前言
随着造林事业的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，防火工作是首要任务。森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，年年都有一定数量的发生，造成森林资源的重大损失和全球性的环境污染。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。为此国内外都在为预防、减少和控制森林火灾而努力。为了早日实现森林防火工作的规范化、科学化、信息化，贯彻“预防为主，积极扑救的方针”，真正做到早发现，早解决。森林防火视频监控系统是由林区监控管理指挥中心系统、传输系统、摄像机和镜头系统、云台控制系统、电源系统和铁塔组成。林区监控管理指挥中心系统是整个系统的图像显示、图像录像控制中心，远程控制功能，向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。林区监控管理指挥中心系统还具有向上级林业局和省林业厅接口的功能。
一、需求分析
1、监控点的选择，首先摄像机应安装在森林制高点，要求视野宽、无障碍、监控面大，尽量少设监控点，并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林面积最大，如无法回避有死角，可增加监控点。
2、监控点要全天候工作，这就需要选择摄像机时应选用红外敏感型彩色转黑白摄像机；镜头应选用日夜两用型镜头，并且3KM外能看清人物活动；云台要求选用具有数字回显的室外一体化云台，为了减少远距离图像的抖动，摄像机的安装也要确保牢固稳定。
3、由于森林防火监控自身的特点，传输方式不可能全部采用有线或光缆。因此应考虑无线网络结合有线网络的方式，无线传输方式施工方便，图像实时传输、清晰，并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同，其功率的大小可以按要求配制。
4、风光互补供电系统是森林防火监控系统重点，它的性能优劣将直接决定森林防火监控前端系统的成败。首先，要选择专业的风光互补公司的产品，其次，供电系统能保证在阴雨天，能给每一个监控点的前端所有设备提供72小时的电力。
5、森林防火监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性，忽视了避雷与接地将会给用户带来巨大的的损失，避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内，接地电阻不大于10欧姆。
6、由于整个监控前端设备地处深山，维护极为不便，所以中心要是能随时掌握前端设备的工作状态，对维护将起到重要的指导分析作用，一方面降低了整个系统维护工作的强度和费用，另一方面也保护了用户的利益。
二、系统功能
1、监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像；
2、所有视频图像进行全程录像存储，并可以对以往的历史图像进行查询和回放。
3、野外采用重载数字回显云台，具有实时回显位置信息功能；同时配备电动长焦距镜头和低照度高清晰摄像机；可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台和镜头；
4、通过设置的监测点,实现整个有林面积的监视范围达到95%以上；
5、系统安全性高，采用人员身份认证、访问控制功能和审核功能等方式保证系统安全可靠；
6、查询简便性：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；
7、光纤结合微波传输模式，降低系统成本，避免有线传输带来的具大施工难度，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；
8、防盗报警，在监控点装置红外探头，有盗窃入侵时监控中心告警，保护用户投资，或将损失降低；
9、火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，由GIS系统确认火点位置，通过短信平台发布报警信息；
