發(fā)生,具有多參數(shù)、實時性、智能化等特性;
5、發(fā)生火情時GIS信息系統(tǒng)不僅提供精確的火情位置,還提供zui近撲火隊前往火情點zui短路徑,通往現(xiàn)場的主要道路和通行能力,防火隔離帶的位置以及趕赴火場的時間等重要信息,使撲火工作得到zui大便利;
6、配備太陽能供電系統(tǒng),不但節(jié)能環(huán)保同時在電源的建設(shè)費用上相比傳統(tǒng)市電方式,更具有性價比的優(yōu)勢,而且無纜式獨立供電,組件靈活、小巧,安裝維護簡單,使用壽命長,供電可靠性高,使系統(tǒng)的選點更加靈活而不用考慮長距離拉電的困難。
森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)平臺主要包括中心管理、存儲管理、存儲、流媒體、報警、網(wǎng)管、云臺代理、客戶端等模塊,還可按需添加設(shè)備接入、智能分析、電視墻等模塊。
支持下列報表方式:日報、周報、月報、季報及年報,報表的生成時間、內(nèi)容、格式和打印時間用戶可以自行輸入并保存在報表中。
支持對報表數(shù)據(jù)導(dǎo)出成EXCEL文件格式進行保存。
森林防火(環(huán)境)監(jiān)測預(yù)警終端設(shè)備主要是以高清夜視攝錄一體機、顆粒物、風(fēng)速、溫濕度等傳感器為核心,同時整合信息地理系統(tǒng)來實現(xiàn)森林防火綜合監(jiān)控,適宜于遠距離大范圍全天候監(jiān)視。
顆粒物傳感器具有顆粒物濃度連續(xù)監(jiān)測、定時采樣以及粉塵濃度超標(biāo)報警等多種功能。儀器內(nèi)置鞘氣保護氣路,防止光學(xué)終端受到污染,配合自校功能,測量穩(wěn)定可靠。
顆粒物傳感器
風(fēng)速傳感器(變送器)采用傳統(tǒng)三分杯氣象風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu),風(fēng)杯選用碳纖維材料,強度高,啟動好,杯體內(nèi)置信號處理單元能根據(jù)用戶需求輸出相應(yīng)風(fēng)速信號,可廣泛應(yīng)用于氣象、海洋、森林、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)交通等領(lǐng)域。
風(fēng)速傳感器
名稱 | 規(guī)格/明細 | |
設(shè)備 | 太陽能電池 | 12V—80AH膠體免維護太陽能儲能電池, 太陽能供電:輸出功率>99.99 |
偵測預(yù)警系統(tǒng) | 智能感應(yīng)距離10m,感應(yīng)角度左右均>160度,向下<30度; 警示語音播報頻響范圍:33HZ—40KHZ;信噪比<80Dba,自動季節(jié)交換語音內(nèi)容,定時交換 | |
高清夜視攝錄一體機 | 支持64G—128GTM卡存儲,可存儲360—720小時循環(huán)錄像; 夜視距離>20米,200萬像素 | |
多功能箱 | 防雨、防塵、防雷、散熱保溫;供電、信號處理、GPRS傳輸; 高碳鋼底材噴涂(防銹),戶外安裝;可定制絲??; | |
顆粒物傳感器 | 檢測原理:光散射原理;分辨率:0.1ug/m3; 粒徑通道:PM2.5、PM10、TSP;檢測范圍:0~40mg/m3; | |
風(fēng)速傳感器 | 風(fēng)速:量程:0~45m/s;分辨率:0.1m/s; 準確度:±0.3m/s;啟動風(fēng)速:≤0.5m/s; | |
大氣溫濕度傳感器 | 溫度:量程:-40~120℃;分辨率:0.1℃;準確度:±0.3℃; | |
濕度:量程:0~99%RH;分辨率:0.1%RH;準確度:±2%RH; |
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)