森林防火监控

森林防火监控系统

1.1引言森林火灾是世界性的林业重要灾害，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、灾害发生的随机性的

1.1引言

森林火灾是世界性的林业重要灾害，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

发生的随机性的特点，短时间内能造成巨大损失的特点。

在我国，林业防火一直是林业管理工作的重点和难点，它关系着国家林业安全、环境保护、生态旅游以及人民生

命财产安全等国计民生的方方面面。

重庆市海普软件产业有限公司为满足新时期林业管理信息化建设所遇到的各种需求，适时推出《森林卫士365》

大型数字林业综合管理全面解决方案，客户可根据自身的实际情况扩充和裁剪业务模块，构建符合自身工作体系

的林业管理信息系统。

本系统利用地理信息(GIS)、遥感(GPS)等信息技术、大型集中监控技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的

经验，建立林业防火指挥系统。从而实现各级林业防火办信息的快速流转、森林防火安全的实时管理、森林气候

动态变化的实时监测和数据更新、林业火灾预防、火灾扑救指挥的辅助决策、林业火灾的灾后评估等多方面功能，

实现林业防火业务的数字化、网络化、可视化和智能化，实现信息的规范管理和共享利用。

特别是在森林烟火的智能监测和预警方面，海普公司利用独有的可编程三维精确定位摄像系统和森林烟火智能识

别软件，整合户外远程联网监控系统，可实现林区图像的清晰采集、智能分析、智能预警，有效降低烟火的误报

和漏报，实现目标的精确定位。

本方案侧重于站在用户的角度来分析问题，从系统的需求分析、到系统的设计思想、技术方案综述，再到系统的

构建，都尽量通俗易懂。关于系统所涉及的硬件选型、设备参数及报价，本方案并未涉及，我们将采用附件的方

式一一详述。

1.2森林防火技术一览

德国：FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统

德国投入使用的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统，正常监测半径10公里，安装该系统每套需7.5万欧元，而

在勃兰登堡州安装需要120-130套，约1000万欧元。

美国：护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻

美国利用“大地”卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转，探测地面上的高温地区、浓烟地带以及火灾

遗址。美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测，虽获得了成功，但耗费了巨额资金。

加拿大：加拿大采用卫星巡回监测系统

加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度，当检测出某一林区局部温度上升到150℃～200℃，红外线波

长达3.7微米时，便是火灾前兆，立即测定具体温度，采取措施及时防火.同时，加拿大林区采用多架配备先进

的直升飞机轮流监测森林火灾，飞行费每小时需5000-6000加元。

国外的技术有的虽然可靠，但需要借助高空卫星，且施工太复杂；有的技术方案基础实施投资太大，多达几十万

美元，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。

地面巡护

地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生

产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森

林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员

工资费用，只能用视频监测方法来弥补。

了望台监测

了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果

较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死

角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；了望是

一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等

的威胁。

航空巡护

航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势

发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，

同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的

森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，固定飞行费用2000元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重

