卡口視頻監控系統在森林火災防控中的應用

摘要：傳統森林火災防控手段依賴人工巡查與孤立傳感器，存在監測盲區多、響應滯后、誤報率高等問題。因此，系統分析卡口視頻監控系統在森林火災防控中的應用模式，研究其基于熱成像-可見光雙模感知、AI智能分析及多源數據融合的技術機制，并探討其在火情早期發現、火源溯源、火勢蔓延預測及非法用火行為管控中的關鍵作用。研究結果表明，該系統依托構建前端智能感知-邊緣計算預警-云端協同指揮防控網絡，可實現火情響應時間縮短、誤報率降低，提升森林火災防控的精準性與時效性，為智慧林業與應急管理數字化轉型提供技術支撐。

關鍵詞：卡口視頻；監控系統；林場；森林火災防控

森林火災作為生態災害，會直接導致森林資源損耗與生物多樣性破壞，還可能引發水土流失、空氣污染等次生危機，對生態安全與區域可持續發展構成重大威脅。而我國林場地域廣闊、地形復雜，傳統人工巡護方式在面對突發火情時，存在響應滯后、覆蓋范圍有限等問題，難以滿足現代森林火災防控的需求。且在森林火災防控領域，林區地形復雜導致巡護盲區多，人為火源管控排查效率較低，火情發現與資源調配存在滯后性。在此背景下，卡口視頻監控系統的引入為防控難題提供創新路徑，為森林火災防控的數字化轉型提供實踐支持[1]。

1 卡口視頻監控系統構成

卡口視頻監控系統是部署于森林邊界、林區要道等關鍵節點的智能化監測設備，集成高清攝像頭、熱成像傳感器與AI分析模塊，可實時捕捉人員/車輛動態、識別火源高溫異常及煙霧特征，憑借數據聯動實現火情秒級預警與精準定位，助力森林火災早發現、快處置。

1.1" 高清攝像頭

系統采用高清攝像頭，配備低照度增強模塊與寬動態范圍（WDR）技術，保證在晨霧、逆光或夜間等復雜光照條件下可清晰捕捉林區細節。為應對林區高溫、潮濕及強風環境，攝像頭外殼采用航空級鋁合金材質，內部集成納米防水涂層與智能溫控散熱系統，保障設備在-40～70℃極端溫度下穩定運行。對于火災早期探測需求，系統借助雙光譜成像技術，在傳統可見光鏡頭基礎上疊加熱成像傳感器[2]。

1.2" 熱成像傳感器

系統采用非制冷型氧化釩（VOx）微測輻射熱計陣列傳感器，其像素分辨率為384×288，配合17μm像元間距設計，在500m距離可清晰捕捉林區熱源。為適應林區晝夜溫差大、濕度高的環境特性，傳感器表面鍍有防腐蝕氮化硅膜層，內部集成數字溫度補償電路，憑借實時校準環境參數消除熱漂移誤差，保證其測量精度在±2℃以內[3]。

1.3" 邊緣計算終端

系統采用NVIDIA Jetson AGX Orin模組作為核心算力單元，其2048個CUDA核心與64個Tensor核心可提供275TOPS混合算力，支持8路4K視頻流的實時解碼與特征提取。為適應林區高溫多塵環境，終端外殼采用鎂鋁合金材質，內部集成液態金屬導熱管與相變儲能材料，配合智能變頻風扇實現-20～60℃寬溫域穩定運行。

在火災預警邏輯中，邊緣計算終端創新應用時空關聯分析算法，借助多模態數據融合技術，將熱成像傳感器的溫度梯度數據、可見光攝像頭的火焰光譜特征、激光雷達的煙霧濃度分布進行三維空間映射。當檢測到局部區域溫度異常時，終端將自動觸發神經網絡推理模型，在50ms內完成火情真偽判定，并借助動態閾值調整機制過濾掉如車輛尾氣、反射光斑等干擾。

2 卡口視頻監控系統在森林火災防控中的具體應用

2.1" 火源早期發現定位

系統憑借分布式部署雙光譜攝像頭陣列，在林區關鍵卡口形成360°監測網絡，當熱成像傳感器探測到局部區域溫度異常，如超過環境基線值30℃且持續3min以上時，可觸發雷達進行二次校準，利用多普勒頻移特性解析熱源微動特征，使野火與靜止熱源、車輛發動機余溫得到區分。在定位方面，熱成像數據提供初始坐標后，激光雷達借助脈沖測距技術，結合可見光攝像頭捕捉的煙霧形態特征，經邊緣計算終端AI模型進行空間配準，將定位誤差控制在15m范圍內。

