卓瑪

（海晏縣林場，青海 海北 812200）

0 引言

根據(jù)2020 年“二類”更新調(diào)查數(shù)據(jù)，海晏縣林地總面積為219.58 萬畝，其中有林地0.42 萬畝，灌木林地77.62 萬畝，未成林造林地10.50 萬畝，宜林地130.62萬畝，全縣森林覆蓋率為11.72%。國土三調(diào)數(shù)據(jù)認(rèn)可林地總面積39.01 萬畝。通過國家公益林調(diào)入45.64 萬畝，調(diào)出面積0.5118 萬畝，最終優(yōu)化地面積數(shù)據(jù)90.67萬畝，其中有林地0.28 萬畝，灌木林地83.68 萬畝，未成林造林地1.27 萬畝，其他林地5.44 萬畝。通過對比，全縣林地面積總體減少了128.91 萬畝，其中，優(yōu)化后林地面積數(shù)據(jù)增加了1.71 萬畝，宜林地減少了130.62 萬畝。而森林是生態(tài)建設(shè)的主體，其在保持經(jīng)濟(jì)和海晏縣發(fā)展中有著關(guān)鍵的作用。當(dāng)前海晏縣森林防火的形勢嚴(yán)峻，并且任務(wù)艱巨，對于森林防火而言，要早發(fā)現(xiàn)早應(yīng)對，才能有效降低火災(zāi)損失。近年來隨著森林火情日益增多，管護(hù)難度逐年加大，建設(shè)智能化、立體化森林一體化智能管護(hù)體系已勢在必行。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，全面覆蓋海晏縣重點林區(qū)、重點景區(qū)和重點防火區(qū)，實現(xiàn)無人值守防火預(yù)警不間斷監(jiān)測，進(jìn)而不斷提升海晏縣森林防護(hù)整體綜合能力。

1 應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要性

目前，常見的地面巡護(hù)、瞭望塔監(jiān)控、航空巡護(hù)和衛(wèi)星遙感等技術(shù)手段都有監(jiān)視周期長、成本高和管理困難等情況。森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)是一個以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過和現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立數(shù)字視頻遠(yuǎn)程雙向傳輸、視頻監(jiān)測、指揮調(diào)度、防盜報警、智能預(yù)警、遠(yuǎn)距離紅外熱成像、火情自動識別、火場自動定位、火勢蔓延分析、地理信息、災(zāi)后損失評估等多種高新技術(shù)為一體的森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為了整合建立海晏縣森林火災(zāi)火情實時監(jiān)控、林火自動識別、自動報警功能的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)與GIS 系統(tǒng)、GPS 系統(tǒng)、森林防火自動識別報警系統(tǒng)、多媒體技術(shù)等充分結(jié)合起來實現(xiàn)。為了有效地對森林資源予以監(jiān)測，針對突發(fā)火情、野生動物進(jìn)行實時監(jiān)測，使森林的火情能夠做到早發(fā)現(xiàn)、早處理，從而增強(qiáng)對森林火情的預(yù)防、撲救、保障三大體系建設(shè)。建立必要的智能預(yù)報、分析、推演和指揮的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化綜合監(jiān)控與調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)海晏縣在森林資源監(jiān)測業(yè)務(wù)方面的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化和智能化，從而實現(xiàn)對森林信息資源的規(guī)范管理和共享利用。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的新技術(shù)

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息傳播

在現(xiàn)代信息化的社會，視頻監(jiān)控的實時傳播已經(jīng)很成熟。但是在情況錯綜復(fù)雜的森林中，信息的傳播是一個很大的問題。有線傳輸和無線傳輸是視頻傳輸?shù)膬蓚€主要方法，二者各有各的優(yōu)勢，有線傳輸?shù)男盘柋容^強(qiáng)，而無線傳輸更適合森林中錯綜復(fù)雜的環(huán)境。因此，選擇哪種方法還需要根據(jù)海晏縣的地理環(huán)境等，進(jìn)一步地考慮視頻監(jiān)控設(shè)備的擺放位置以及對視頻成像的要求[1]。