不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。

卫星遥感

卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓

延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、

搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。

存在的不足：NOAA-AVHRR准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，

火情核实十分重要。当热点达到3个像素时，火已基本成灾。

1.3系统选型分析

目前，我国森林林区火险监控预警的方式主要有卫星林火监测、人工监测、远程林火视频监测、森林火灾智能远

程监测四种方式。

在卫星监测方面，我国目前建有四个卫星林火监测地面站，分别是国家林业局卫星监测中心、西北卫星监测分中

心、东北卫星监测分中心和西南卫星监测分中心，适用于对我国全境的林火监测，对于较大的森林火灾具有很好

的监测效果，但对于面积较小的火灾以及天空有云雾遮挡等情况则无法监测。

人工监测是最普遍的林火监测方式，我区普遍采用的就是人工监测形式，林区建有林火监测了望塔，监测人员在

了望塔上对周边森林进行观察，发现火情后通过电话、电台等通信方式报告火情。人工监测的不足是监测范围小，

防火人员劳动强度大，不能全天候进行林火监测。

远程林火视频监测是近年来兴起的一种林火监测方式。它主要运用视频监控技术和网络传输技术，通过安装在不

同位置的摄像机将山林的影像信息实时传输到森林防火指挥中心。与卫星林火监测相比，远程林火视频监控监测

具有火情发现速度快、大火小火都可以监测、不受天气因素影响等优势；与人工监测相比，远程林火视频监控监

测具有监测范围广泛等优势。

森林火灾智能远程监测是在第三种方式的基础上发展起来的森林火灾智能监测方式。它主要运用视频监控技术和

网络传输技术，GIS地理信息技术、3S技术、图像智能识别技术等，通过安装在不同位置的大型户外摄像系统将

林区的影像信息实时、清晰地传输到森林防火指挥中心、智能识别软件自动分析处理，一旦发现烟、火等疑似警

情，自动触发报警并联动相关单位。与第三种方式相比，森林火灾智能远程监测具有火情自动识别、响应速度快、

昼夜都可以监测等优势，并能有效降低监控管理人员的劳动强度。

目前XX省各大森林公园的人为活动很频繁，森林防火任务相当繁重，因此开展林火远程的智能监测系统工作相

当适用。

第2章需求分析

2.1问题和形势分析

近几年来随着厄尔尼诺现象的出现，以气温持续偏高为主要特征的全球气候异常状况以及降水量的减少，我区森

林火险的高危期和火灾损失的严重期也呈逐年上升的趋势，森林防火形势十分严峻。

究其原因：

一是由于近几年XX省林业工作开展顺利，林区面积大量增加并且几无大的森林火灾的发生，现在林下植被和枯

枝落叶越来越多，林下可燃物载量逐渐加大，发生森林火灾的机会在不断增加；

二是目前XX省林区森林主要以桉林、松林为主，且多为幼中龄林，森林结构还丰富多样，火灾自控能力低，易

燃性较强；

三是随着XX省经济的发展和人民生活水平的提高，从事林业经营活动显着增多，林区内人员流动频繁，游玩用

火、上坟祭祖等带来了大量的火灾隐患，使火源的管理难度加大；

四是在市场大环境下，动员群众扑火困难不断增加；

五是相对于其他省市和其他行业XX省目前的森林火灾预警扑救综合机制尚未健全，指挥决策信息化能力有待进

一步提高，各区基础设施建设水平不平衡等。

2.2项目建设现状分析

虽然经过多年的森林防火基础建设，我区的森林防火发展中仍然存在一些不容忽视的突出问题。特别是针对

森林防火的具体工作，面临着如何提高火险等级预测、火灾损失评估、火灾日常管理、火灾遥感监测等方面的科

学化和信息化的决策分析水平；在加强防火期间林区的日常检查和管理工作的同时,如何采用先进的现代信息技

术,建立高效、可靠、实用的林火监控监测预警系统；火灾一旦发生,如何能够迅速查明火情,分析火势,科学的制

定灭火方案和调度现场灭火力等。

以上问题的解决都将融合在林火监控监测预警指挥通信系统建设之中，该系统集网络信息、卫星遥感与通信、多

媒体指挥中心、微波通信、视频传输、信息安全、软件开发等多种技术于一体，以更好地为建设绿色XX省这个

总体目标服务。

2.3项目建设条件分析

理位置及自然条件分析

项目建设地点位于XX省辖区内。东经?°?'至?°?'，北纬?°?'至?°?'，地处???，森林总面积???万公顷，处

于南亚热带季风气候带,地带性植被为季风常绿阔叶林,具有物种丰富,结构复杂,森林景观多样等典型特征.XX

省全境地势东南高，西北低，大部分为低丘陵地，间以平缓的台地。

据2005年森林资源二类资源调查统计数据,林业用地面积7hm2,其中,有林地面积为hm2,疏林地hm2,灌木林地

hm2,未成林地hm2,无林地面积hm2,苗圃地面积为hm2.按林种分,生态公益林面积hm2,占林业用地面积的??%,其

生态功能等级Ⅰ类型hm2,占??%;Ⅱ类型??hm2,占??%;Ⅲ类型??hm2,占??%;Ⅳ类型hm2,占??%.

XX省成立??多年来，XX省人民在党中央、国务院、省委、省政府的正确领导下，以邓小平理论和“三个代表”

重要思想为指导，认真落实科学发展观，国民经济和社会发展取得了很大的成就，仅2006年全区GDP生产总值

即达到??亿元，人均GDP达到??美元，各项社会事业取得新进步，人民生活环境质量进一步提升。

林业方面在历届省委、省政府的正确领导下，在全区人民和林业系统干部职工的努力下，XX省林业建设取得了

巨大成就，并且随着以生态风景林、森林公园和自然保护区、湿地及沿海防护林、绿色通道为主的林业生态建设

进程的推进，城市林业建设进入了快速发展阶段。目前XX省林木覆盖率达到??%，人均??m2。在森林火灾方面，

自??年至??年年全区没有发生大的森林火灾和人员伤亡事故，森林火灾受害率为??‰，控制在省控指标??‰以下。

A)?业务功能分析

XX省林火监控监测预警指挥通信系统作为XX省森林防火工作的基础支撑，应满足日常值守和处置森林火灾

突发事件的需要，林火监控监测预警指挥通信的业务分为常态日常工作业务和非常态应急业务。常态业务指没有

发生森林火灾时的日常工作管理业务，主要是预防和应急准备工作，包括防火值班、林火监测与预警、平台建设、

防火预案管理、火险预报、防火报表等；而非常态应急业务则反映了突发森林火灾时的业务，涉及火情的监测、

火灾扑救指挥、火灾的评估与重建等过程，包括突发森林火灾时的应急值班、火情蔓延监测、分析研判、职能辅

助决策、指挥调度、资源保障、火灾评估等业务。

?

XX省林火监控监测预警指挥通信系统业务构成

2.4系统功能需求

1、?关于林火、烟雾、定位

系统监控的林区图像清晰可辩，能够在第一时间智能识别林火。

系统能够精确定位火点位置，并能自动报警。

2、?关于火情推演

能够根据当前火点的位置、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及

强度，为扑火指挥提供科学的决策依据。

3、?关于扑火预案

报警后一旦火情确认，指挥扑救人员可通过大屏幕实时查看现场实时视频，同时能通过系统辅助，结合现场

实际情况，产生一套切实可行的扑火方案，可以联动相关的单位、人员以及扑火物资，得出扑救具体措施和最佳

路线方案的切实可行的预案。

4、?关于灾后评估

林火发生后，系统能对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。甚至能对灾后重建提供辅助决策的数据。