對于復雜地形所衍生的遮擋問題，系統采用多節點協同觀測，利用幾何拓撲重構算法補全被遮擋區域的熱輻射數據，保證火源定位準確。系統還嵌入時空關聯分析模塊，將當前熱源數據與風速、濕度等氣象參數及坡度、植被密度等林區地理信息關聯建模，借助動態閾值調整機制可提前預警潛在火險區域。預警信息經輕量化加密后，可使用5G專網實時推送至森林防火指揮平臺，為快速響應提供火源坐標、蔓延趨勢、撲救路徑等預案。

2.2" 火情動態跟蹤與評估

系統借助高清攝像頭與智能圖像識別算法，可對林區關鍵卡口實施24h監測，自動捕捉火源熱輻射、煙霧擴散等異常特征，并在0.5s內完成火情預警。利用多源數據融合技術，系統能結合氣象數據、地形參數及歷史火險模型，對火勢蔓延方向、燃燒強度進行動態模擬，生成如過火面積、植被損失等指標量化評估報告。

在火情處置階段，系統可實時調用卡口監控視頻流，結合無人機巡查數據，生成火場態勢圖，為指揮部提供火線推進速度、隔離帶有效性等依據。針對復雜地形下的隱蔽火點，系統憑借熱成像與多光譜分析技術，可穿透植被覆蓋層識別地下火源，配合GIS地理信息系統實現火點準確定位。

系統還具備災后評估功能，對比火場前后影像數據，自動計算碳匯損失量、生態修復成本等衍生指標，為生態修復方案制定提供數據支撐，推動森林火災防控從經驗驅動向數據驅動轉型[4]。

2.3" 人員與車輛管控

系統在林區各出入口部署智能卡口設備，利用車牌識別與生物特征比對技術，對入林車輛進行火源攜帶風險篩查，自動攔截裝載易燃物品的違規車輛，并推送預警信息至護林員終端。針對徒步入林人員，系統依托人臉識別與軌跡追蹤功能，建立人員活動熱力圖，當監測到某區域人員密度異常聚集時，可結合氣象數據動態評估潛在火險等級，觸發分級預警機制。

在火情處置階段，系統使用卡口監控視頻實時回傳車輛通行數據，構建應急物資運輸通道模型，智能規劃最優補給路線，避免因道路擁堵延誤滅火時機。系統可調用歷史卡口通行記錄，快速定位涉火車輛及人員動線，為火因溯源提供證據。針對重點防火期，系統創新采用電子圍欄技術，在林區邊緣劃定虛擬管控區域，當車輛或人員違規穿越時，聯動無人機編隊進行實時喊話驅離，使用北斗定位系統向監管平臺發送越界告警，以提升森林火災防控的智能化水平。

2.4" 應急指揮與資源調度

系統在林區卡口布設的4K全景攝像頭與微波通信基站，實時回傳火場周邊道路、橋梁及物資儲備點的可視化數據，當監測到火勢突破隔離帶時，可自動調用卡口監控視頻流，結合GIS地理信息系統，在3min內生成包含火線蔓延速度、受威脅村莊坐標的動態沙盤，為指揮部提供決策依據。在資源調度環節，系統將卡口監控與北斗定位終端進行聯動，實時追蹤消防水車、無人機編隊等裝備的位置與狀態。

當監測到某方向火勢增強時，可自動規劃最優增援路線，憑借卡口信號燈遠程控制系統開辟綠色通道，使物資運輸效率得到提升。對于復雜地形下通信盲區，系統創新采用卡口監控+無人機中繼組網模式，在火場邊緣卡口架設移動基站，利用無人機搭載的衛星通信模塊，構建應急通信網絡，使火場指令實時送達，對比火場前后卡口監控視頻，自動提取裝備調度軌跡、人員集結時效等指標，為優化應急預案提供數據支撐。

