智能視頻監控系統在森林防火上的應用

熊繼康

摘要：指出了智能視頻監控系統融合了GIS技術、GPS技術等信息技術，并有效結合了林業管理知識及林火防治經驗，能夠實現林業防火辦信息的流轉、林火安全的實時管理以及森林氣候的監測及數據更新，在林火災后評估方面具有諸多顯著性優勢，使林業防火業務走向智能化、數字化和可視化的發展道路。詳細探討了智能林火視頻監控系統，介紹了其工作方式，專門針對智能視頻監控系統的具體構成及各部分功能進行了深入細致地分析。

關鍵詞：森林防火；智能視頻監控系統；工作方式；功能

中圖分類號：S7

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）21016003

1智能林火視頻監控系統的工作方式

各個前端采集站都有獨立的地址編碼，其坐標與地理信息系統中位置對應一致，前端林火視頻監控系統借助于配備的高精度轉臺采集獲得其監控范圍內的視頻圖像，然后將圖像傳送到煙火識別引擎，并由其實時監控錄像內容，這樣如果真的出現火情，能夠及時將數據回傳至業務服務器，并由其傳送到相應地指控客戶端，客戶端產生報警信息。工作人員可操作客戶端軟件查看有關林火圖片或者火情視頻錄像，并對前方轉臺進行有效控制，對火點現場進行實時監控。一旦用戶對火點信息進行確認，就會將數據轉發到GIS系統，GIS系統一旦接收到高精度轉臺回傳的數據，就能計算出火點位置信息，在GIS地圖上進行標注。此外，也能及時啟動后臺發布平臺，將火情通報給防火領導和相關人員，并為撲火隊伍提供最優的路徑、通往現場的道路及通行能力，同時也根據火情的蔓延情況提供設置防火隔離帶的位置及阻火方案，還有趕赴火場的時間。整個林火視頻監控系統構成如圖1所示。

2智能林火視頻監控系統構成及各部分功能

2.1視頻采集系統

2.1.1高精度轉臺

（1）程控變速巡航，實現快速定位。轉臺能夠借助于伺服控制系統實現任意速度和方向的控制，能夠實現超低速運行，這樣在進行遠景觀察時，能夠保證畫面的清晰性。慢啟動和快轉動的可程控變速運動方式，能夠實現高速巡航，并及時定位，實時提取火情信息。

（2）定位精度高。定位精度的高低將直接影響撲火的最佳路徑、撲火的及時性，可能會造成火勢控制難度的增加，而該系統采用的是高精度垂直與水平軸系，加上精度較高的測角設備，使定位精度高達0.0038度，從而實現火情的早發現、早撲救。

（3）溫控系統能夠適應高低溫環境。無論是炎炎夏日，還是嚴寒冬季，前端監控設備均能實現正常運行，其內配備的溫控系統能夠有效抵御酷暑嚴寒。

（4）3D精確定位，及時查看火情。如果需要小視角觀察物體，只需用鼠標框選所需觀察的物體，自左上向右下地順序拖動鼠標即可實現。同時從右下向左上框選觀察物體，就能實現大視場角觀察。同時能夠確保圖像變換的清晰性，支持矢量操作，也能夠實現三維定位，操作性更強，用戶體驗度也更高。

2.1.2紅外熱成像系統

紅外熱像儀采用的是紅熱外成像技術進行測量，能夠在完全無光黑暗的夜晚和煙云籠罩的惡劣環境保持對前方森林火情的清晰觀察。再經過電信號處理以及光電轉換等手段，把目標物的溫度分布圖像轉變成視頻圖像，其內部配備有一種能夠準確探測與感知極微小溫差的傳感器，并將溫差圖像轉變成視頻圖像實時展現在工作人員面前。目前，在林火防火監測系統中，紅外熱成像技術能夠使森林火災監測更加及時準確，使得森林防火監測技術發展和應用領域得到進一步拓展，從而保障森林安全。

2.1.3可見光成像系統

（1）光學透霧，能夠適應雨霧天氣的監測需要。透霧功能能夠通過改變透過鏡頭的光的波長實現可見光與近紅外光的相互切換，帶有透霧功能的鏡頭能夠在霧天或夜間低照度的環境下實現正常監視，能夠實現24 h全天候監控。

（2）圖像清晰，能夠展示畫面細節。系統配備的逐行掃描CMOS圖像傳感器的像素高達200萬像素，能夠達到1920×1080的高清圖像畫質，優于傳統的CCD模擬攝像機，真正做到了高清監控。

（3）林區專用圖像調教和優化。系統內具有的智能調節模式，能夠根據光線環境的不同對攝像機的光圈、降噪以及增益等參數進行適應性調整，確保所呈現的畫面效果最佳。

（4）色彩還原逼真。系統配備的視頻采集壓縮芯片，在圖像色彩的高保真、系統降噪、色彩處理等方面都有技術性優勢，從而能夠做到對云、霧和煙的準確區分。

2.2煙火識別系統

（1）該系統采用嵌入式設計部署于轉臺內部，能夠采集獲得高清原始視頻圖像，能夠對煙、火的顏色、輪廓、紋理以及靜態和動態特征等因素進行準確分析，再結合電子穩像技術和自適應運動補償技術等，能夠快速準確地識別出煙、火。