5、?关于GIS地图

二维地图与三维电子地图联动，管理人员可任意切换。地图显示可任意放大缩小，支持鹰眼。

6、?关于专题绘图

林业管理工作人员可通过本系统的GIS地图进行专题绘图，专题遵循国家标准，涉及森林资源、地形地貌、

防火力量、社会资源等几个大类，具体类别以最后提交的需求为准。

7、?关于数据存储

前端设备7×24不间断摄像，在前端的上一级保证最低XX天录像回放。报警图像上传至区县和省市中心备

份存储，区县中心保证最低XX天录像回放，省市中心保证最低XX天录像回放。

管理数据的存储要求安全保密，数据库的配置能满足系统运行。

8、?关于日常办公

林业防火管理工作人员可通过本系统进行日常防火工作的自动化办公，并能根据相应权限对系统信息进行管理和

维护。

2.5环境分析

9、?关于前端设备与自然环境

本工程所处自然环境随季节、昼夜、气候的变化而复杂多变，不同季节、昼夜之间温差变化大，且常伴雨雪，时

有雷雨大风。要求前端设备具有恒温功能，并能有效防雨防雷。

10、?关于供电

本工程所辖范围区域广，野外架线成本高、施工难维护难。希望能提供一种供电方式，能保证前端设备全年

无间断可靠运行。

11、?关于网络

林区所辖区域广，野外架线成本高、施工难维护难。需要提供一套可行的网络方案，能保证基站与监控中心之间，

监控中心与区县监控中心、省市监控中心之间的带宽能保证数据流传输流畅。

12、?关于林区设备防盗

前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，林区的前端设备需要利用现有监控系统设置防盗功能。

2.6建设目标

森林防火联网智能监控系统的建设，是XX市林业局森林防火工作革命升级的重要工作，工程建设应满足以

下几个要求：

1、?投资省：工程建设应充分考虑设备选型的性价比，同时不能牺牲设备和系统的先进性，保证系统在一段时间

内不落伍。

2、?建设快：一旦合同签订，从方案设计、到工程施工都能按期(???)完成。

3、?功能全：系统建设能满足甲方的功能需求。

4、?安全性：系统的设计建设能充分考虑复杂多变的地理和气候因素，防雷技术可靠，防盗方法可行。

5、?稳定性：系统能满足7×24无间断工作，无论是前端设备，还是整个系统，都能稳定运行。

6、?扩展性：系统具有可扩展性，系统具有升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求。

7、?易用性：要求系统的操作简单，界面清晰，流程合乎行业习惯，易学易用，并能提供在线帮助和技术支持。

最好具备一键开机功能。

2.7需求综述

XX省林火监控监测预警指挥通信系统建设是XX省实施“加快??林业发展”战略的重要组成部分；是全面提

升XX省森林防火的现代化管理水平、促进城市林业建设和森林防火信息化建设实现可持续发展和跨越式发展的

积极手段；是加速XX省森林防火宏观决策科学化、监测预警智能化、指挥通信现代化推进XX省经济发展，全面

构建和谐XX省、效益XX省的有效保障。

XX省林火监控监测预警指挥通信系统采用当前先进、成熟的技术，在充分参考我国其他省市森林火灾监控监测

预警以及应急指挥的各种手段下，同时结合XX省的自然情况和市森林防火工作实际情况，以较少的投资，实现

了市森林火灾的自动监控、火险预警、信息通信和应急指挥等，极大地消除森林火灾的监控盲区，大大缩短发现

火灾的时间，并能在必要时为森林火灾的扑救指挥提供强大的通信支持和辅助决策服务，为有效遏制森林火灾的

发生、提高综合防控能力、改善防火基础设施、完善防火信息标准化体系、加大森林防火工作的科技含量打下良

好的基础。

通过认真研究和论证，本项目建设基础条件较好，组织保障有力，建设方案和技术路线可行，建设规模适宜，资

金投入适当，后期运行费用少，生态效益和社会效益巨大。对及时发现火情、传递信息、迅速展开扑救，将森林

火灾降到最低限度，有效控制森林火灾的蔓延和损害，使国家和人民生命财产免受损失具有十分重要的意义和作

用，是促进XX省森林防火事业向现代化、信息化、标准化迈进的有力保证。同时，该系统的建设关系到森林资

源可持续发展，有利于构建和谐XX省、效益XX省以及推动当地经济的稳定和发展。

XX省森林防火智能监测系统，是一套将智能监控、资源管理、应急预案、指挥扑救、灾后评估等功能模块无缝

融合，整合了地理信息(GIS)、大型集中监控技术、智能图像识别技术、无线通讯传输技术的综合性森林防火联

网智能监控系统，它将单一的森林防火系统提升到数字林业的综合管理高度。

第3章系统设计

3.2设计原则

我们在设计方案时以XXXX的实际情况出发，以森林防火监控指挥系统结构配置的合理性、科学性和经济性

为原则，同时严格掌握以下原则进行设计：

1.规范性原则

本系统是一个严谨的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应严格执行各方面的标准与规范，并遵从各项

技术规定，做好系统的标准化设计与施工。各配套设备的性能和技术要求稳定可靠，所有的器材应符合国家标准

和行业规范。

2.先进性原则

无论是软件配置，还是硬件选型，力求做到技术先进，安全可靠防范严密。

3.兼容性原则

即系统设计合理，无论是硬件的匹配，还是系统与特定环境的适应性，都要求有很好的兼容性。硬件方面，

要求将来系统升级时对既有硬件设备能上下兼容，节省投资。

4.前瞻性原则

即系统的设计能充分考虑森林防火监控指挥系统的发展需要，能充分适应科技的快速进步，对系统的扩展性

预留可持续发展的接口和技术空间。

5.易用性原则

系统在设计时能充分考虑林业系统的行业特点和管理人员的操作习惯，运行过程简单易行，人工操作易学易

用，监控管理快捷高效，应急指挥科学可行，灾后评估快速准确。能做到开机即可工作，通电即可运行的程度。

第4章工程概况

4.1项目建设背景

森林是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存的物质基础，是人类的宝贵财富，保护好森林就是保护好人类

