李映廷

摘要：指出了森林火災一直是森林當中一個較為嚴重的隱患，居高不下的發(fā)生率是世界上擁有大面積森林面積的國家都需要面對的問題，分析了針對森林遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究的必要性，闡述了其監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，探討了森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中其他設(shè)備的支持技術(shù)。

關(guān)鍵詞：森林防火；視頻系統(tǒng)；技術(shù)探究

中圖分類號：S762.3

文獻標識碼：B 文章編號：1674-9944（2017）13-0189-02

1 引言

由于森林火災的發(fā)生具有隨機性和突然性的特點，在破壞性方面又十分強大，因此對森林防火以及森林火災的早期預警就顯得十分重要。森林火災，在規(guī)模和擴大速度方面是難以利用人工的方式進行控制的，因此一旦發(fā)生森林火災，后果都會非常嚴重，除了對森林當中樹木等各種資源造成破壞，對野生動物的棲息場所和安全造成影響外，對人類社會的影響也十分巨大。大面積的火災造成森林面積減小，對其下部地表水土的保持能力也會減弱，從而造成水土流失等更加深遠的影響。

2 對森林防火遠程智能視頻監(jiān)控進行研究的重要性

通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)對現(xiàn)代森林火災進行監(jiān)控和預警，借助圖像本身攜帶的大量信息，對森林火災進行有效的預警，在沒有災情發(fā)生時，也能夠?qū)ι謱嵤﹦討B(tài)的檢測，并及時對信息進行記錄，對森林進行全面的控制以減少森林火災發(fā)生的幾率和安防人員的反應時間。

我國早期的森林火災的監(jiān)測工作主要采用地面巡邏的方式來進行，而這種方式使用時會受到人力和技術(shù)層面的限制而無法全面進行，在進行地面巡邏時還會形成較大的運營成本，由于種種原因，導致在對森林進行火災監(jiān)控的過程當中，出現(xiàn)了以視頻監(jiān)控的方式作為地面巡邏的補充。在視頻監(jiān)控方式的應用當中，也受到4個方面的限制：第一是由于視頻應用過程中由于偏遠山區(qū)或林區(qū)里無法對基本的生活需求進行滿足，瞭望臺即便進行建立也不能進行充分地使用；第二是森林火災的監(jiān)測很大程度上要收到地形和地貌的限制，一些關(guān)于森林火災的數(shù)據(jù)不能被準確分析；第三是這種監(jiān)測受到的影響過于復雜，雷電天氣、陰雨天氣都不能利用瞭望臺進行測量；最后是天文臺式的監(jiān)測方法由于過于依靠人員的經(jīng)驗，無法準確對森林火災情況進行精確判斷，而且瞭望人員也常常會受到環(huán)境、氣候、動物甚至森林蚊蟲傳染病等方面的威脅無法完成對森林火災的監(jiān)測工作。

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)在視頻和監(jiān)控方面的不斷創(chuàng)新，對于森林火災的預防監(jiān)控手段也不斷隨著科技的進步而完善，其中就包括了定點監(jiān)測、航天巡護甚至是基于衛(wèi)星技術(shù)的及時檢測技術(shù)。新技術(shù)的發(fā)展無疑給森林防火工作帶來了新的契機，為了更好地應用這些新技術(shù)投入到森林防火技術(shù)當中，森林防火遠程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)也就應運而生，將各種視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行結(jié)合，從而在人力、物力等資源方面進行有效節(jié)約，并提高對森林火災監(jiān)測預防的能力，結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)更加有效地控制森林火災的發(fā)生，這也是現(xiàn)代對森林防火遠程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行研究的一個主要原因。

3 森林防火遠程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)

