智能视频烟火监控系统在森林防火监控中的应用

   智能视频烟火监控系统以数字化、网络化视频监控为基础，与一般的网络化视频监控相比，它是一种更高端的视频监控智能化的应用。智能视频烟火监控系统能够实现无人值守不间断工作，自动对视频图像信息进行分析判断；及时发现监控区域内的异常烟雾和火灾苗头，以最快、最佳的方式进行告警和提供有用信息；能有效的协助消防人员处理火灾危机，并最大限度的降低误报和漏报现象；同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。

    智能视频烟火监控系统的应用场合比较广泛，下面以北京智安邦科技有限公司研发的智能视频烟火监控系统为例，介绍该系统在森林防火监控系统中的应用。

    森林防火监控现状

    森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，年年都有一定数量的发生，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、短时间内能造成巨大损失。因此一旦有火警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。

    视频监控和无线技术正在广泛应用社会的各个领域，现在森林防火也开始实现数字化和网络化管理。目前，国内许多省市林业部门正开始建立基于无线远程视频监控的森林防火监控系统。现有的视频监控系统由一个数字网络远程监控系统组成，包括一个监控管理指挥中心和多个远程监控点，使用无线网桥传输数据，可以把重点林区的实时图像传回监控管理中心。这种视频监控系统虽比传统的瞭望台人工观察的方式有很大进步，但仍存在一些固有因素的限制，如人作为监控者自身在生理上的弱点，视频监控设备在功能和性能上的局限性等。这些限制因素使各类视频监控系统均或多或少的存在报警信息没及时发现、精度差、报警响应时间长、录像数据分析困难等缺陷，从而导致整个系统在预警安全性和实用性的降低。智能视频烟火监控系统可比较好的克服了现有的视频监控系统的不足，下面对该系统进行介绍。

    智能视频烟火监控系统

    系统构成
    智能视频烟火监控系统主要由智能图像处理器和摄像机等组成的前端设备、网络传输、监控中心组成。 

    前端设备
    摄像机作为一种视频图像传感器，用于采集监控现场的视频图像信息，然后传送到智能图像处理器。根据不同的应用场合以及对监控性能的不同需求，可选择相应性能的摄像机、相机镜头。

    智能图像处理器是智能视频烟火监控系统的核心，采用北京智安邦科技研发的SmartTrack模块。SmartTrack模块是由微处理器、存储器以及其它外设等组成图像处理单元，依据烟火的视频图像特征，利用各种图像处理技术对数字化处理视频信号进行图像处理和分析、判断，实现对监控区域的烟火检测。SmartTrack模块提供远程参数设置功能，用户可以根据应用场合对检测参数（如最小检测范围、检测区域、告警级别）进行远程设置，方便灵活。

    根据应用场合不同，可以选择安装防尘罩、万向云台、太阳能电源等前端辅助设备。

    网络传输
    系统传输部分是连接前端设备与中心控制系统的中间通信部分。传输方式有：无线传输如卫星通讯方式、GPRS/CDMA1X通讯方式、无线扩频数字实时图像传输方式、远程微波图像传输方式；有线传输包括光纤、DDN专线、专用同轴电缆、公众电话网(ADSL),以及常用计算机网络线路。针对应用场合的不同以及成本预算的考虑，可以选择上述中比较适宜的传输方式。

    监控中心
    监控中心由监控中心服务器、显示终端、软件平台构成，可实现前端视频的浏览、控制，告警显示、告警处理、设备自检、相关系统联动等功能。软件平台为北京智安邦科技公司设计开发的客户端软件包。

    系统功能

    1、自动烟火识别
    智能图像处理器能够利用烟火识别算法自动检测出监控区域内出现的火情，并将检测结果通过网络传输系统传送到监控中心。
    
    2、实时视频监控
    系统实现了对监控区域的实时视频监控，在监控中心的显示终端上能够显示前端实时场景。

    3、云台控制
    智能图像处理器可以控制云台进行360旋转，对监控区域进行多角度监控。

    4、视频录像
    系统管理员可以按照需求指定录像通道的帧率、编码质量、录像空间大小、录像触发方式，系统能自动管理磁盘空间，执行录像任务。

    5、语音对讲
    前端和监控中心具有语音对讲功能。前端的智能图象处理单元可提供音频接口，用户在前端能方便地呼叫监控中心，中心端可做语音广播。

    6、日志信息
    前端智能图像处理器产生的运行日志可以保存在设备的存储设备中，也可以发送到监控中心服务器中。监控中心服务器上实时显示日志信息，按配置要求给出告警。用户可以按输入的条件来查询日志的历史记录和视频录像。

    7、扩展功能和系统集成 
    在智能视频烟火监控系统设计中充分考虑了模块化和灵活性。监控中心和前端通信、监控中心数据库管理都有软件开发包，监控中心服务器也能做到定制开发集成其它厂商的设备或者扩展系统业务功能。集成商可以将前端设备集成到他们的系统中。

    在森林防火监控中的应用设计

    智能视频烟火监控系统采用模块化的组成方式，因而可以方便的按照不同的应用场合进行相应的应用方案设计。根据森林防火监控应用场合的特点，智能视频烟火监控系统在森林防火监控中的应用设计如下图所示。

    智能视频烟火监控系统在森林防火监控中的应用设计

    系统组成和特点：

    前端设备：

    摄像机要选择高清晰、低照度的彩色相机，为便于提高夜间观察能力，设置选用星光级低照度摄像机及远红外摄像机。通常一个CCD摄像机要兼顾数百平方公里范围的区域，所以必须用高倍数的望远镜头、万向云台，具体参数可根据现场的具体环境来选用。

    SmartTrack模块作为智能图像处理模块检测参数可在远程进行配置，使用方便灵活。

    考虑到大多数林区没有供电设备，前端设备需采用太阳能方式进行供电。

    网络传输：

    综合考虑各种网络传输方式的优缺点，对于缺乏通讯设施的林区，前端设备和监控中心之间的通讯采用远距离微波通讯方式。

    林火监控中心：

    林火监控中心由中心服务器、显示终端、软件平台构成，可向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。目前，以地理信息技术为平台的林火预报系统、林火辅助决策系统在森林防火信息系统中得到应用。可与地理信息系统的开发单位进行合作，在监控中心的服务器上扩展林火预报系统、林火辅助决策系统，为林火预防和扑救提供了全面的技术支持。林火预测预报系统有助于控制林火的发生, 提高林火管理水平, 保护森林资源。林火辅助决策系统可以根据着火点的地名和地形，确定火场位置，了解火场及周边地区的可燃物、居民区、重点保护对象、扑火队的分布等情况,，提供最佳的扑火方案。

    系统特点：
    
    林火自动识别系统，实现火情自动报警
    林火火点定位
    可实现远程图像实时图传输和控制，通过前端设备实时掌握现场情况
    监控软件界面友好，人机交互方便,操作简单
    可实现林木生长、植被覆盖等森林地理信息辅助调查
    系统具有可扩展性、升级功能，适合森林防火防护监控系统的发展要求

    结束语

    目前，为了增强对森林火险的预测、预报以及对林火的监测发现能力，提高对森林火灾事件的快速反应、组织指挥调度能力，有效地防止、减少森林火灾的发生，国内各地林业部门都在积极地评估及应用新技术。将智能视频烟火监控系统与以地理信息系统为平台的林火预测、预报系统以及辅助决策系统相结合的森林防火信息系统方案无疑具有比较广阔的应用前景。