10、GIS管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能；
11、火灾定位功能：利用前端采集系统中的数字回显云台，在地理信息系统里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息系统一旦接收到特定编码的数字云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能。同时，系统具备实现人工定位功能；
12、辅助决策功能：GIS信息系统提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息；
13、电源系统:电源供给在全天候的环境下,保证系统不间断供电；
14、防雷接地系统:系统要有安全的防雷接地保障措施,确保系统能够安全运行
三、总体结构拓扑图
3.1 方案说明
1、森林防火监控系统整体系统设计为数字接入方式的全数字型。如图所示，前端是高清数字监控设备，借助光纤或无线传输系统，通过监控专网接入（三级监控中心），三级中心通过交换机，连接GIS服务器、林火报警服务器、监控服务器、会议电视系统。进入三级监控中心的数字视频信号由三级平台统一管理、存储、显示。同时数字图像上传给监控平台和一级监控平台。
2、前端设备（无线方案）
前端由采集定位系统、无线网桥、传输天线、设备防盗监控系统、避雷接地系统、智能太阳能供电系统等组成：
3.2 三级监控中心
三级监控中心的功能主要有三个：第一，将辖区内所有监控点的信号汇集，进行本地监控；第二，设置网络录像服务器，做好录像监控工作；第三，处理报警服务器的报警信号，进行紧急的报警联动监控。
三级监控中心区域内的监控点和报警点原则上直接接入二级指挥中心，支持二级监控中心内相关部门的实时监控，重要图像可由二级指挥中心调用，需要再次录像的在二级监控中心录像。报警信息在二级指挥中心进行复核，再按预案转发相关部门人员。
3.3 二级监控中心
二级监控指挥中心可以对所有系统监控完成高效正确的控制；通过多级权限管理赋予下辖各个职能部门和作战单位有效的监控和指挥手段；接收三级监控中心报警与监控信息；制定专家预案系统，方便接警员根据预案系统快速指挥；提供各种功能扩展接口，以适应系统不断发展的需求；具有数据管理功能，对用户管理，对前端设备日志管理，对用户权限进行管理，对接入的所有设备进行管理；可实现系统时钟同步功能，让系统内各子系统服务器时间一致，以利于录像资料的查询和跨子系统间的资料比对。
3.4 一级监控中心
一级监控中心是整个监控预警系统的最高级指挥调度系统，拥有一级和二级监控中心所有功能。可以根据三级监控中心的报警信息，采取更全面的指挥调度处理方案。
3.5 电子地图与警视联动功能
与报警系统相结合，可以实现电子地图与警视联动功能，将全市林区的电子地图分三个层次制作到系统管理主服务器中，可采用双屏观看，也可显示到电视墙上；平时显示第一层地图，第一层为辖区的完整地图，上面标有可以被激活的具有明显标志的摄像机图标；点击摄像机标志可以打开本摄像机周围小范围的详细实际地图（第二层地图），同时该摄像机的标志会闪动；再一次点击闪动图标，就可以显示摄像机的实时图像，可以是部分地图和小的活动画面（三层地图），也可以完成全屏图像显示，并可以通过鼠标控制云台和镜头的动作。
3.6 电子地图服务器
在森林防火监控系统中，摄像机数量众多，节点众多，而且覆盖区域广泛，如果仅仅靠集中管理控制模块或者是其他监控终端来浏览视频图像资源和控制前端设备，是不利于发挥森林防火监控系统的网络化、数字化、简单化的基本理念的，只有通过完善的后端管理平台和操作平台快速查询和定位图像资源才能及时的对所有摄像机覆盖的区域进行监视，及早发现可疑现象，事发时也能及时切换到现场。因此针对大型网络视频监控系统而开发的报警电子地图模块解决了上述难题，它通过GIS电子地图载入，将前端摄像机，乃至前端报警探测器等在电子地图上进行标注，通过点击电子地图上的点位标注图标调用该点的视频图像，而且还可报警系统集成到一起也可实现前端探测器报警点提示，并且能够自动联动附近关联的摄像机的图像在电子地图上进行现实显示；且摄像机本身具备的移动侦测功能也可向中心电子地图服务器进行联动提示。在高清网络视频监控系统中，通过这些方式在配合前端高清摄像机的清晰图像可以快速定位某一个点位的摄像机，当发生可疑行为后可自动切换该点位的摄像机进行图像显示，而且由于采用的高清摄像机，可以对被监视区域进行清晰的监控和录像存储，杜绝传统网络视频的监控系统的预览还可能看得清楚，但回放却经常让人头疼的尴尬局面。电子地图服务器一般采用PC服务器配置就可以完成了。