2.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的直播攝像

直播攝像在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中非常關(guān)鍵，即時有效的監(jiān)控視頻能提供真實可靠的森林現(xiàn)場狀況，可以及時傳遞火災(zāi)預(yù)警。因此，海晏縣森林火災(zāi)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)非?？简炛辈z像設(shè)備的精準(zhǔn)度，攝像設(shè)備的位置擺放、鏡頭轉(zhuǎn)向的靈敏度都對森林火災(zāi)的監(jiān)控起著關(guān)鍵的作用。對于攝像設(shè)備的防護(hù)也是需要考慮的問題之一，不利的天氣以及一些小動物對設(shè)備的侵襲，是不可抗力的因素，很有可能會導(dǎo)致直播攝像不精準(zhǔn)，由此視頻監(jiān)控系統(tǒng)就不能起到很好的預(yù)警作用。

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息綜合

由于海晏縣森林面積廣闊，因此，視頻監(jiān)控是一個非常龐大的系統(tǒng)，在此條件下，如何精準(zhǔn)地進(jìn)行信息的綜合就是一個很復(fù)雜的問題。在遇到一些突發(fā)情況時，能否精準(zhǔn)地報出森林火災(zāi)發(fā)生的地點與火勢，是非常重要的。而監(jiān)控中心的設(shè)施就承擔(dān)了這一重大的任務(wù)，精準(zhǔn)、可靠地實時傳輸森林火災(zāi)的詳細(xì)數(shù)據(jù)在海晏縣森林火災(zāi)防控過程中就起到了重要的作用。

3 傳統(tǒng)森林防火中存在的問題

3.1 智能防火監(jiān)測能力較弱

現(xiàn)階段，主要采取瞭望臺觀測、林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)定點觀測、傳統(tǒng)人工巡護(hù)等方式進(jìn)行防火監(jiān)測，監(jiān)測手段單一，不能及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。海晏縣的林區(qū)面積大、范圍廣，且交通不便、地形復(fù)雜，人工巡查周期長、范圍窄、效率低，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)往往已經(jīng)無法控制。受限于資金，海晏縣瞭望塔數(shù)量較少，多數(shù)設(shè)備老化，配套設(shè)施簡陋，無法滿足防火實際需求。受地形及天氣等因素制約，瞭望塔觀測也會出現(xiàn)誤差。

3.2 視頻監(jiān)控不具備智能煙火識別功能

由于生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)，作為生態(tài)系統(tǒng)主體的森林是穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵，因此，海晏縣林業(yè)主管部門要更加注重保護(hù)森林資源，不斷提高林區(qū)信息化系統(tǒng)的建設(shè)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像機(jī)的規(guī)劃。通過回傳網(wǎng)絡(luò)，視頻監(jiān)控攝像機(jī)在重點林區(qū)前端采集的畫面可以實時回傳到后方監(jiān)控中心。在這種情況下，少數(shù)幾名值班值守人員需要目視判斷多路視頻數(shù)據(jù)，觀察是否有森林火災(zāi)發(fā)生，工作強(qiáng)度較大。而且林區(qū)視頻監(jiān)控一般部署于中型、重型云臺上，通過云臺在水平、垂直方向的運動，帶動視頻監(jiān)控攝像機(jī)進(jìn)行更大視角的工作，提升視頻監(jiān)控攝像機(jī)的工作范圍及效率。

3.3 缺乏經(jīng)濟(jì)可用的鐵塔平臺

重點林區(qū)視頻監(jiān)控攝像機(jī)的部署主要依托通信鐵塔或者在林區(qū)新建的鐵塔，這兩種部署方式在目前實際建設(shè)過程中都存在一定的建設(shè)難題。通信天線工作距離存在限制，因此通信鐵塔一般都靠近居民區(qū)。海晏縣建設(shè)通信鐵塔效益不高，缺乏相關(guān)通信鐵塔資源。而新建鐵塔造價高，且鐵塔維護(hù)困難，建設(shè)及運維總成本較高。部分重點林區(qū)樹木較高，為保障視頻監(jiān)控有效視距，預(yù)留未來樹木的向上生長空間，用于部署林區(qū)視頻監(jiān)控攝像機(jī)的鐵塔塔高一般不低于30m，而30m 以上的鐵塔綜合造價高。新建鐵塔成本高，不利于相關(guān)項目開展[2]。

