一、需求背景
雖然中國森林面積小,資源數(shù)量少,地區(qū)分布不均,但是隨著造林事業(yè)的不斷發(fā)展,林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加,長期以來山區(qū)人民積累了豐富的造林、營林經(jīng)驗(yàn),培育了大面積的人工林,特別是南方山區(qū)的杉木林和竹林。另外中國幅員遼闊,由于各地自然條件不同,加之植物種類繁多,森林植物和森林類型極為豐富多樣,防火工作是首要任務(wù)。
我們知道,發(fā)生森林火災(zāi)必須具備三個(gè)基本調(diào)色:可燃物(包括樹木、草灌等植物)是發(fā)生森林火災(zāi)的物資基礎(chǔ);火險(xiǎn)天氣是發(fā)生火災(zāi)的重要調(diào)色;火源是發(fā)生森林火災(zāi)的主導(dǎo)因素,三者缺一不可。大量的事實(shí)說明森林火災(zāi)是可以預(yù)防的。可燃物和火源可以進(jìn)行認(rèn)為控制,而火險(xiǎn)天氣也可進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)進(jìn)行防范。由于森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。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)。為此國內(nèi)外都在為預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)而努力。
針對(duì)我國森林面積覆蓋的實(shí)際情況,由于林區(qū)地形條件很復(fù)雜,不適用通常的有線傳輸模式,公司經(jīng)過幾年的項(xiàng)目實(shí)踐,推出一套切實(shí)可行的解決方案——森林防火無線圖像
監(jiān)控系統(tǒng)。
森林防火無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)由林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、攝像機(jī)和鏡頭系統(tǒng)、云臺(tái)控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和鐵塔組成。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的圖像顯示、圖像錄像控制中心,具有遠(yuǎn)程控制功能,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)場實(shí)時(shí)圖像。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)還具有向上級(jí)林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。
二、方案特點(diǎn): 在林區(qū)復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控,系統(tǒng)要考慮具備以下特點(diǎn):
1 、環(huán)境導(dǎo)致監(jiān)控范圍大。監(jiān)控點(diǎn)的選擇,首先攝像機(jī)應(yīng)安裝在森林制高點(diǎn),要求視野廣、無障礙、監(jiān)控角度大,盡量少設(shè)監(jiān)控點(diǎn),并盡可能使得每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控覆蓋的森林面積最大,如無法回避有死角,可增加監(jiān)控點(diǎn)。
2 、全天候監(jiān)控。監(jiān)控點(diǎn)要全天候工作,這就需要選擇攝像機(jī)時(shí)應(yīng)選用紅外敏感型彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī);鏡頭應(yīng)選用日夜兩用型鏡頭,并且 3KM 外能看清人物活動(dòng);云臺(tái)要求選用螺桿傳動(dòng)的室外一體化云臺(tái),為了減少遠(yuǎn)距離圖像的抖動(dòng),攝像機(jī)的安裝也要確保牢固穩(wěn)定。
3 、傳輸鏈路是系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 由于森林防火監(jiān)控自身的特點(diǎn),傳輸方式不可能采用有線或光纜的方式,因此最理想的方式就是無線傳輸。無線傳輸方式以施工簡便,成本低,一次性投入等優(yōu)勢,無疑成為監(jiān)控系統(tǒng)傳輸鏈路的首選。圖像實(shí)時(shí)傳輸、清晰,傳輸頻率可選,并且可根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近、現(xiàn)場自然條件的不同,其功率的大小可以按要求配制,在遇障礙物阻擋的情況下,可采用架設(shè)中繼(圖像 / 數(shù)據(jù))系統(tǒng)。