（2）該系統的前置與嵌入式結構設計具有很高的集成度和識別準確率，能夠確保不丟失數據、不延誤時間，并及時準確地對疑似火情進行辨別，有效避免了煙火智能識別的誤報和錯報。

（3）智能煙火識別算法融合了圖像處理技術、多光譜融合技術和模式識別等多項技術，具有較強的抗干擾能力和視頻處理能力，對于突發火情能夠保證有比較高的搜索效果。該系統能夠滿足對各判別閥值的靈活設置，可適應多種季節和環境的需要，只需將對比度控制在5%以上，就能準確識別2×2像素的火目標和7×7像素的煙目標，同時這種算法能夠適應邊巡航、邊檢測以及邊報警的工作模式，能夠以最快速度發現監控區域內存在的火情。

2.3基站安防系統

視頻監控基站安防系統采用多重物理隔離入侵監測、多重報警聯動機制以及可見光實時入侵監測等方式，并與森林突發火情預警系統平臺進行有機整合，確保了森林視頻監控基站的安全運營。

（1）多重物理隔離入侵監測。通過在塔上入口處布設帶有感應裝置的防盜門，其內置感應裝置能夠有效針對防盜門所處的狀態進行監控，比如非法關閉或開啟。endprint

（2）可見光實時入侵監測。在塔上入口處架設監控攝像機，啟動攝像機的實時路錄制功能，并進行錄像遠程存儲，從而對塔下所有入口信息狀態進行實時監控，也能根據指令信息實現轉動和調焦的功能。

（3）多重報警聯動流程。當基站的防盜門遭到破壞或者人員非法闖入，這時基站內部的安防感應裝置就會將報警信息發送到服務器端，服務器一旦接收到報警信息，就會根據預定的安全策略加以執行。

2.4地理信息系統

2.4.1GIS基礎平臺

能夠適應大多數計算機平臺和指揮中心的計算機環境，國產三維GIS平臺能夠在全三維狀態下進行瀏覽和編輯，支持離線使用，擁有手機端和PC端兩種版本。

2.4.2地圖數據

能夠滿足各種公有和私有數據源的加載需求，不僅包括高德、百度影像、騰訊以及路網等公有數據資源，同時還包括私有影像、林班、隔離帶、防火公路以及瞭望塔等專業數據圖層，支持不同縮放級別的分級顯示，能夠在三維視圖下完成點、線、面等圖層的編輯工作。

2.4.3數據同步

定制基礎數據接入接口，能夠滿足省級GIS系統數據接口協議，能夠實時接收各縣GIS系統上傳的更新數據，并支持將接收的縣級數據同步到省級地理信息系統中去。

2.4.4地圖操作

該系統能夠在全三維視圖的環境下進行面積測量、距離測量、高差測量、坐標轉換以及高清出圖等各種地圖工具。

2.4.5預警監測

能夠將多個報警源實時匯集到同一值班界面，并提供列表顯示以及聲音提醒等功能，實現列表與地圖之間的相互聯動。通過列表選擇能夠鎖定到三維地圖進行查看，并可提供查看區域的衛星熱點、人工巡護、視頻監控等信息。

2.4.6撲火指揮

能夠在三維地圖上進行實時標繪，主要對閃動的火點、雙線隔離帶、帶有箭頭的火險以及各類撲救隊伍標示等的標繪。用于標繪的各類符號能夠滿足圖片和視頻的加載需要，即便是在離線狀態下，同樣支持標繪操作。

3結語

傳統的人工巡護和瞭望塔監視效率太低，而航空巡護因經營成本過高，尚不具備全面推廣的經濟實力，相比較而言，林火視頻監控技術發展可謂是突飛猛進，日漸成熟，效果也比較明顯。在這種情況下，視頻監控系統已經逐漸成為森林防火監控發展的必然趨勢，是前端一體化、監控網絡化以及視頻數字化的有力體現，能夠對林區實現全面覆蓋，這樣能夠實時監控森林火情，及時準確地開展森林火災撲救工作，盡可能地降低火災帶來的損失。

參考文獻：

[1]王為民.智能視頻監控系統在森林防火上的應用[J].中國農資，2014（12）.

[2]閆楊.森林防火遠程智能視頻監控系統的設計與實現[D].哈爾濱：黑龍江大學，2015.

[3]單亦棟.森林防火視頻監控中煙霧識別的監測與研究[D].青島：中國海洋大學，2014.

[4]張曉貴.森林防火智能高清視頻監控技術的新特點[J].智能建筑與城市信息，2014（11）：76～80.

[5]李映廷.森林防火遠程智能視頻監控系統的關鍵技術探索[J].綠色科技，2017（13）.endprint