自己。

4.2项目建设的必要性

开展XX省林火监控监测预警指挥通信系统建设工作，是保护XX省森林资源的需要，目前XX省辖属的各大

森林公园、自然保护区及林区的植被物种丰富，特有物种很多，群落结构稳定，自然景观优美，其生态及旅游效

应十分明显，必须严防森林火灾的发生。一旦发生，应及时组织扑灭，严禁造成重大损失。为此，建立XX省林

火监控监测预警指挥通信系统势在必行。

4.3多层级多元式联网监控管理平台

本系统的结构设计强化“智能监控”和“远程集中控制”，对烟火及信息流的管理，做到对异常事件处理过

程的实时查看，并能做到如同亲临现场的指挥效果，有利于提高处理林火等森林异常事件的效率。

?

从上图可以看出，本系统是一个多层级二元式的联网监控管理平台，在这个平台的统一管理之下，所有林业局下

属的组织结构、设备（监控设备、报警设备、传输存储设备、外部设备）、主机、系统等所有的被管理对象被整

合为一个有机体，协同一致地高效运行。

处于第1层的XX省林业局监控指挥中心是本次工程的核心，处在第2层的是各地/市/州林业局监控管理中心，

处在第3层的是各区县林业局监控管理中心，处在第4层的是各大型林区或国营林场，而前端基站和相关设备则

可根据不同林区的实际情况进行设置。

注：处于第0层的国家林业避监控指挥中心不属于本次工程的范畴，考虑到未来发展的需要，在第1层预留了向

上扩展的接口。

4.4系统功能

通过系统建设，本系统具有以下主要功能：

1.监控指挥屏幕墙可以实时显示前端采集点的图像。图像中同时包括相关数字信息如坐标,时间等；

2.数字图像可以通过微波通讯和计算机网络实现远程传输；

3.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；

4.采用林火精确定位技术，具有预置位、运行轨迹编辑、实时回显位置信息功能；电动三可变长焦距镜头配备远

程可控滤色片低照度高清晰摄像机；

5.通过现有设置的监测点,实现整个林区监视范围的全覆盖；

6.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；

7.查询：采用时间流设计，可由时间、日期、前端采集点完成资料检索；

8.微波传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接；

9.防盗告警，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；

10.火情识别报警：当监控摄像机扑捉到林火时，系统具有的火情识别功能，可及时告警并联动报警录像，提醒

值班人员察看显示画面，及早发现火情及火点位置；

管理系统：以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态

管理，为防火提供直观的规划和决策支持。

12.火灾定位：利用前端采集系统中的数字云台，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绑定在电子地图上，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。

13.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。

14.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；

15.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；

16.系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理。

第5章技术方案综述

5.1主要业务功能

根据甲方提供的需求，经过分析，我们按照林业管理的工作流程对功能需求作了如下流水形的功能展示，以

方便你更加直观地了解本方案。

?