3.4 森林防火工作組織部署不全面

科學(xué)的組織部署是海晏縣森林防火工作的保障。目前，海晏縣森林防火行政管理組織體系尚不健全，影響管理工作效率和質(zhì)量的提升，不利于海晏縣森林防火工作的開展與落實。并且海晏縣森林防滅火指揮部屬于同級人民政府議事協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，獨立運作能力較為欠缺，功能地位不夠突出，影響其防滅火部署。森林防滅火指揮部、森林防火指揮部辦公室多掛靠在區(qū)應(yīng)急管理部門或林業(yè)局，不能獨立進(jìn)行運作，無法滿足現(xiàn)代森林防火的多重需要。并且森林周邊部分群眾森林防火意識不夠強(qiáng)，在森林防火各項管理措施中配合不到位，進(jìn)一步加大了海晏縣森林防火的難度。

4 現(xiàn)代城市森林防火中視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用

4.1 巡護(hù)管理實時掌握

海晏縣護(hù)林員、管理人員等對巡護(hù)林區(qū)時，現(xiàn)場視頻信息和巡護(hù)人員的位置，巡護(hù)軌跡等，提高巡護(hù)人員的工作效率，采集的現(xiàn)場音視頻信息可留作證據(jù)使用，還可以用于指揮中心與巡護(hù)員進(jìn)行音視頻通話等。并通過視頻情況，實時掌握進(jìn)出林區(qū)的車輛及人員信息，防止各種林場樹木盜竊、濫砍濫伐等行為的發(fā)生[3]。

4.2 林火監(jiān)測預(yù)警

采用紅外被動成像技術(shù)和高清視頻的智能識別處理器、長焦鏡頭、可見光攝像機(jī)及后端監(jiān)測管理軟件實現(xiàn)煙火智能識別并做到自動報警，運用長焦鏡頭的焦距、重型數(shù)字云臺轉(zhuǎn)動的方位角和俯仰角以及后端GIS管理軟件平臺實現(xiàn)火點自動精準(zhǔn)聚焦定位。并采用了自動聚焦功能，實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離監(jiān)控。利用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)云臺，還可以實現(xiàn)左右360°上下45°自動巡航，配備熱成像夜視儀，熱成像視頻還可以在熱源高于地表溫度的情況下看清一切熱源，并且能夠抓拍錄像和圖像，徹底解決了監(jiān)控夜晚和雪霧天氣無法觀看的問題，從而實現(xiàn)對森林的不間斷監(jiān)控?；鹎樽詣幼R別報警和定位：利用熱成像探火技術(shù)與智能煙火識別技術(shù)，能夠在遇到火情時進(jìn)行自動分析和自動報警，不管是黑夜還是白天、晴天雨天亦或霧霾天氣，在監(jiān)控站有效范圍內(nèi)只要是監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的火源，就會在森林防火指揮中心的平臺及時發(fā)出報警。利用前端網(wǎng)絡(luò)數(shù)字云臺旋轉(zhuǎn)角度、焦距、位置等，準(zhǔn)確測定火點發(fā)生的方位和距離，在電子地圖上自動定位火點。

4.3 智能煙火識別功能

智能煙火的自動識別功能是森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能之一，其可以在第一時間針對發(fā)現(xiàn)的森林火災(zāi)信號及時傳遞給火災(zāi)火警中心。正因為城市森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)是連續(xù)不間斷工作的，如果森林中出現(xiàn)火災(zāi)或火勢煙霧等情況，監(jiān)控系統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)會對發(fā)現(xiàn)的火災(zāi)煙霧以及火災(zāi)圖像進(jìn)行自動監(jiān)測識別，在監(jiān)控系統(tǒng)自動確定是火災(zāi)情況后，會自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，把火災(zāi)報警信號以及視頻監(jiān)控信息傳遞給海晏縣消防中心，使消防中心快速做出火災(zāi)反應(yīng)，從而降低火災(zāi)損失。