森林防火遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成部分較為簡單，包括在系統(tǒng)當中包含森林防火工作中發(fā)揮出指揮功能的監(jiān)控中心以及其傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)；前端設(shè)置的采集點實施監(jiān)控的多樣設(shè)備兩部分組成，通過利用雙通道智能分析系統(tǒng)在全天候的工作時長內(nèi)進行的監(jiān)測，對火災早期預警以及火源火勢的報警進行有效實現(xiàn)，此外還根據(jù)智能預警系統(tǒng)實現(xiàn)對動態(tài)疑似火源的報警，在防火人員進行工作時提供較為可靠的高質(zhì)量紅外圖像和現(xiàn)場畫面。并且利用紅外技術(shù)在火源等區(qū)域當中溫度監(jiān)控方面的優(yōu)勢，對一些高危地帶的溫度實施全天候控制，之后智能分析系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)和圖像進行系統(tǒng)分析，判斷出現(xiàn)場的狀態(tài)。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備通常是設(shè)置在森林瞭望塔制高點上的，除了普通可見光的視頻監(jiān)控設(shè)備，還包括有紅外線監(jiān)測設(shè)備，以此實現(xiàn)對森林火災的多項監(jiān)控方式的建立。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控是整個系統(tǒng)的重要組成，而攝像部分則是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成，而在攝像部分當中，除了有常見的攝像頭、攝像機之外，建設(shè)云臺和使用防護罩也是重要的部分，此外系統(tǒng)中還應當應用相應的報警探測器以及譯碼器等工具幫助視頻正確傳輸和轉(zhuǎn)錄。通過不同的傳播介質(zhì)將視頻的攝像部分與控制系統(tǒng)進行有效的連接，構(gòu)成視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2.1 攝像機

攝像機是這個視頻監(jiān)控系統(tǒng)較為前端的設(shè)備之一，而攝像機的主要工作方式是通過圖像傳感器對監(jiān)控環(huán)境下所對應的圖像進行有效獲取，并進行記錄和傳遞。除此之外，還需要同步信號生成電路來配合攝像機的工作，產(chǎn)生圖像并存儲或傳輸圖像信息。攝像機通常分為彩色和黑白兩種，黑白攝像機在分辨率上更有優(yōu)勢而且能夠兼具紅外成像的功能，因此在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用范圍十分廣泛。而彩色攝像機雖然能夠在白天進行很好的圖像監(jiān)控，但是在夜晚就無法發(fā)揮出應有的作用，因此采用的數(shù)量與黑白攝像機有所差距。

3.2.2 鏡頭

鏡頭也是攝像部分一個重要的組成，同時也是整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實際操作中，鏡頭一般是與CCD攝像機配合使用，在多場合、多視角、多視距下形成全方位監(jiān)控。而在利用鏡頭進行拍攝的過程中，也會因為監(jiān)控空間和攝影的方向等原因出現(xiàn)監(jiān)控死角或盲區(qū)，這時就需要在視角方面進行控制，避免攝像盲區(qū)的出現(xiàn)，以此提高鏡頭乃至攝像系統(tǒng)在森林防火遠程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中效果的發(fā)揮，也使監(jiān)控區(qū)域得以有效擴大。

3.2.3 云臺與防護罩

云臺是攝像第底部幫助攝像機轉(zhuǎn)動的裝置，是實現(xiàn)自動拍攝的主要設(shè)備，云臺方面的輔助也能夠?qū)崿F(xiàn)拍攝角度的多方位調(diào)節(jié)。通過云臺實現(xiàn)攝像機的轉(zhuǎn)動是全方位的，在垂直或水平方向都能夠?qū)崿F(xiàn)。而云臺也分為室內(nèi)和室外兩種，室內(nèi)用云臺相對較小，也不需要防水等措施，而室外的云臺在承重和規(guī)格上通常會較室內(nèi)的云臺大，而且由于室外環(huán)境復雜，也會有一些防護措施作為保護，一些高端的云臺也會應用防護罩作為對云臺和攝像設(shè)備的保護設(shè)施。

3.3 傳輸技術(shù)