1、非防火期

信息日常管理：

包括信息录入与查询、报表制作、统计分析、专题制图等。

防火设施规划：

对监控台站的位置进行优化，保证其监测网的监视覆盖范围完整。也可对林区防火设施和扑火队伍进行规划，

合理配置森林防火资源。

林火扑救决策训练：

通过向指挥者提供各种图文资料，使其能针对各种模拟火场制定扑救方案。

2、防火期

防火准备：

接收气象部门的火险天气预报与火险等级预测结果，及时做好防火准备。

防火准备辅助决策：

根据各地区的火险天气预报和火险等级预报，为各地分别提供各自不同的火灾预防措施、火源管理措施、扑

火队伍战备措施等辅助决策意见。

3、林火发生时

林火行为预测：

林火一旦发生，系统可迅速向决策者提供林火区位、蔓延速度、火场扩展趋势、火线强度等重要的火行为数

据。

扑火辅助决策：

根据林火发生地的动态信息，利用本系统的虚拟演示实现对扑火工作的复杂指挥。

4、林火发生后

灾后评估：

林火发生后，可利用本系统对受灾面积、灾害损失做出相对准确的评估。

灾后重建辅助决策：

利用资源管理系统对灾后重建提供辅助决策的依据。

5.2系统特色

1、核心技术、国内领先

海普人凭借自身雄厚的科研实力，以及对高新技术的探索与追求，本系统实现计算机网络技术、海量数据处

理技术、时态空间数据库技术、面向对象的GIS技术、3S结合技术（GIS、GPS、RS）、多媒体技术等有机结合，

使林业管理与防火工作数字化、网络化、可视化和智能化。

2、功能强大、行业特性鲜明

本系统使智能监控、资源管理、指挥扑救、灾后评估等功能模块无缝融合，功能强大。

各种林业专题信息采用林业局发布的标准，使林业系统的相关应用与高新科技完美结合。为林业信息共享提供坚

实的基础。

3、扩展灵活，上下兼容

以管理对象和业务处理为核心，采用多层构架和插件技术，系统具有很高的可维护性和可扩展性。

无论是功能模块的扩充和裁剪，还是应用范围的扩展，本系统优越的开放性、灵活性，可以方便地移植到其它环

境中，在全国林业管理中做到上下兼容。

我们还根据行业发展需要，为生态环境控制、森林病虫害监测、野生动物保护等模块提供扩展空间。

4、稳定运行、安全可靠

超强的抗病毒侵扰能力，系统具有完善的安全保密措施，防止机密资料的丢失和各种越权访问。

高效和快速的数据传输与处理,在海量的矢量数据和影像数据访问上，能达到TB级的处理标准。

较高的可靠性与稳定性，有故障自诊断、自恢复能力。

5、以人为本，易学易用

软件界面友好，简洁美观，操作流程清晰，配备在线帮助、图形和声音支持，系统操作易学、易用。本软件

结构清晰，登录时随用户权限自动分配操作模块，去除多余菜单，软件操作即学即会。

在林火发生时，本软件可演示着火区域，并根据动态信息推演火灾蔓延趋势，实时播放火点视频，动态生成辅助

决策预案，整个过程图形化演示，为科学决策提供直观依据。

5.3用户界面

为了方便用户使用，森林卫士365的所有软件界面均使用图形化界面，操作流程清晰，软件界面美观简洁。

5.4技术简介

从下图我们可以看出，构成本系统的三个核心应用为“智能烟火图像识别”、“烟火定位”“火情蔓延趋势推

演”，本系统无缝整合计算机网络技术、海量数据处理技术、智能图像识别技术、时态空间数据库技术、面向对

象的GIS技术、3S结合技术、多媒体技术等相关技术，使林业管理与防火工作数字化、网络化、可视化和智能

化。

?

理高度提升、森林防火完全解决方案

本系统将智能监控、资源管理、应急预案、指挥扑救、灾后评估等功能模块无缝融合，把单一的森林防火系统提

升到数字林业的综合系统。并根据行业发展需要，为森林资源、生态环境、森林病虫害监测、野生动物保护等模

块提供扩展空间。

系统可以建立防火业务管理模块，实现防火部门网上办公，达到日常工作管理的信息化。

系统包括包括最新信息、文献管理、报表管理、调度值班、规划投资、装备管理、收文管理、信息专递、个人办

公等。充分发挥信息系统的资源优势，建立高质量、高效率的管理信息网络，为领导决策和机关办公提供服务，

实现信息资源化、传输网络化、决策科学化。

GIS(GeographicInformationSystems,地理信息系统)是多种学科交*的产物，它以地理空间为基础，采用地理模

型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

其基本功能是将表格型数据（无论它来自数据库,电子表格文件或直接在程序中输入）转换为地理图形显示，然

后对显示结果浏览，操作和分析。其显示范围可以从洲际地图到非常详细的林区地图，现实对象包括人口，建筑

分布，林区线路以及其他与森林防火相关的内容。

本系统提供三种地图检索方式（按经纬度检索、按地名检索和按图幅号检索），方便地图的管理及查询。用户可

以指定所要检索的图种/图层，查询结果自动调整为适合的比例尺显示。

本系统支持两种地图显示方式，即三维地图和二维地图。

?

