智慧林业森林防火方案探讨

谢冬梅 宋欣慰

摘要：森林火灾因为具有意外性大、高危险、破坏性强、不确定因素较多等因素，是没处置难度最大，危害最严重的自然灾害之一，发生频繁，对森林资源安全和生态文明建设构成了及大的威胁。依据国家林业局《全国林业信息化“十三五”发展规划》，全面支撑引领林业现代化数字建设，紧贴林业改革发展、森林资源保护等各项事业，推动“互联网+”数字林业建设。基于此，本文主要通过侧重林业信息化管理中的新技术运用和建设中的智慧森林防火系统解决方案进行探讨。

关键词：智慧林业;视频联动系统;森林巡护系统

Abstract：Forest fires are unexpected， destructive， dangerous and uncertain. They are one of the most frequent， difficult to deal with and most harmful natural disasters in various countries and regions. They are the greatest threat to the achievements of ecological civilization construction and the security of forest resources， and even lead to ecological disasters and social crises. According to the "13th Five-Year Development Plan of National Forestry Informatization" issued by the State Forestry Administration， we will fully support and lead the digital construction of forestry modernization， closely follow the forestry reform and development， resource protection， ecological restoration and other undertakings， and vigorously promote the forestry construction of "internet plus". Based on this， this paper mainly discusses the application of new technology in forestry information management and the solution of intelligent forest fire prevention system in construction.

Key words：Wisdom forestry;Video linkage system;Forest patrol system

随着信息技术的应用，信息资源逐步成为智慧林业发展的重要因素，信息技术在发展和应用中，也起到重要的凸显作业[1]。

1 智慧林业森林防火介绍

1.1 森林防火背景

2009～2018年我国森林火灾发生频度整体呈下降趋势，2011年以后我国的森林火灾特征存在一个显著的转折，即由重转轻。2018年我国共发生森林火灾2478起，较2009年降低了6381起，森林火灾次数大幅下降。

1.2 森林防火现状和问题

1.2.1 黑龙江森林资源丰富

森林火灾危险性高、持续时间长、处置难度大，危及人民生命财产严重、森林资源破坏性强，极易引发生态灾难[2]。

1.2.2落后的传统防火指挥手段问题日益突出。

一是林内可燃物多，冬春季节风大物燥，极易引发大的森林火灾。二是森林旅游已成为人们回归自然的一种时尚，野外生产生活用火频繁，火灾隐患增多，管理难度大。三是一些地方农村基层矛盾突出，引发的森林火灾案件增多，故意纵火案时有发生。

2 智慧林业森林防火架构与管理

以利用全新的现代信息技术为核心，搭建一种智慧化发展的长效机制，实现林业高效发展[3]。

2.1 智慧林业森林防火的架构

2.1.1 信号采集

通过高空瞭望系统、一体化云台摄像机、烟温感摄像机、高清球机等采集设备进行信息收集。

2.1.2 数据传输

可利用微波传输、5G无线传输、光纤传输等方式搭建传输平台。

2.1.3 设备供电

采用就近接取市电、风力发电、太阳能供电等多种方式。

2.1.4 数据应用

通过对采集图片等数据的合成，GIS应用等，触发联动报警，及时采用应急、救护手段。同时可以进行智能化分析，在火灾发生之前进行预警。

2.2 智慧林業森林防火系统平台结构

森林防火三级网络视频监控系统支持省、市、县三级联网功能，可以设定权限，上级具有优先控制权限，本级只允许查看辖区内的视频图像。

最高权限：具备权限管理、林火预警管理、MSS管理、云存储管理、镜头控制、流媒体转发、录像管理、视频预览管理、视频分组管理、区块链存储技术、AI视频管理、巡航管理、防火事件管理、气象管理、应急响应管理等功能;

包含本级及区县级权限：包含网络视频监控软件（市级）、森林火情热点反馈及统计系统、护林员信息管理系统、空间基础（矢量）数据、卫星遥感影像、数据处理与入库、三维Web-GIS平台、数据库企业版、森林防火综合管理平台;

具备本地管理权限：可查看辖区内整体的资源状况以及辖区内下各个级别的数据，也可细化到小班级别，各区县根据平台权限，可添加、删除、以及更新辖区内防火资源数据。

2.3 智慧林业森林防火目標和建设步骤

2.3.1 制定标准要求高起点、高标准、高规格、高回报、低投入;

2.3.2 方案论证要求多重验证、样板测试、效果评估;

2.3.3 设备选型要求统一型号、统一标准、设备成熟、服务保障完善;

2.3.4 系统招标要求建设标准、预算分析、产出评估;

2.3.5 分布实施要求阶段验证、管控演练、客户服务;

2.3.6 效果评估要求数据情况、应收占比、社会评估。

2.4 智慧林业森林防火管理架构

以一个中心，三层平台进行搭建，一个中心指林业指挥中心，三层平台为智慧应用平台、智慧林业平台、基础设施平台，来实现更深入的分析和管理，更全面的互联互通，更透彻的感知。

3  智慧林业森林防火解决方案

3.1 智慧林业森林防火面临的问题

3.1.1无法联动

视频监控系统、报警系统、电子地图定位没有形成联动，无法形成报警、视频监控和城市地图定位的联动系统。

3.1.2 缺少多级平台管理

无法实现基层单位使用的基础平台与总部使用的指挥平台联动，形成实时出警和指挥的预案机制，避免恶性事件发生。

3.1.3 基础报警布局不完善

基础监控布局日益完善，但是基础报警触发点布局严重缺乏，没有形成实时报警、实时定位、实时视频联动、实时调度指挥。

3.2 智慧林业森林防火设计理念

3.2.1 业界领先

领先的智慧林业防火安全指挥平台设计理念，基于云计算、物联网、互联网技术，采用模块化架构，进行统一的平台管理[4]。

3.2.2 智慧林业防火安全指挥系统实现

城市级平台和基层平台级联综合管理、防火安全指挥、大数据分析、监控报警联动、智能分析应用、日常管理、值班管理等业务应用[6]。

3.3 智慧林业森林防火子系统

3.3.1火灾紧急报警系统

根据地理位置，设置紧急报警装置，一旦触动紧急报警点，周边摄像机开启联动，进行视频抓拍/录像/实时监控等应用。智慧林业防火安全指挥系统平台可以报警点实时定位联动各子系统进行及时响应。

