智能视频监控系统在森林防火上的应用

熊继康

摘要：指出了智能视频监控系统融合了GIS技术、GPS技术等信息技术，并有效结合了林业管理知识及林火防治经验，能够实现林业防火办信息的流转、林火安全的实时管理以及森林气候的监测及数据更新，在林火灾后评估方面具有诸多显著性优势，使林业防火业务走向智能化、数字化和可视化的发展道路。详细探讨了智能林火视频监控系统，介绍了其工作方式，专门针对智能视频监控系统的具体构成及各部分功能进行了深入细致地分析。

关键词：森林防火；智能视频监控系统；工作方式；功能

中图分类号：S7

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）21016003

1智能林火视频监控系统的工作方式

各个前端采集站都有独立的地址编码，其坐标与地理信息系统中位置对应一致，前端林火视频监控系统借助于配备的高精度转台采集获得其监控范围内的视频图像，然后将图像传送到烟火识别引擎，并由其实时监控录像内容，这样如果真的出现火情，能够及时将数据回传至业务服务器，并由其传送到相应地指控客户端，客户端产生报警信息。工作人员可操作客户端软件查看有关林火图片或者火情视频录像，并对前方转台进行有效控制，对火点现场进行实时监控。一旦用户对火点信息进行确认，就会将数据转发到GIS系统，GIS系统一旦接收到高精度转台回传的数据，就能计算出火点位置信息，在GIS地图上进行标注。此外，也能及时启动后台发布平台，将火情通报给防火领导和相关人员，并为扑火队伍提供最优的路径、通往现场的道路及通行能力，同时也根据火情的蔓延情况提供设置防火隔离带的位置及阻火方案，还有赶赴火场的时间。整个林火视频监控系统构成如图1所示。

2智能林火视频监控系统构成及各部分功能

2.1视频采集系统

2.1.1高精度转台

（1）程控变速巡航，实现快速定位。转台能够借助于伺服控制系统实现任意速度和方向的控制，能够实现超低速运行，这样在进行远景观察时，能够保证画面的清晰性。慢启动和快转动的可程控变速运动方式，能够实现高速巡航，并及时定位，实时提取火情信息。

（2）定位精度高。定位精度的高低将直接影响扑火的最佳路径、扑火的及时性，可能会造成火势控制难度的增加，而该系统采用的是高精度垂直与水平轴系，加上精度较高的测角设备，使定位精度高达0.0038度，从而实现火情的早发现、早扑救。

（3）温控系统能够适应高低温环境。无论是炎炎夏日，还是严寒冬季，前端监控设备均能实现正常运行，其内配备的温控系统能够有效抵御酷暑严寒。

（4）3D精确定位，及时查看火情。如果需要小视角观察物体，只需用鼠标框选所需观察的物体，自左上向右下地顺序拖动鼠标即可实现。同时从右下向左上框选观察物体，就能实现大视场角观察。同时能够确保图像变换的清晰性，支持矢量操作，也能够实现三维定位，操作性更强，用户体验度也更高。

2.1.2红外热成像系统

红外热像仪采用的是红热外成像技术进行测量，能够在完全无光黑暗的夜晚和烟云笼罩的恶劣环境保持对前方森林火情的清晰观察。再经过电信号处理以及光电转换等手段，把目标物的温度分布图像转变成视频图像，其内部配备有一种能够准确探测与感知极微小温差的传感器，并将温差图像转变成视频图像实时展现在工作人员面前。目前，在林火防火监测系统中，红外热成像技术能够使森林火灾监测更加及时准确，使得森林防火监测技术发展和应用领域得到进一步拓展，从而保障森林安全。

2.1.3可見光成像系统

（1）光学透雾，能够适应雨雾天气的监测需要。透雾功能能够通过改变透过镜头的光的波长实现可见光与近红外光的相互切换，带有透雾功能的镜头能够在雾天或夜间低照度的环境下实现正常监视，能够实现24 h全天候监控。

（2）图像清晰，能够展示画面细节。系统配备的逐行扫描CMOS图像传感器的像素高达200万像素，能够达到1920×1080的高清图像画质，优于传统的CCD模拟摄像机，真正做到了高清监控。