无论是二维地图，还是三维地图，都具有基础矢量地图的特性。基础矢量地图的制图符号、热点图的制图符号、

标绘成果图&态势图的制图符号显示及配色方案控制，均参照《中华人民共和国地图符号标准》中对各比例尺地

图的相应规定执行。

本系统利用1：50000地形图进行数字化处理生成电子地图，并依据实际使用情况分层制作。在图层的控制方面，

系统支持图层顺序调度，图层叠放顺序控制，图层的可见性控制（具有放大、缩小、平移、全屏功能）。在地图

右下角配置鹰眼图，可以直观地了解当前屏幕地图的具体位置。

在地理信息系统上，可以对扑救林火进行宏观调控，指挥整个扑火的行动，同时在地图上进行扑火行动标绘，对

火情态势进行跟踪，为火场扑救提供辅助决策。根据不同需要，GIS对数据库资料进行统计分析，生成各类专题

图，实现资源管理信息化。通过地理信息系统，可以在电子地图上数字化显示监测地区林场的归属，林区面积，

种植林种、树径、树高、树龄，方便林区部门领导直观的了解林区概况。

此外，利用地理信息系统，还可以进行火灾发生地形地势分析、缓冲区分析、可视域分析、最短路径分析等。

由于森林防火监控系统安装在林区的山上，山区经常浓雾弥漫，普通的镜头无法达到正常的监控效果。本系统使

用的镜头内置转盘使滤色片中心始终与主光轴保持一致，并且支持远程切换滤色片从而达到透雾成像功能。本系

统采用德国的多栅格透雾成像技术，使用特制多栅格滤光镜头，解决了山区雾大，成像难的问题。

通过动态采集将实时视频信息转换成指定图像后，根据火焰烟雾的行为特征，如颜色、颜色分布、形状、轮廓、

纹理等，利用森林背景图像与火灾、烟雾图像在光谱特征、空间几何特征上的差异，运用图像处理方法和复杂的

识别算法，进行精确的智能图像分析。一旦判断林区图像上具有疑似火点，自动触发报警。

林火精确定位

通过三维目标定位方式，可以精确定位目标的地理位置。

监测到林区出现疑似火情后，根据前端摄像系统的绝对三维（纬度，经度，相对高程），前端摄像系统拍摄该疑

似火情时的相对三维（云台的水平转角，云台的垂直夹角，镜头的焦距），结合GIS地理信息系统，精确测算出

目标的具体位置。

同时，系统具备实现人工定位功能。

云台预置位

林区前端监控设备所处环境各不相同，监控监测的范围千差万别。即便是同一基站监控的区域，地理自然环

境、距离、光线等因素区别较大，视频图像的差别也相当大。

为了使监控范围能覆盖林区，使各区域的视频图像都能达到清晰可辩的水平，我们需要对云台参数进行预设置。

比如，当摄像机水平旋转至某一角度时，需要云台下俯15°，镜头变焦为12X；当摄像机水平旋转至另一角度时，

需要云台下俯20°，镜头变焦为8X。

那我们可以通过后台管理系统对云台运行的相关参数进行预设置，设置好的预置位可以保存在云台解码器上，当

前端设备不间断工作时，就可以按照设置好的参数运行。

注：前端的云台的水平旋转范围可达355°，垂直旋转可达±45°。

根据火险等级预报和火行为分析模型，结合当前火点的位置、风向、温度、湿度、地表温度、植被等信息动

态推演火灾蔓延的方向、面积、速度及强度，操作人员可以将多次标绘的火场态势图按时间顺序排列，有连续播

放功能，在给定动态获取的相关参数后，进行火行为模拟分析，能够模拟未来时间段火场蔓延结果，预测火情发

展态势，为扑火指挥提供科学的决策依据。

防雷包括两大方面：

1、前端监控点防雷；2、监控中心防雷。

地

无线传输系统的功能是连接前端监控点和监控中心，将前端监控点的音视频信号传到监控中心，将监控中心

的控制信号传输给前端监控点，以实现远程管理。

无线传输系统有很多的优点：带宽较高、建设周期短；一次性投资、建设简便、组网灵活、易于维护、管理，设

备可重复利用。

详见

解决了以往因林区野外架线难、维护更难的难题，防止因野外架线，出现断线、打火而诱发新的火情隐患，

本系统将太阳能、风能转换成电能，对UPS蓄电池充电，蓄电池向设备供电，保证前端设备的稳定运行。

采用太阳能、风能组合供电，可以保证前端设备在不同的地理环境和不同气候条件下，也能全天候不间断工作。

为了让林区防火相关部门能在第一时间内得到火情信息，我们通过手机发布平台将火点的相关信息，如经纬度，

地理方位，起火时间等信息以短信的形式放送给林区防火领导，及时组织扑救林火，最大程度减少经济损失。

前端设备置身野外，自然环境随季节、昼夜、气候的变化而复杂多变，海普自行研发的基站控制箱，整合了

前端基站重要的设备，良好的散热功能和加温系统能保证箱体内处于稳定的恒温区，保证前端设备高效稳定运行。

考虑到前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，利用现有的智能识别系统，在基站设计了“周界保护”

功能。

一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系统启动，小型防盗摄像机录像回传至监控中心并实时录像，同时，喇叭现场播

放语音警示。监控中心接收到报警信号后，立即通过语音对讲系统对现场喊话。

第6章系统构建

6.1系统结构设计

本系统从物理环境的组成来说，由XX省林业局监控指挥中心、地/市/州林业局监控指挥中心、区县林业局

监控指挥中心、大型林区监控中心和林区前端设备等组成，并经由网络联结，组成一个有机的整体。

?