4.4 無人值守

森林防火探測一體機(jī)是智能設(shè)備，具備一定的無人值守功能，是森林火災(zāi)人防功能的必要補(bǔ)充。具有自動報警、智能掃描、重點區(qū)域重點掃描，雙模式報警等功能，當(dāng)前端檢測到火情信息時，可對森林火災(zāi)進(jìn)行勻速的、無遺漏地掃描；針對性地完整掃描重點區(qū)域；可根據(jù)測溫技術(shù)精準(zhǔn)探測暴露出來的可見火情，煙火識別技術(shù)探測非可視區(qū)域的火情進(jìn)行雙模式報警等，根據(jù)火情定位，值班人員能夠及時聯(lián)系附近瞭望哨塔，從而做到火情的早發(fā)現(xiàn)、早撲滅[4]。

4.5 衛(wèi)星熱點信息集成

目前，城市森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了與衛(wèi)星信息系統(tǒng)的連接，從而便于明確找到確定重大火災(zāi)的解決辦法。另外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還連接了國家衛(wèi)星熱點系統(tǒng)，如果在海晏縣的森林區(qū)域發(fā)生火災(zāi)，防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以更多地利用國家衛(wèi)星熱點系統(tǒng)上的相應(yīng)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)在火災(zāi)控制中利用熱點數(shù)據(jù)，提升處理火災(zāi)效率的能力。

5 城市森林防火未來的發(fā)展趨勢

由于信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機(jī)視覺、云計算、深度學(xué)習(xí)算法和圖像處理能力的不斷提升，發(fā)展出了基于可見光視頻監(jiān)控攝像機(jī)的檢測場景理解技術(shù)和煙火檢測技術(shù)，可以把智能煙火識別監(jiān)測預(yù)警效率進(jìn)一步的提升。

5.1 檢測場景理解技術(shù)

檢測場景理解技術(shù)能夠劃分視頻監(jiān)控周邊區(qū)域環(huán)境，并利用深度學(xué)習(xí)算法和計算機(jī)視覺，自動把監(jiān)控畫面中非重點檢測區(qū)域內(nèi)的等標(biāo)記為非檢測區(qū)域，從而降低因云層倒影、水面反光和居民用火等因素的影響，能夠加強(qiáng)對火光、煙霧等重點檢測區(qū)域的分析理解，提高海晏縣林區(qū)火災(zāi)警報的準(zhǔn)確率。

5.2 煙火檢測技術(shù)

煙火檢測技術(shù)能夠利用可見光視頻監(jiān)控攝像機(jī)，綜合運用運動、顏色、目標(biāo)檢測、形狀、幀間特征、紋理等多種特征分析方法，過濾掉林區(qū)霧雨、人、樹枝晃動、汽車與建筑物燈光、物體反光、陰影、云、植物顏色、霞光、動物、蚊蟲和水滴等原始干擾因素。同時該技術(shù)結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，對林火煙霧、火光特征進(jìn)行分析識別，進(jìn)而對早期火情進(jìn)行報警[5]。

發(fā)展以上兩種技術(shù)，有助于可見光視頻監(jiān)控攝像機(jī)增加白天識別煙霧，以及晚上識別火光的能力，能夠解決在光照度不佳條件下，圖像成像質(zhì)量差，以及誤報率比較高的問題，降低了可見光智能煙火識別視頻監(jiān)控系統(tǒng)的誤報率，有著很大的應(yīng)用前景。而共享鐵塔，特別是電力鐵塔經(jīng)過通信運營商的電信改造后，相關(guān)電力鐵塔將具備視頻監(jiān)控攝像機(jī)部署所需的高度、電力、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和條件，能夠節(jié)約視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)部署費用，促進(jìn)海晏縣有關(guān)項目的實施[6]。

6 結(jié)語

綜上所述，城市森林資源非常寶貴，其不僅具有經(jīng)濟(jì)價值，而且能維護(hù)生態(tài)平衡。當(dāng)前，海晏縣非常重視城市森林資源的保護(hù)工作。而近幾年森林火災(zāi)也因為惡劣天氣而多發(fā)，并且林區(qū)面積較大，造成海晏縣森林防火管控壓力較大。因此，要充分發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用，使現(xiàn)場指揮人員第一時間能夠掌握火情，為指揮現(xiàn)場防火工作提供了決策依據(jù)，為搶險救災(zāi)爭取寶貴的時間，使火災(zāi)帶來的損失降到最低，保護(hù)海晏縣森林資源和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。