（3）林区专用图像调教和优化。系统内具有的智能调节模式，能够根据光线环境的不同对摄像机的光圈、降噪以及增益等参数进行适应性调整，确保所呈现的画面效果最佳。

（4）色彩还原逼真。系统配备的视频采集压缩芯片，在图像色彩的高保真、系统降噪、色彩处理等方面都有技术性优势，从而能够做到对云、雾和烟的准确区分。

2.2烟火识别系统

（1）该系统采用嵌入式设计部署于转台内部，能够采集获得高清原始视频图像，能够对烟、火的颜色、轮廓、纹理以及静态和动态特征等因素进行准确分析，再结合电子稳像技术和自适应运动补偿技术等，能够快速准确地识别出烟、火。

（2）该系统的前置与嵌入式结构设计具有很高的集成度和识别准确率，能够确保不丢失数据、不延误时间，并及时准确地对疑似火情进行辨别，有效避免了烟火智能识别的误报和错报。

（3）智能烟火识别算法融合了图像处理技术、多光谱融合技术和模式识别等多项技术，具有较强的抗干扰能力和视频处理能力，对于突发火情能够保证有比较高的搜索效果。该系统能够满足对各判别阀值的灵活设置，可适应多种季节和环境的需要，只需将对比度控制在5%以上，就能准确识别2×2像素的火目标和7×7像素的烟目标，同时这种算法能够适应边巡航、边检测以及边报警的工作模式，能够以最快速度发现监控区域内存在的火情。

2.3基站安防系统

视频监控基站安防系统采用多重物理隔离入侵监测、多重报警联动机制以及可见光实时入侵监测等方式，并与森林突发火情预警系统平台进行有机整合，确保了森林视频监控基站的安全运营。

（1）多重物理隔离入侵监测。通过在塔上入口处布设带有感应装置的防盗门，其内置感应装置能够有效针对防盗门所处的状态进行监控，比如非法关闭或开启。endprint

（2）可见光实时入侵监测。在塔上入口处架设监控摄像机，启动摄像机的实时路录制功能，并进行录像远程存储，从而对塔下所有入口信息状态进行实时监控，也能根据指令信息实现转动和调焦的功能。

（3）多重报警联动流程。当基站的防盗门遭到破坏或者人员非法闯入，这时基站内部的安防感应装置就会将报警信息发送到服务器端，服务器一旦接收到报警信息，就会根据预定的安全策略加以执行。

2.4地理信息系统

2.4.1GIS基础平台

能够适应大多数计算机平台和指挥中心的计算机环境，国产三维GIS平台能够在全三维状态下进行浏览和编辑，支持离线使用，拥有手机端和PC端两种版本。

2.4.2地图数据

能够满足各种公有和私有数据源的加载需求，不仅包括高德、百度影像、腾讯以及路网等公有数据资源，同时还包括私有影像、林班、隔离带、防火公路以及瞭望塔等专业数据图层，支持不同缩放级别的分级显示，能够在三维视图下完成点、线、面等图层的编辑工作。

2.4.3数据同步

定制基础数据接入接口，能够满足省级GIS系统数据接口协议，能够实时接收各县GIS系统上传的更新数据，并支持将接收的县级数据同步到省级地理信息系统中去。

2.4.4地图操作

该系统能够在全三维视图的环境下进行面積测量、距离测量、高差测量、坐标转换以及高清出图等各种地图工具。

2.4.5预警监测

能够将多个报警源实时汇集到同一值班界面，并提供列表显示以及声音提醒等功能，实现列表与地图之间的相互联动。通过列表选择能够锁定到三维地图进行查看，并可提供查看区域的卫星热点、人工巡护、视频监控等信息。

2.4.6扑火指挥

能够在三维地图上进行实时标绘，主要对闪动的火点、双线隔离带、带有箭头的火险以及各类扑救队伍标示等的标绘。用于标绘的各类符号能够满足图片和视频的加载需要，即便是在离线状态下，同样支持标绘操作。

3结语

传统的人工巡护和瞭望塔监视效率太低，而航空巡护因经营成本过高，尚不具备全面推广的经济实力，相比较而言，林火视频监控技术发展可谓是突飞猛进，日渐成熟，效果也比较明显。在这种情况下，视频监控系统已经逐渐成为森林防火监控发展的必然趋势，是前端一体化、监控网络化以及视频数字化的有力体现，能够对林区实现全面覆盖，这样能够实时监控森林火情，及时准确地开展森林火灾扑救工作，尽可能地降低火灾带来的损失。

参考文献：

[1]王为民.智能视频监控系统在森林防火上的应用[J].中国农资，2014（12）.

[2]闫杨.森林防火远程智能视频监控系统的设计与实现[D].哈尔滨：黑龙江大学，2015.

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