4、 森林防火涉及的范圍廣,距離遠(yuǎn)。各個(gè)需要監(jiān)控的林區(qū)與監(jiān)控管理中心距離較遠(yuǎn),分布較為分散。通常采用 2.4G 與 5.8G 產(chǎn)品混合組網(wǎng)模式。對(duì)于分布密集的遠(yuǎn)端點(diǎn)采用 5.8G 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng)模式;對(duì)于個(gè)別距離較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端點(diǎn)可以采用 2.4G 產(chǎn)品組網(wǎng)。
5、 前端設(shè)備的供電。在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中,能夠給前端設(shè)備提供穩(wěn)定的電源是非常重要的。所以我們?cè)谶x擇監(jiān)控點(diǎn)的時(shí)候,要盡量考慮選擇有固定電源的地方,但大家會(huì)考慮到有電源的監(jiān)控點(diǎn)距離中心很遠(yuǎn),這時(shí)就體現(xiàn)出遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臒o線設(shè)備優(yōu)勢。如果無法找到合適的有源點(diǎn),那么只能采用太陽能供電方式。
在采用太陽能供電方式時(shí),首先,要選擇專業(yè)的太陽能電源公司的產(chǎn)品;其次,太陽能供電系統(tǒng)最少要保證在陰雨天,能給每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的前端所有設(shè)備提供 24 小時(shí)的電力。太陽能供電系統(tǒng)由太陽電池組件構(gòu)成的太陽電池方陣、太陽能充電控制裝置、逆變器、蓄電池組構(gòu)成。太陽電池方陣在晴朗的白天把太陽光能轉(zhuǎn)換為電能,給負(fù)載供電的同時(shí),也給蓄電池組充電;在無光照時(shí),由蓄電池給負(fù)載供電。
6、 避雷接地要安全可靠。森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的軟肋是前端的避雷與接地,前端設(shè)備的避雷與接地直接影響整個(gè)工程的安全性和可靠性,忽視了避雷與接地將會(huì)給用戶帶來巨大的的損失,避雷原則是所有設(shè)備都要安裝在避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi),接地電阻不大于 10 歐姆,如工程商沒有避雷與接地能力,建議與本地專業(yè)的避雷與接地公司合作,避雷與接地的自身特點(diǎn)是由環(huán)境決定的并影響到的實(shí)際避雷效果,因此脫離了工程所在地的具體情況而設(shè)計(jì)避雷與接地是紙上談兵,且不可行。
7、為及時(shí)發(fā)現(xiàn)火警,前端需要有煙感等感應(yīng)器以及報(bào)警聯(lián)動(dòng)設(shè)備。此時(shí),需要注意:
?。?)將感應(yīng)器與報(bào)警聯(lián)動(dòng)設(shè)備正確與視頻編碼器的 485 線連接。
?。?)設(shè)置 485 地址。
?。?)前端和后端的控制協(xié)議必須保持一致。
?。?)遠(yuǎn)端及后端設(shè)備的波特率必須設(shè)置一致。
8、中心實(shí)時(shí)監(jiān)控前端設(shè)備工作狀態(tài)。由于整個(gè)監(jiān)控前端設(shè)備地處深山,維護(hù)極為不便,所以中心要能隨時(shí)掌握前端設(shè)備的工作狀態(tài),對(duì)維護(hù)將起到重要的指導(dǎo)分析作用,一方面降低了整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)工作的強(qiáng)度和費(fèi)用,另一方面也保護(hù)了用戶和工程商雙方的利益。
9、后端監(jiān)控指揮控制系統(tǒng)通常是以多客戶端方式查看圖像。在無線鏈路帶寬足夠的前提下,所有圖像應(yīng)采用組播方式傳輸,以便節(jié)約無線鏈路帶寬,保證無線鏈路的穩(wěn)定性。此時(shí),監(jiān)控中心的交換機(jī)必須具備組播轉(zhuǎn)發(fā)控制功能,防止廣播風(fēng)暴發(fā)生。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
四、無線傳輸鏈路的要求 在選擇微波產(chǎn)品時(shí),要滿足能夠在惡劣復(fù)雜的森林環(huán)境下建立可靠高效的鏈路,從而保證整個(gè)系統(tǒng)的性能,那么必須要考慮以下因素:
1.滿足室外型產(chǎn)品。
2.支持遠(yuǎn)距離和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)大規(guī)模組網(wǎng)傳輸,提供足夠高的鏈路帶寬,同時(shí)支持帶寬分配。
3.支持視頻組播包的轉(zhuǎn)發(fā)控制。
4.無線傳輸?shù)母叻€(wěn)定性和可靠性。
5.安裝簡便、具有強(qiáng)大的管理功能、維護(hù)成本低。