注：具体的配置以实际需求为准

6.2XX省林业局监控指挥中心

省市林业局监控指挥中心作为本工程的核心，它的构建如下图所示：

设备名称主要功能简介备注

计算机网络

监控系统

管理服务器用于管理整个系统和所有设备

管理信息服务器用于林业系统的日常办公、信息发布

GIS服务器用于矢量地图的存储、管理

数据库服务器用于用户存储、调用管理信息和数据

媒体服务器用于用户存储、调用音视频数据

集中控制系

统

AV矩阵用于指挥中心音视频切换

RGB矩阵用于指挥中心的计算机信号的切换

中央控制器主机及触屏用于指挥中心控制外围设备的切换

信息输出展

示系统

数字矩阵将视频信号转换，输出到电视墙

电视墙实时动态显示林区监控图像、并可根据显示方案切

换显示画面。

LED实时动态显示火险等级、林区气象等信息

数字会议扩

声系统

数字会议主机用于指挥中心手拉手话筒控制

话筒用于扬声

指挥调度系

统

调度服务器各种调度指挥命令的交换和发布

调度机电话排队、调度

指挥座席用于指挥长发布各种指挥信令

1、远程监视

可远程监视属下所有林区前端基站上传至本中心的视频图像，电视墙可根据需要设置显示方案，实现图像显示组

合和任意切换。

2、视频存储

对于各基站上传至本中心的“报警”视频图像实时集中存储，视频数据存储满足90天图像回放的最低要求。

3、报警处理

实行远程7×24无间断布防，系统可对各林区的硬盘录像机进行报警设置，同时接收各林区发出的报警信号，

GIS地图上动态显示相应的地理位置。一旦火情确认，第一时间联动相关单位和人员。

4、扑救指挥

指挥中心可根据电视墙动态显示的现场火情视频、通过GIS地图进行的智能火情推演，利用即有的网络体系，

联动相关单位和人员，对全域范围内的扑火工作进行复杂指挥。

5、双向语音对讲

本中心可与下属区县监控中心，各林区监控中心实现对讲；可对前端基站实现单向对讲，反向监听。

6、报警系统自检

报警系统能显示故障地址和状态（如线路中断、硬盘录像机死机、短信报警、传感报警等）。

7、智能检索和回放

本系统支持图像智能检索，管理者可根据时间、网点、报警类型等条件搜索视频图像并回放。此外，系统也

可对各网点按时间、操作员、操作类型进行日志查询。

8、用户权限管理

本系统具有多用户权限管理功能，可以设置不同等级权限，不同权限的工作人员在不同的权限范围内进行林

业管理工作。

9、视频图像传输策略

本系统具备前端报警视频图像的实时上传功能，远程监控软件具有网络断线后自动联接功能，网络带宽拥堵

时优先保证业务数据上传的功能。

6.3地市州林业局监控指挥中心

要功能

具有上级监控中心所具有的所有功能，在视频存储方面与上级监控中心有所区别，对于各基站上传至本中心的

“报警”视频图像实时集中存储，同时，对于林区（本林区没有监控中心）各基站上传至本中心的各路视频图像

实时集中存储，视频数据存储满足90天图像回放的最低要求。

此外，本中心还具有以“参数设置”和“专题绘制、维护”两个功能：

1、参数设置

系统可对各下属所有机构和前端设备进行录像机参数、摄像机参数、云台参数、报警参数等进行远程设置。

2、专题绘制、维护

可通过GIS地图对下属林区的林业资源、防火资源、自然资源、社会资源等进行专题绘制，并可对这些绘制进行

更正。

6.4区县林业局监控指挥中心

要功能

具有上级监控中心所具有的所有功能，在视频存储方面与上级监控中心有所区别，对于各基站上传至本中心

的“报警”视频图像实时集中存储，同时，对于林区（本林区没有监控中心）各基站上传至本中心的各路视频图

像实时集中存储，视频数据存储满足90天图像回放的最低要求。

此外，本中心还具有以“参数设置”和“专题绘制、维护”两个功能：

1、参数设置

系统可对各下属所有机构和前端设备进行录像机参数、摄像机参数、云台参数、报警参数等进行远程设置。

2、专题绘制、维护

可通过GIS地图对下属林区的林业资源、防火资源、自然资源、社会资源等进行专题绘制，并可对这些绘制进行

更正。

6.5大型林区监控中心

要功能

具有上级监控中心所具有的所有功能，在视频存储方面与上级监控中心有所区别，对于各基站上传至本中心

的“报警”视频图像实时集中存储，视频数据存储满足90天图像回放的最低要求。

6.6林区前端设备

设备名称主要功能简介备注

前

端

基

站

基塔用于安装前端监控设备

供电设备采用太阳能、风能组合供电，UPS电源蓄电，保证72小时供

电。

智能控制箱整合了前端主要控制设备，集成于定制恒温机箱内。

视频编码器视频编码设备将模拟视频按照H264或Done标准编码，编码转

换后适合在网上传输。

数字云台用于控制摄像机工作状态，可设置云台预置位、也可实现云台

精确定位。

采用安全电压供电

方式（24VDC）

摄像机捕获监控区域的图像，相机具有长焦、变焦、夜视等功能。配透雾镜头

烟火识别智能处理

器

烟火智能识别软件嵌入式设计，前置到基站前端，置于基站控

制箱内。

智能图像处理器根据安保摄像机动态摄像的图像，设置周界保护、物品丢失等

报警类型，确保前端基站的设备安全

野外防护罩具有自动恒温装置，具有防晒、防雨、防冻、防雾、防腐蚀的

特点，可在恶劣的环境下工作。

微波发射器发送前端设备采集的视频、参数等相关信息返回监控中心。

微波中继器用于传输距离较远时的信号中继。

1、林区视频、参数采集

通过前端基站的数字云台控制长焦摄像机，摄像机可水平360°、垂直75°扫描监控区域，并通过视频采集卡编

辑后，交由微波发射器传输回监控中心。

2、烟火智能识别

烟火智能识别软件嵌入式设计，前置到基站前端，置于基站控制箱内。

3、物品看护

考虑到前端设备大多数安装在无人值守的密林深处，在安保摄像机后端安装一个智能识别处理器，根据安保摄像

