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

   智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，與一般的網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用。智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守不間斷工作，自動(dòng)對(duì)視頻圖像信息進(jìn)行分析判斷；及時(shí)發(fā)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的異常煙霧和火災(zāi)苗頭，以最快、最佳的方式進(jìn)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(zāi)危機(jī)，并最大限度的降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象；同時(shí)還可查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像，根據(jù)直觀的畫面直接指揮調(diào)度救火。

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)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(yīng)用。

    森林防火監(jiān)控現(xiàn)狀

    森林火災(zāi)是世界性的林業(yè)重要災(zāi)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(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)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(shí)，決策是否得當(dāng)，重要原因都取決于對(duì)林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。

    視頻監(jiān)控和無線技術(shù)正在廣泛應(yīng)用社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，現(xiàn)在森林防火也開始實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化管理。目前，國內(nèi)許多省市林業(yè)部門正開始建立基于無線遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的森林防火監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成，包括一個(gè)監(jiān)控管理指揮中心和多個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控點(diǎn)，使用無線網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)，可以把重點(diǎn)林區(qū)的實(shí)時(shí)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(tái)人工觀察的方式有很大進(jìn)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(diǎn)，視頻監(jiān)控設(shè)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(bào)警信息沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)、精度差、報(bào)警響應(yīng)時(shí)間長、錄像數(shù)據(jù)分析困難等缺陷，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在預(yù)警安全性和實(shí)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(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

    智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)

    系統(tǒng)構(gòu)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(jī)等組成的前端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸、監(jiān)控中心組成。 

    前端設(shè)備
    攝像機(jī)作為一種視頻圖像傳感器，用于采集監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)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(yīng)用場(chǎng)合以及對(duì)監(jiān)控性能的不同需求，可選擇相應(yīng)性能的攝像機(jī)、相機(jī)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(chǔ)器以及其它外設(shè)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(shù)對(duì)數(shù)字化處理視頻信號(hào)進(jìn)行圖像處理和分析、判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控區(qū)域的煙火檢測(cè)。SmartTrack模塊提供遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置功能，用戶可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)檢測(cè)參數(shù)（如最小檢測(cè)范圍、檢測(cè)區(qū)域、告警級(jí)別）進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置，方便靈活。

    根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，可以選擇安裝防塵罩、萬向云臺(tái)、太陽能電源等前端輔助設(shè)備。

    網(wǎng)絡(luò)傳輸
    系統(tǒng)傳輸部分是連接前端設(shè)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(kuò)頻數(shù)字實(shí)時(shí)圖像傳輸方式、遠(yuǎn)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線路。針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的不同以及成本預(yù)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(wù)器、顯示終端、軟件平臺(tái)構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)前端視頻的瀏覽、控制，告警顯示、告警處理、設(shè)備自檢、相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等功能。軟件平臺(tái)為北京智安邦科技公司設(shè)計(jì)開發(fā)的客戶端軟件包。

    系統(tǒng)功能

    1、自動(dòng)煙火識(shí)別
    智能圖像處理器能夠利用煙火識(shí)別算法自動(dòng)檢測(cè)出監(jiān)控區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的火情，并將檢測(cè)結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)傳送到監(jiān)控中心。
    
    2、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控
    系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，在監(jiān)控中心的顯示終端上能夠顯示前端實(shí)時(shí)場(chǎng)景。

    3、云臺(tái)控制
    智能圖像處理器可以控制云臺(tái)進(jìn)行360旋轉(zhuǎn)，對(duì)監(jiān)控區(qū)域進(jìn)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(zhì)量、錄像空間大小、錄像觸發(fā)方式，系統(tǒng)能自動(dòng)管理磁盤空間，執(zhí)行錄像任務(wù)。

    5、語音對(duì)講
    前端和監(jiān)控中心具有語音對(duì)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(yùn)行日志可以保存在設(shè)備的存儲(chǔ)設(shè)備中，也可以發(fā)送到監(jiān)控中心服務(wù)器中。監(jiān)控中心服務(wù)器上實(shí)時(shí)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?nèi)罩镜臍v史記錄和視頻錄像。

    7、擴(kuò)展功能和系統(tǒng)集成 
    在智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wù)器也能做到定制開發(fā)集成其它廠商的設(shè)備或者擴(kuò)展系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能。集成商可以將前端設(shè)備集成到他們的系統(tǒng)中。

    在森林防火監(jiān)控中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

    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(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)。根據(jù)森林防火監(jiān)控應(yīng)用場(chǎng)合的特點(diǎn)，智能視頻煙火監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火監(jiān)控中的應(yīng)用設(shè)計(jì)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(yīng)用設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)組成和特點(diǎn)：

    前端設(shè)備：

    攝像機(jī)要選擇高清晰、低照度的彩色相機(jī)，為便于提高夜間觀察能力，設(shè)置選用星光級(jí)低照度攝像機(jī)及遠(yuǎn)紅外攝像機(jī)。通常一個(gè)CCD攝像機(jī)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(yuǎn)鏡頭、萬向云臺(tái)，具體參數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體環(huán)境來選用。

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

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

    網(wǎng)絡(luò)傳輸：

    綜合考慮各種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于缺乏通訊設(shè)施的林區(qū)，前端設(shè)備和監(jiān)控中心之間的通訊采用遠(yuǎn)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(wù)器、顯示終端、軟件平臺(tái)構(gòu)成，可向指揮調(diào)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(chǎng)實(shí)時(shí)圖像。目前，以地理信息技術(shù)為平臺(tái)的林火預(yù)報(bào)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(yīng)用�？膳c地理信息系統(tǒng)的開發(fā)單位進(jìn)行合作，在監(jiān)控中心的服務(wù)器上擴(kuò)展林火預(yù)報(bào)系統(tǒng)、林火輔助決策系統(tǒng)，為林火預(yù)防和撲救提供了全面的技術(shù)支持。林火預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)有助于控制林火的發(fā)生, 提高林火管理水平, 保護(hù)森林資源。林火輔助決策系統(tǒng)可以根據(jù)著火點(diǎn)的地名和地形，確定火場(chǎng)位置，了解火場(chǎng)及周邊地區(qū)的可燃物、居民區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象、撲火隊(duì)的分布等情況,，提供最佳的撲火方案。

    系統(tǒng)特點(diǎn)：
    
    林火自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火情自動(dòng)報(bào)警
    林火火點(diǎn)定位
    可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像實(shí)時(shí)圖傳輸和控制，通過前端設(shè)備實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況
    監(jiān)控軟件界面友好，人機(jī)交互方便,操作簡單
    可實(shí)現(xiàn)林木生長、植被覆蓋等森林地理信息輔助調(diào)查
    系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性、升級(jí)功能，適合森林防火防護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展要求

    結(jié)束語

    目前，為了增強(qiáng)對(duì)森林火險(xiǎn)的預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)以及對(duì)林火的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)能力，提高對(duì)森林火災(zāi)事件的快速反應(yīng)、組織指揮調(diào)度能力，有效地防止、減少森林火災(zāi)的發(fā)生，國內(nèi)各地林業(yè)部門都在積極地評(píng)估及應(yīng)用新技術(shù)。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(tái)的林火預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)系統(tǒng)以及輔助決策系統(tǒng)相結(jié)合的森林防火信息系統(tǒng)方案無疑具有比較廣闊的應(yīng)用前景。