森林防火视频监控技术应用与分析范文

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摘要:简述了森林防火视频监控技术的发展、技术指标及其应用，并对目前国内森林防火视频监控技术存在的问题进行了探讨，指出《森林防火视频监控系统技术规范》的颁布实施促进了森林防火视频监控技术的标准化及统一性，规范了市场竞争秩序，对推动森林防火技术的发展具有重要意义。

关键词:森林防火;视频监控;应用;标准化

森林火灾是世界性的林业重大灾害之一，不仅会对当地百姓造成人员伤亡，而且还会带来巨大经济损失，严重破坏生态环境。第一时间发现火灾并快速地调度指挥进行及时扑救，实现“打早、打小、打了”目标，把损失降到最低，已成为各林业局防火单位的重要任务［1］。传统的防火监控是人工瞭望，防火期间有专门人员到瞭望塔观测，这种方法的弊端是存在时间间隔，无法做到全天候观察，而且容易受天气影响，雾霾天气能见度低时达不到监测的效果，同时存在极大的安全隐患。森林防火视频监控技术是以现代通信视频无线监控设备为工具，可对易发生火灾的林区及人工监管不便的地区进行规范、科学、有效地监控和管理，第一时间发现火灾，为火灾的指挥扑救提供技术支持。

1森林防火视频监控技术的发展

森林防火视频监控系统在我国的森林防火监测工作中发挥了重要作用，该系统经历了以下几个发展阶段。(1)自1990年起，我国的一些城市采用视频监控的方式来维护林区安全，这种方式必须经过人工查看，而且监控范围小，图像清晰度低，缺少对火源的识别与定位。(2)随着视频监控技术的发展，森林防火视频监控系统已经能够对火点进行初步定位，但存在定位、识别误差较大以及巡航时间长等缺点，技术还有待提高。(3)21世纪以来，视频监控系统技术的发展迎来高峰，进入一个新时代。新一代视频监控产品的前端设备采用了高精度球型转台，并融入了智能烟火识别算法，不仅缩短了林火识别时间，而且提高了其定位精度和识别火情的准确率。目前，许多省市的林业部门正在建立基于无线远程视频监控的森林防火监控系统，该系统采用无线微波图像传输，将远程监控点拍摄的实时画面传送到监控管理中心［6－8］，监控中心的指挥人员可第一时间掌握火情，对火灾扑救的指挥决策起到了重大作用。这种无线远程传输方式解决了有线通信布线施工量大、长距离传输信号差、线路维护困难等一系列问题。

2森林防火视频监控技术的应用

2.1火警信息处理

森林防火视频监控系统带有信息处理功能，当监测、识别到火情时可自动获取火源的地理坐标，记录火情时间及其他数据，将这些数据存储到历史火灾数据库，通过进一步数据分析，绘制出历史火灾的空间分布图，可为后续林火视频监控点的选择提供科学的依据和参考［9］。

2.2智能识别

烟火智能防火视频监控系统可24h连续获取各监控点的状况，并通过系统的智能图像处理系统和林火识别系统发现火情，当自动报警系统显示火警信号时消防监控室即向消防指挥中心发出报警信息，及时展开扑救指挥工作［10－11］。2.3国家卫星热点信息集成森林防火视频监控系统能够集成国家卫星热点管理系统，获取国内森林防火的热点数据，并将这些数据接入到防护应急指挥系统中，对其进行实时追踪和查询。

3我国森林防火视频监控技术存在的问题及对策

3.1存在问题

目前，我国森林防火视频监控技术在实际应用中还存在如下一些问题:①森林防火视频监控系统前期建设及后期维护需要大量的资金投入，而且我国一些林区位置偏僻，山路陡峭崎岖，有些还处于未开发状态，在这种林区环境下建设森林防火视频监控系统需花费更多的人力、物力;②在复杂天气情况下，信号传输不稳定，林火识别容易出现误报现象［12］;③视频监控点的选址主要是通过管理者的经验进行确定，容易出现重复监测或监测盲区的问题;④由于缺乏足够的资金支持，森林防火视频监控产品的质量水平差距较大，而且产品质量的评价与鉴定也因缺少相应的技术标准支持而无法进行。森林防火视频监控产品的规范性、统一性、标准性将为我国各级森林防火监测工作的互通带来便利。

3.2解决措施

在充分保证视频监测效果的前提下，增大监控设备的半径将减少系统建设所需的费用，对于地理位置偏僻的山区，瞭望塔之间的距离较远，铺设线路投资金额大，可采用无线传输的方式［13］。对影响信号传输的地形因素、天气因素和火源等，可通过野外调查和系统技术相结合的方法进行验证，以提高火情的识别精度。采用地理信息系统的空间分析方法、数学建模方法和计算机技术，科学地选择适用于大多数研究区域的视频监控点，减少技术人员的野外勘查工作［14］。针对市场上的森林防火视频监控产品质量差距大的问题，2016年6月1日，首次颁布实施了《森林防火视频监控系统技术规范》，此规范由国家林业局制定，填补了该领域行业标准规范的空白，并综合考虑了当前的产品水平［15］。标准的出台实现了我国森林防火视频监控产品的规范化，确保了省级、市级、县级之间森林防火监测工作的互通。不久的将来，随着视频监控技术水平的提高、行业发展水平的提升，技术规范也会随发展形势的变化进行修订，逐步完善。