机动态摄像的图像，设置周界保护、物品丢失等报警类型，确保前端基站的设备安全。

一旦有人靠近、攀爬基塔，告警系统启动，安保摄像机录像回传至监控中心并实时录像，同时，喇叭现场播放语

音警示。监控中心接收到报警信号后，立即通过语音对讲系统对现场喊话。

4、单向语音对讲、反向监听

上级监控指挥中心可通过对讲系统对本地实现单向对讲，本地声音可被上级单向监听。

5、气象数据采集

采用汉字和图文方式显示，即汉字方式显示：实时测量值、测量平均值、测量极值、时钟等等数据，它具有

很高的显示直观性。图文方式显示实时测量值、测量平均值等连续曲线，它直观地显示出测量值的变化趋势。

6.7网络

本系统由市林业局监控指挥中心、区县林业局监控指挥中心、大型林区监控中心和林区前端设备等组成，经由网

络联结为一个有机的整体。本系统具有特殊的地理环境，网络由专网和无线网络（微波）组成。

为了保证网络的高速稳定运行，同时考虑到音视频传输的特殊需要，各级监控中心之间采用Internet专网

连接。

专网的带宽根据实际需要而定，从2M-10M不等。

无线传输系统的功能是连接前端监控点和监控中心，将前端监控点的视音频信号传到监控中心，将监控中心

的控制信号传输给前端监控点，以实现远程管理。

无线传输系统有很多的优点：带宽较高、建设周期短；一次性投资、建设简便、组网灵活、易于维护、管理，设

备可重复利用。

无线传输系统可以采用点对点或者点对多点的传输方式。如果前端监控点数量较少，而且分布非常零散，可以采

用点对点的无线传输方式，就是一套无线传输设备完成一个前端监控点与监控中心的连接。如果前端监控点数量

比较多，可以采用点对多点的传输方式。

本系统采用的微波传输，KU波段工作于10.75～13.60GHz,10GHz以上的频率抗干扰性强，传输距离最高可达100

公里更适合应用于远程图像传输，保证所获得的图像和伴音实时、清晰、连续、无失真。

微波系统由发送端和接收端组成：

发送端：微波发射机、专用稳压电源、微波发射天线等

接收端：微波接收机、微波信号放大器、接收天线。

微波系统具有以下优点：

传输质量：图像清晰、性能稳定、伴音悦耳、无失真、图像质量可与光纤比美。

抗干扰性：FM调制方式，抗干扰性好，不受广播电视、移动通信影响,易于加密。

实用性：发射机体积小，架设方便，便于携带，耗电小，即装即用，免调试。

兼容性：可以驳接任何品牌的标准摄像机和其他视音频设备。

适应性：采用专门的防雷电路设计，抗雷击性能好；全铸铝外壳，散热快，密封效果好，抗干扰性强；

6.8气象站

气象站由风向传感器、风速传感器、温度传感器、湿度传感器、数据采集器、数据终端处理器、系统电源、

通讯电缆和避雷装置及温湿度百叶箱、安装架等组成。

主要用于采集实时的气象信息，通过无线网络回传监控中心。

6.9安全保障

系统的的安全保障包括涉及安全运行的多个方面，本小节将重点介绍防雷接地和供电两个部分。

1、前端监控点防雷

前端防雷分为微波系统防雷和电源防雷。微波系统防雷主要是在发射机和天线之间串接避雷器，以避免来自天线

的雷击，起到保护微波发射机的目的。电源防雷主要是为了避免电源线引入的浪涌袭击。根据我们的经验，野外

监控和微波系统对于雷击最为薄弱的环节还是系统的电源，因此作好电源防雷是相当重要的。

电源防雷的关键是作好接地，而森林防火监控的摄象机往往置于高山之上，接地很难作好，所以要根据具体地形，

因地制宜。最为基本的做法是，在建设安装支架或铁塔时，同时作一个埋地的铁丝网结构，大约直径为10米左

右，该铁丝网的形状类似蜘蛛网形式，埋地深度大约为1米左右，如果条件允许，可以进一步买一些木炭，提高

导电率。

2、监控中心防雷

机房建筑的防雷

由于机房通信和供电电缆多从室外引入机房，易遭受雷电的侵袭，机房的建筑防雷设计尤其重要，而在通常

的站区建筑设计中往往忽视这一点，机房的建筑防雷除应有效地保护建筑自身的安全之外，也应为设备的防雷及

工作接地打下良好的基础，机电工程多采用联合接地方式，系统设备接地都是与建筑接地连接在一起的。建筑防

雷设计施工完成后应提供准确的系统接地网或接地环带的位置和布设图，避免设备接地网与建筑接地网冲突。由

于联合接地的特殊要求，机电工程中禁止直接使用建筑接地线和电源接地线作为系统设备的地线。因此，我们在

楼下单独做接地极，作为机房的接地和防雷。

防静电

计算机房的防静电技术，是属于机房安全于防护范畴的一部分。由于种种原因而产生的静电，是发生最频繁，

最难消除的危害之一。静电不仅会对计算机运行出现随机故障，而且还会导致某些元器件，如cmos、mos电路，

双级性电路等的击穿和毁坏。此外，还会影响操作人员和维护人员的正常的工作和身心健康。静电引起的问题不

仅硬件人员很难查出，有时还会是软件人员误认为是软件故障，从而造成工作混乱。此外，静电通过人体对计算

机或其他设备放电时(即所谓的打火)当能量达到一定程度，也会给人以触电的感觉，造成操作系统作维护人员的

精神负担，影响工作效率。如何防止静电的危害，不仅涉及计算机的设计，而且与计算机房的结构和环境条件有

很大的关系。在建设和管理计算机房时，分析静电对计算机的影响，研究其故障特性，找出产生静电的根源，制

定减少以至消除静电的措施，始终是一个重要课题。

我们采用新耐久防静电贴面以及其他材料，使用先进设备和精密模卡具加工而成，产品抗静电性能稳定长久，机

械性能优良，几何尺寸精，互换性能好，阻燃，防潮，防腐，脚感舒适，色调新颖美观，各项技术指标均达到或

超过gb8650-86、gb2828-87《计算机机房活动地板技术条件》的要求。

机房的地板设计

在机房设专用配电盘，将机房内的插座、吸顶等统一调配，在墙的周边设电源插座，在吊顶设嵌入式双灯管，

栅格灯四个，保证机房的亮度达到200lux。墙面刮腻子，刷仿磁涂料。周边做木质墙裙，将暖气片包住。