四、网络传输系统
整个系统采用全网络化、全数字化架构模式，前段采用的高清网络摄像机在满足高质量画质的前提下最小码流可控制在2Mbps左右。这对于200万像素的高清网络摄像机来说已经是一个非常优秀的传输码流，满足了远距离无线微波传输的要求。前鍴摄像机通过RJ45 10/100M自适应网口与前端无线AP连接，然后在通过天线与后端汇聚天线建立连接，并把数据传输到中心。遇到不可视或者距离太远的时候可增设中继天线。由于每个无线AP汇聚带宽是有限制的一般有效带宽在通常状态下在20Mbps左右，因此每个汇聚AP可接入的前端无线监控点位可接入8个。但在实际的应用中考虑到各种天气和传输距离的影响，实际的带宽有所浮动，因此在实际应用时请详加分析。
五、前端供电系统设计
风光互补发电系统
森林防火监控多使用于深山老林，为这些监控设备提供电源需要建设很长的电力线路，成本造价高周期长严重影响系统的实施周期，并且本身对森林也是一种危害。所以在很多情况下，对前端设备的供电就成了森林防火中的重要考虑部分。在本方案中，结合太阳能和风能发电的优点，对前端设备供电。设备的总功率为100W，需要在阴雨天气里连续三天可不间断的供电。
风光互补发电系统由风力发电机组、太阳能板、风光互补控制器、泄荷器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，供电系统各部分容量的合理配置对保证供电系统的可靠性非常重要。为了满足广大用户的用电要求，为用户提供可靠的电力。因此需要认真分析用户的用电负荷特征以及用户所处区域的风能资源及太阳能资源状况，针对不同用户配置不同的设备。
本套设备的保护和控制系统是一种全新保护与控制理念，包括过充、过放、过载、过温、短路、反接；对风力发电机实行强风自动限速；对输出实行多路控制；对负载增加节电控制等等，使保护和控制动作十分安全可靠与稳定。
六、网络视频集中管理平台设计
对于网络视频监控来说，与模拟视频监控系统一样，后端的处理方式至关重要，由于到后端的信号已经全部是网络数字视频信号，处理起来非常灵活，我公司的全网络视频集中监控管理平台针对大中型网络视频监控设计，采用模块化、平台化架构，适应各种功能需求和平台扩展。下表是各个部分的主体设备和软件模块组成，软件模块可根据不同规模和功能需求进行灵活配置，有些软件模块可部署在同一台硬件服务器上来完成相应服务功能。
功能：
状态监测
视频调用
远程配置
自动校时
日志管理
语音对讲
七、多级联网系统设计
森林防火管理部门为了对各个林区监控系统进行统一调度，需要能够进行远程访问；由于每个林区的监控系统都采用的是全数字架构，因此要实现远程网络传输时很轻松地事，最关键的还是在网络接入的带宽。目前远程网络接入有几种方式，一是互联网ADSL、E1专线、专用光纤通道等。不管是传统D1还是本系统采用的高清视频监控的码流都不合适在ADSL网络架构上传输，因为ADSL的上下行带宽是非对称的。所以只有采用专线或者是光线通道的方式来将各个子系统的监控视频信号向上级传输。
八、系统功能介绍
H.264视频压缩技术
硬件滤波技术
多码流网络传输技术
智能实时码流技术
多种协议支持
流媒体视频转发和协议转换技术
多用户核心认证管理技术
模块化架构
界面更具亲和力
系统架构优化
功能改进和增强
其它
九、高清网络视频监控的特点
基于720P，1080P等超百万像素的高清网络数字摄像机的网络视频监控系统的整体优势非常明显，这使得在各行业、各领域的视频监控系统工程中变得实实在在，而且所带来的视觉震撼和强大功能是传统网络视频监控系统无法比拟的，本系统主题部分采用了高清720P高清网络摄像机，其余才采用的全数字化的处理设备，整个系统的设计理念具备高度的前瞻性，为将来的扩展和升级提供了良好的基础。下面我们将主要从整个系统的技术特点、平台优势、以及实际的应用优势来阐述整个网络视频监控系统比传统的模拟监控所具备的一些优点和特色。