4森林防火视频监控技术指标

4.1有效识别时间

早期扑救可使火灾消灭在初期阶段，避免由火势蔓延而导致的火灾加重。为第一时间发现火源，森林防火视频监控的有效识别时间为小于30min，目前市场上的火情监控产品已经能够达到这个标准，有的产品可在20min内完成火情识别的工作。

4.2火情识别率

及时发现火情并准确定位，对早期扑救具有重要意义，可减少因火灾蔓延造成的森林破坏和人员伤亡。火灾初期火焰较少不容易发现，但烟雾却很明显，因此，现代森林防火视频监控系统大多采用烟气识别报警系统，由于智能识别技术水平的原因有时可能造成火情漏报，一般要求系统的漏报率不得高于1‰，万公顷日误报次数不大于3次。

4.3定位精度

森林防火视频监控系统发现火情的位置与实际位置的差距越小意味着系统的定位精度越高，准确的火灾位置信息能帮助扑救人员迅速到达火场展开早期扑救，有助于指挥人员制定合理的火灾扑救方案。定位精度的大小与监控产品的加工水平、系统安装精密程度以及软件误差紧密相关，考虑到实际应用效果、设备生产水平、实施难度等，要求定位精度小于100m。

4.4可见光和红外融合应用

目前，视频监控的镜头多采用可见光与非制冷红外融合的方式，通过火焰和烟雾在图像上表现出来的特征来识别火灾，充分发挥可见光与红外各自的特点。可见光在白天视线较好，对烟的识别精度高，能够第一时间发现火灾，但晚上对火的识别能力大大减弱，采用红外镜头则可有效地识别夜间林火。采用可见光和红外融合的方式可实现对烟火全天候的交叉确认识别，提高森林防火监测与预警能力［16］。

4.5前端监控设备防护安全

森林防火监控视频大多安装在林区内，在较恶劣的自然环境(雨、雪)或温差较大的室外条件下工作，需要高标准的防护等级阻止灰尘和雨水的侵蚀，前端监控设备整体防护等级要求为IP66，摄像机的防护罩等级需达到IP67，以保证设备的正常运转。

4.6识别算法

前置前端设备采用嵌入式识别算法，根据摄像头拍摄到的视频图像，对烟和火焰的颜色、特征、运动形态进行预处理，可极大地提升火灾的识别能力。小规模和生产技术水平不高的厂家难以完成这种设计，目前行业内只有极少数厂家可应用这项技术。以上这几项技术指标是森林防火视频监控系统的支撑要素，是实现火灾高效识别、精准定位的关键技术。高质量的前端设备以及高清晰度的成像系统是整个视频监控系统的载体，是识别火灾的基础，识别算法的置入不仅可提高火点定位的精度，保障有效的识别时间，而且还可以在早期发现火情。因此，在进行防火监控视频系统设计及购买生产厂家生产的监控设备产品时应综合考虑这些关键因素。

5小结

森林防火视频监控系统实现了全天候24h监控及火情自动报警，在林火预防、监测方面应用前景广阔。行业标准的制订促进了森林防火视频监控技术的标准化，规范了市场竞争秩序，促进了科技成果的应用。随着高清视频传输、图像识别处理等新技术的引入，我国森林防火视频监控技术的发展必将迈上一个新台阶［17］。

参考文献:

［1］张永贺，丁智，王凯泽，等．基于GIS和视频监控的森林防火指挥决策系统研建［J］．亚热带资源与环境学报，2012，7(3):44－53．

［2］周雨松．林区防火工作的分析及对策———以铁力林业局为例［J］．森林工程，2015，31(2):81－83．

［3］王执煜，张树军，孙佰成，等．无线视频技术在森林防火监控中的应用［J］．林业机械与木工设备，2006，34(1):42－43．

［4］闫杨．森林防火远程智能视频监控系统的设计与实现［D］．哈尔滨:黑龙江大学，2015．

［5］李鑫，段菁．内蒙古森林防火视频监控体系建设技术研究———以呼和浩特市为例［J］．内蒙古林业调查设计，2016，39(3):88－91．

［6］陈立生，谢永华．森林防火视频监控系统的设计［J］．林业劳动安全，2007，20(3):46－48．

［7］黄柏霞．森林防火远程图像监控系统的实现［J］．中国安防产品信息，2004(1):56－57．

［8］陈辉．数字微波森林防火监控与调度指挥系统［J］．林业科技，2004(3):36－38．

［9］熊方．浅谈贵阳市远程林火视频监控系统的应用［J］．贵州林业科技，2017，45(3):57－61．

［10］徐梧．视频监控在林火管理中的应用［D］．北京:北京林业大学，2008．

［11］黄磊．视频监控在森林防火监测中的应用研究［J］．生物技术世界，2016(5):70－70．

［12］张红勇．兴隆山保护区森林防火视频监控技术应用探讨［J］．甘肃林业科技，2017，42(2):52－54．

［13］阎兵早．森林防火视频监控系统的技术应用［J］．电脑知识与技术，2017，13(29):23－25+28．

［14］曹姗姗．森林防火视频监控布局研究［D］．哈尔滨:哈尔滨师范大学，2011．

［15］本刊讯．国家林业局《森林防火视频监控系统技术规范》6月实施［J］．中国安防，2016(7):7－7．

［16］单亦栋．森林防火视频监控中烟雾识别的监测与研究［D］．青岛:中国海洋大学，2014．

［17］舒立福．权威解读《森林防火视频监控系统技术规范》［N］．中国绿色时报，2016－06－03.

作者：刘柯珍1；舒立福1；于泽蛟2；陈春广2；王灵祥2；赵晨晨2 单位：1.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所，2.浙江省航空护林管理站