3.3.2 视频巡检系统

视频巡检系统是新研发的管理功能，源于智慧林业安全防火指挥系统的创新升级。

应用视频监控系统，巡查电子地图上的项目重点目标。远程巡检是通过巡检人员定时、定点在电子地图上的巡逻点位标志，以电子地图为基础应用平台，时时查阅现场视频、图像。

3.3.3报警视频联动监控系统

可通过摄像头监控画面，对监控画面进行截屏，存储临时图像文件，后台服务器自动处理这些临时文件[5]。

也可通过热成像、GPS精确定位发生火情的位置，联动就近气象站分析风速、风向、温湿度等有效数据，为架设隔离带和火情蔓延趋势辅助决策。通过指挥平台综合分析植被信息、水源地、灭火设施设备、人员、道路等情况，为灭火提供支撑。

报警视频监控系统从其结构及日常功能需求综合考虑，完善下述三个方面建设：

①林业基础报警触发点布局建设，如在重要场合安装紧急求助声光报警器等。

②完善报警点视频设备的建设，实现报警视频联动。

③多级平台的建设，实现实时报警，实时出警，实时指挥，多级联动的预案式实时处警方式。

该系统的特点：智慧林业防火安全指挥系统可自动实时调取视频监控的画面或视频录像，实现电子巡查功能;智慧林业防火安全指挥系统也可传达多个指令将，使各个子系统与视频系统进行联动。

3.3.4 森林巡护系统

森林巡护系统的建设可大大提高了护林员日常巡护工作效率，责任区划分，人员实时调度，现场情况实时反馈。

3.3.5 无人机系统

无人机系统是借助无人机搭载高清航拍摄像技术，结合无人机控制软件实现对森林管护区域的自动巡航，自动悬停多角度拍照，并且挂在红外热成像监测传感器，实时对森林管护区域进行全方位的扫描监测，发现潜在火源点，及时锁定隐患并且抓取隐患点的视频画面，同时实时发出隐患报警至指挥中心。同时可实现周边林业资源观测、病虫害观察与其他观察功能。

该系统的特点：通过无人机拍摄建模，三位模型可全面把控全局资源及快速核查林区面积及周长等数据，加强滥砍滥伐的执法管理;客服地理环境的限制，快速抵达火灾现场，在森林灭火，灾害救援方面，最大程度的提升了救援的速度;配合地面管控，形成立体监控网络，全面视角提升巡检的效率以及重点区域的针对性。

3.4 防火信息边缘计算

依托边缘计算，将传统的后台数据处理、计算功能下放在边缘域，在边缘域实现火情预警、火点识别等功能，降低传统模式下后台数据处理压力。

3.4.1 边缘汇聚：气象信息、热成像数据、人流量、车流量等多维度数据在边缘域汇总、存储;

3.4.2 边缘计算：通过设置监控范围、气象数据阈值等规则，识别范围内温湿度、风速、火点识别等;

3.4.3 边缘应用：利用边缘计算处理结果，实现人车流预警、火情告警、火点监测及扑救等应用。

3.5 灾后评估

根据火情发生位置、性质、过火面积统计、经济/环境/生态灾后影响评估形成报告，上报并按时间格式备份存储，及时总结防火工作中的经验，为森林防火平台后续升级提供基础数据支撑。

4  结束语

通过智慧化、信息化技术，可以实现相应的社会效益。

4.1 可及时掌握森林火灾的现场情况、火情动态，预计发展趋势，进行综合分析与评价，为指挥中心提供决策手段和处理方法，提高对突发、应急事件的处理能力。

4.2 监控指挥中心的互联互通，满足防火值班、信息汇总、综合协调指挥调度等森林火灾的应急管理业务需要，具有火灾监控、综合预测预警、信息接报与发布、综合研判、辅助决策、指挥调度、应急保障等[7] 。

4.3 森林防火扑救，应遵循“打早、打小、打了”原则，从源头保障森林资源;可大幅减轻林区防护人员工作强度，进一步提高森林防火工作效率;森林管护工作由单一依靠人员防护向人员和科技防护结合，进一步提高森林管护成效、保证天然林资源安全。

参考文献：

[1] 余茂源.国内智慧林业研究综述，黑龙江省生态工程职业学院学报，2017（30）

[2] 徐毅仁，张嘉龙，王一淋，等. 以大数据为主的智慧林业防火工作建设策略[J].现代农业科技，2020（20）：143-145.

[3] 施云龙. 物联网在智慧林业建设中应用，电子技术与软件工程，2019（13）

[4] 李小春，陈煜文. 智慧林业的概念及在工作中的应用[J].现代园艺，2019（24）：135-136.

[5] 袁向兵.基于视频监控的图像精确识别与分析，数字化用户，2017（26）

[6]黄思明. 聚焦信息现代化实现智慧化林业[J].林业勘察设计，2019（04）：3.

[7] 左家哺.林业发展新模式：智慧林业的评述，湖南生态科学学报，2014（06）

作者简介：谢冬梅（1983-），女，山东昌邑人，大学，助理工程师.从事林业技术研究

通讯作者：宋欣慰（1989-），女，山东德州人，大学，助理工程师.从事林业技术研究