傳輸技術(shù)一般是針對視頻信號和控制中心控制指令的發(fā)布來構(gòu)建的，而在信號的傳輸當中，根據(jù)傳播途徑的不同也分為有線傳輸和無線傳輸兩種。其中有線傳輸重要利用電纜（或光纜）對型號進行點對點式的傳輸，而另一種則是通過微波或高頻傳輸?shù)仁侄螌崿F(xiàn)的無線傳輸。在深林防火遠程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)過程中，由于山區(qū)面積較大，也導致了不同瞭望點之前存在著較遠的距離，加上有些路徑還較為陡峭，不利于線路的布設(shè)，因此比較適合應用無線傳輸方式，而在林區(qū)檢查站等站點，由于視頻監(jiān)控的設(shè)備之間較為密集而且站點之中人員設(shè)備實施力度較大，因此在其中應用更加穩(wěn)定的傳輸也較為重要。

3.4 控制系統(tǒng)

控制部分的影響在視頻監(jiān)管控制系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，一路輸入可以多路輸出信號的切換控制器和非單一畫面切割控制器組成了往的控制部分而隨著當前科技的不斷發(fā)展，微處理器從性能到速度都已經(jīng)有了質(zhì)的改變，單片機的性能也有了増強，再加上多媒體技術(shù)的應用，都為系統(tǒng)按制設(shè)備的改造升級提供了技術(shù)支持，實現(xiàn)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)從功能到結(jié)構(gòu)的全方位變化。并且伴隨著現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)的更新發(fā)展，此為基礎(chǔ)的視頻矩陣的實現(xiàn)也不是遙不可及的事請，并且數(shù)字視頻矩陣必將成為可預見的新的發(fā)展趨勢。

4 系統(tǒng)當中其他設(shè)備支持

4.1 解碼器

裝置在攝像機旁邊，類似于攝像機屬于視頻監(jiān)管控制系統(tǒng)中的前端裝備的裝置就是解碼器。解碼器通過控制電纜與云臺及攝像鏡頭連接在一起，同時通過通信線與系統(tǒng)的中也主化進行連接。解碼器上安裝有撥碼開關(guān)，通過該開關(guān)可進行解碼器編號的設(shè)置，通常情況下解碼器的編號應當與其對應的攝像機編號保持一致，否則容易造成操作過程中的混亂。

4.2 紅外系統(tǒng)的部分

紅外熱像儀的結(jié)構(gòu)主要由紅外鏡頭、調(diào)焦凸輪、調(diào)焦鏡筒、微動開關(guān)、調(diào)焦電機、角度傳感器、紅外探測器組成。調(diào)焦機構(gòu)的作用是在外界條件發(fā)生變化時，為系統(tǒng)提供補償，保證系統(tǒng)成像清晰。結(jié)構(gòu)配有微動開關(guān)限位結(jié)構(gòu)，保證調(diào)焦過程中，使運動部件不會超化設(shè)計行程，一方面保護了結(jié)構(gòu)部件，另一方面還為操作提供便捷，使調(diào)焦耗時不至于過長。探測器的連接采用法蘭式結(jié)構(gòu)。通過修磨調(diào)整墊的后都有尺寸，保證探測器的像面處于成像的最佳軸向位置。同時，該固定方式穩(wěn)定性極佳，具有較好的抗震動沖擊性能。通常，調(diào)焦電機的驅(qū)動部件需要有特殊的設(shè)計，最為常用的是大減速比行星直流減速電機。

5 結(jié)語

森林的防火技術(shù)，目前在世界范圍內(nèi)都得到了廣泛的關(guān)注，在一些科技較為發(fā)達的國家甚至能夠利用衛(wèi)星配合技術(shù)對森林情況進行監(jiān)控，我國在此類技術(shù)當中還需要加大投入才能得到充分地發(fā)展，以配合其他方面的工作起到保護森林資源的最終目的。

參考文獻：

[1]張寧寧.智能視頻監(jiān)控技術(shù)的應用探究[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，26（5）.

[2]白 冰，李曉娟，翟慧寧.森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用技術(shù)探究[J].山東林業(yè)科技，2015（2）.

[3]畢國玲.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中科院長春光機所知識產(chǎn)出，2015（13）.

[4]李洪雙，黃 金.森林防火信息化建設(shè)技術(shù)問題與對策[J].綠色科技，2016（8）：175～176.

[5]朱厚耘.森林防火應急處置系統(tǒng)中的應用信息技術(shù)探討[J].綠色科技，2016（12）：192～173.