智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火監(jiān)控中的應用

   智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控為基礎，與一般的網(wǎng)絡化視頻監(jiān)控相比，它是一種更高端的視頻監(jiān)控智能化的應用。智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)無人值守不間斷工作，自動對視頻圖像信息進行分析判斷；及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內的異常煙霧和火災苗頭，以最快、最佳的方式進行告警和提供有用信息；能有效的協(xié)助消防人員處理火災危機，并最大限度的降低誤報和漏報現(xiàn)象；同時還可查看現(xiàn)場實時圖像，根據(jù)直觀的畫面直接指揮調度救火。

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)的應用場合比較廣泛，下面以北京智安邦科技有限公司研發(fā)的智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹該系統(tǒng)在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的應用。

    森林防火監(jiān)控現(xiàn)狀

    森林火災是世界性的林業(yè)重要災害之一，年年都有一定數(shù)量的發(fā)生，造成森林資源的重大損失和全球性的環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性、短時間內能造成巨大損失。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，撲救是否及時，決策是否得當，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準確合理，決策措施是否得當。

    視頻監(jiān)控和無線技術正在廣泛應用社會的各個領域，現(xiàn)在森林防火也開始實現(xiàn)數(shù)字化和網(wǎng)絡化管理。目前，國內許多省市林業(yè)部門正開始建立基于無線遠程視頻監(jiān)控的森林防火監(jiān)控系統(tǒng)�，F(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由一個數(shù)字網(wǎng)絡遠程監(jiān)控系統(tǒng)組成，包括一個監(jiān)控管理指揮中心和多個遠程監(jiān)控點，使用無線網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)，可以把重點林區(qū)的實時圖像傳回監(jiān)控管理中心。這種視頻監(jiān)控系統(tǒng)雖比傳統(tǒng)的瞭望臺人工觀察的方式有很大進步，但仍存在一些固有因素的限制，如人作為監(jiān)控者自身在生理上的弱點，視頻監(jiān)控設備在功能和性能上的局限性等。這些限制因素使各類視頻監(jiān)控系統(tǒng)均或多或少的存在報警信息沒及時發(fā)現(xiàn)、精度差、報警響應時間長、錄像數(shù)據(jù)分析困難等缺陷，從而導致整個系統(tǒng)在預警安全性和實用性的降低。智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)可比較好的克服了現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，下面對該系統(tǒng)進行介紹。

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)

    系統(tǒng)構成
    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)主要由智能圖像處理器和攝像機等組成的前端設備、網(wǎng)絡傳輸、監(jiān)控中心組成。 

    前端設備
    攝像機作為一種視頻圖像傳感器，用于采集監(jiān)控現(xiàn)場的視頻圖像信息，然后傳送到智能圖像處理器。根據(jù)不同的應用場合以及對監(jiān)控性能的不同需求，可選擇相應性能的攝像機、相機鏡頭。

    智能圖像處理器是智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)的核心，采用北京智安邦科技研發(fā)的SmartTrack模塊。SmartTrack模塊是由微處理器、存儲器以及其它外設等組成圖像處理單元，依據(jù)煙火的視頻圖像特征，利用各種圖像處理技術對數(shù)字化處理視頻信號進行圖像處理和分析、判斷，實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域的煙火檢測。SmartTrack模塊提供遠程參數(shù)設置功能，用戶可以根據(jù)應用場合對檢測參數(shù)（如最小檢測范圍、檢測區(qū)域、告警級別）進行遠程設置，方便靈活。

    根據(jù)應用場合不同，可以選擇安裝防塵罩、萬向云臺、太陽能電源等前端輔助設備。

    網(wǎng)絡傳輸
    系統(tǒng)傳輸部分是連接前端設備與中心控制系統(tǒng)的中間通信部分。傳輸方式有：無線傳輸如衛(wèi)星通訊方式、GPRS/CDMA1X通訊方式、無線擴頻數(shù)字實時圖像傳輸方式、遠程微波圖像傳輸方式；有線傳輸包括光纖、DDN專線、專用同軸電纜、公眾電話網(wǎng)(ADSL),以及常用計算機網(wǎng)絡線路。針對應用場合的不同以及成本預算的考慮，可以選擇上述中比較適宜的傳輸方式。

    監(jiān)控中心
    監(jiān)控中心由監(jiān)控中心服務器、顯示終端、軟件平臺構成，可實現(xiàn)前端視頻的瀏覽、控制，告警顯示、告警處理、設備自檢、相關系統(tǒng)聯(lián)動等功能。軟件平臺為北京智安邦科技公司設計開發(fā)的客戶端軟件包。

    系統(tǒng)功能

    1、自動煙火識別
    智能圖像處理器能夠利用煙火識別算法自動檢測出監(jiān)控區(qū)域內出現(xiàn)的火情，并將檢測結果通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控中心。
    