3 案例分析

3.1" 非法用火行為精準攔截

2023年清明節期間，某重點林區因祭祀活動激增面臨嚴峻火災防控壓力。4月3日14時27分，部署于林區主干道卡口的雙光譜智能攝像頭自動捕捉到一輛未登記車輛偏離常規路線，試圖從未開放山道駛入林區核心區域。系統借助AI視覺算法實時解析車牌信息，并與森林防火指揮平臺數據庫進行比對，確認該車輛既未提前備案入林許可，車主也無歷史合法通行記錄，系統隨即啟動三級聯動預警機制，前端設備同步觸發高音喇叭警報，循環播放前方為防火禁入區，請立即駛離的語音提示，并亮起紅色警示燈。后端平臺憑借5G專網將車輛位置、車牌號、違規行為截圖等信息精準推送至距離最近的3名護林員手機端，同步生成電子圍欄軌跡跟蹤任務[5]。

現場處置中，護林員根據手機端實時定位12min內抵達現場，發現車主正攜帶香燭、紙錢等祭祀用品，經教育勸導后，車主主動配合登記信息并撤離，護林員現場監督其使用車載滅火器對周邊20m范圍內干草、枯葉進行噴淋濕化處理，徹底消除潛在火源風險。此次事件中，卡口系統憑借“車牌智能識別-數據庫快速核驗-多端協同處置”的全鏈條閉環管控，將非法入林行為攔截，消除因祭祀用火引發的火情隱患。事后復盤顯示，該卡口日均識別車輛120余輛，清明期間累計攔截無證車輛17輛，違規攜帶火種事件同比下降89%，驗證了卡口視頻監控系統在節假日高風險期精準設防、智能預警、快速響應效能。

3.2" 早期火情秒級預警

2023年7月，我國南方某林區持續遭遇40℃以上極端高溫與連續20日無降水天氣，森林地表可燃物含水率降至臨界值，火險等級攀升至最高級。7月18日13時42分，部署于林區西側主干道卡口的雙光譜熱成像攝像頭使用長焦非接觸式測溫，在距離道路1.2km的密林邊緣檢測到異常高溫熱源（溫度127℃），該區域地表覆蓋大量連續干旱的枯黃茅草與松針，屬于典型易燃物堆積區[6]。

采用溫度梯度變化曲線排除太陽反光、動物體熱等干擾，確認高溫點為持續升溫火源，調用同點位高清攝像頭，在濃密樹冠間隙捕捉到0.5m2范圍的地面明火與白色煙霧，基于激光雷達點云數據與GIS地理信息，自動生成火點三維坐標，誤差范圍小于5m。13時43分，系統自動將火情信息推送至省級森林防火指揮中心大屏，同步觸發分級響應流程：5min內，指揮中心采用移動終端向距離火點最近的3支護林隊發送導航指令，并調取周邊3 km內消防水池、隔離帶分布圖，12min內，護林員攜帶便攜式風力滅火機、二號工具抵達現場，對初期火場實施撲救。25min內，火情完全撲滅，過火面積僅0.3畝（200m2），未造成樹木損毀或人員傷亡。此次事件中，卡口監控系統憑借熱成像超前感知-AI多模態驗證-坐標精準制導技術組合，將火情發現時間較傳統瞭望塔人工觀測縮短，為撲救爭取了時間。

4 結束語

卡口視頻監控系統在某林場森林火災防控中展現出顯著成效，成為森林安全管理的關鍵技術支撐。憑借部署高清攝像頭與熱成像設備，系統對林區重點區域及卡口進行24h全天候監控，結合AI智能分析技術，可精準識別火情、煙霧及違規用火行為，將火災預警時間縮短，誤報率大幅降低。實際應用中，該系統成功預警多起初起火災，有效遏制火勢蔓延，減少經濟損失與生態破壞。卡口監控還強化了對人員、車輛進出的管控，從源頭降低火災隱患。未來，需優化設備穩定性，降低維護成本，并探索與無人機巡查、物聯網傳感器的聯動應用，構建空天地一體化的森林火災防控體系，為林場生態安全提供更高效、更智能的保障。

參考文獻

[1]賀樹榮.卡口視頻監控系統在甘肅高橋林場森林火災防控中的應用[J].南方農業，2025，19（6）：172-174.

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[3]章鈞波.重點景區森林防火現狀及對策[J].今日消防，2024，

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[4]甘肅省林業和草原局火災預防處.省林草局召開會議部署秋冬季森林草原防火工作[J].甘肅林業，2024（6）：49.

[5]王詩鏑.貴州省森林火災致災因素及應對策略研究[J].今日消防，2024，9（8）：10-12+125.

[6]祁連山管護中心.雷思維調研祁連山生態保護和森林草原防火工作[J].甘肅林業，2023（6）：2.