    2、實時視頻監(jiān)控
    系統(tǒng)實現(xiàn)了對監(jiān)控區(qū)域的實時視頻監(jiān)控，在監(jiān)控中心的顯示終端上能夠顯示前端實時場景。

    3、云臺控制
    智能圖像處理器可以控制云臺進行360旋轉，對監(jiān)控區(qū)域進行多角度監(jiān)控。

    4、視頻錄像
    系統(tǒng)管理員可以按照需求指定錄像通道的幀率、編碼質量、錄像空間大小、錄像觸發(fā)方式，系統(tǒng)能自動管理磁盤空間，執(zhí)行錄像任務。

    5、語音對講
    前端和監(jiān)控中心具有語音對講功能。前端的智能圖象處理單元可提供音頻接口，用戶在前端能方便地呼叫監(jiān)控中心，中心端可做語音廣播。

    6、日志信息
    前端智能圖像處理器產(chǎn)生的運行日志可以保存在設備的存儲設備中，也可以發(fā)送到監(jiān)控中心服務器中。監(jiān)控中心服務器上實時顯示日志信息，按配置要求給出告警。用戶可以按輸入的條件來查詢日志的歷史記錄和視頻錄像。

    7、擴展功能和系統(tǒng)集成 
    在智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)設計中充分考慮了模塊化和靈活性。監(jiān)控中心和前端通信、監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫管理都有軟件開發(fā)包，監(jiān)控中心服務器也能做到定制開發(fā)集成其它廠商的設備或者擴展系統(tǒng)業(yè)務功能。集成商可以將前端設備集成到他們的系統(tǒng)中。

    在森林防火監(jiān)控中的應用設計

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)采用模塊化的組成方式，因而可以方便的按照不同的應用場合進行相應的應用方案設計。根據(jù)森林防火監(jiān)控應用場合的特點，智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火監(jiān)控中的應用設計如下圖所示。

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火監(jiān)控中的應用設計

    系統(tǒng)組成和特點：

    前端設備：

    攝像機要選擇高清晰、低照度的彩色相機，為便于提高夜間觀察能力，設置選用星光級低照度攝像機及遠紅外攝像機。通常一個CCD攝像機要兼顧數(shù)百平方公里范圍的區(qū)域，所以必須用高倍數(shù)的望遠鏡頭、萬向云臺，具體參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場的具體環(huán)境來選用。

    SmartTrack模塊作為智能圖像處理模塊檢測參數(shù)可在遠程進行配置，使用方便靈活。

    考慮到大多數(shù)林區(qū)沒有供電設備，前端設備需采用太陽能方式進行供電。

    網(wǎng)絡傳輸：

    綜合考慮各種網(wǎng)絡傳輸方式的優(yōu)缺點，對于缺乏通訊設施的林區(qū)，前端設備和監(jiān)控中心之間的通訊采用遠距離微波通訊方式。

    林火監(jiān)控中心：

    林火監(jiān)控中心由中心服務器、顯示終端、軟件平臺構成，可向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像。目前，以地理信息技術為平臺的林火預報系統(tǒng)、林火輔助決策系統(tǒng)在森林防火信息系統(tǒng)中得到應用�？膳c地理信息系統(tǒng)的開發(fā)單位進行合作，在監(jiān)控中心的服務器上擴展林火預報系統(tǒng)、林火輔助決策系統(tǒng)，為林火預防和撲救提供了全面的技術支持。林火預測預報系統(tǒng)有助于控制林火的發(fā)生, 提高林火管理水平, 保護森林資源。林火輔助決策系統(tǒng)可以根據(jù)著火點的地名和地形，確定火場位置，了解火場及周邊地區(qū)的可燃物、居民區(qū)、重點保護對象、撲火隊的分布等情況,，提供最佳的撲火方案。

    系統(tǒng)特點：
    
    林火自動識別系統(tǒng)，實現(xiàn)火情自動報警
    林火火點定位
    可實現(xiàn)遠程圖像實時圖傳輸和控制，通過前端設備實時掌握現(xiàn)場情況
    監(jiān)控軟件界面友好，人機交互方便,操作簡單
    可實現(xiàn)林木生長、植被覆蓋等森林地理信息輔助調查
    系統(tǒng)具有可擴展性、升級功能，適合森林防火防護監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求

    結束語

    目前，為了增強對森林火險的預測、預報以及對林火的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)能力，提高對森林火災事件的快速反應、組織指揮調度能力，有效地防止、減少森林火災的發(fā)生，國內各地林業(yè)部門都在積極地評估及應用新技術。將智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)與以地理信息系統(tǒng)為平臺的林火預測、預報系統(tǒng)以及輔助決策系統(tǒng)相結合的森林防火信息系統(tǒng)方案無疑具有比較廣闊的應用前景。