森林防火远程智能监测系统可行性参照设计方案

2018-07-29 17:49:25

森林防火远程智能监测系统设计

1.1林火瞭望监测系统

森林防火远程智能监测系统由视频采集和控制、网络传输、供电、监测铁塔、防雷等几方面组成,任何环节考虑不到位将影响整个系统的稳定运行。

1 视频采集和控制

视频采集和控制系统主要包括摄像机、镜头、云台、野外防护罩、控制解码器、视频编码器等设备组成。

2 网络传输

林火远程监测的网络传输,采用无线传输,无线传输主要利用微波等技术,搭建无线传输网络,进行视频信号的传输。

3 监测铁塔

本系统监测铁塔大部分采用瞭望塔,部分采用新建基站铁塔,节约系统建设投资。监测基站铁塔为前端基站设备的运行提供必要的保障,为了使设备正常运行,在基础建设本着牢固可靠、坚固耐用的原则,铁塔设计遵循《高耸结构设计规范》GB135-90,满足微波5.8G通讯要求。所建铁塔高度适当考虑树木的生长余量,原则为10-15年之内,保证树木的生长不会遮挡塔上的天线和摄像机。

4、视频监测管理软件

林火视频监测管理软件可以按多画面和自定义画面实时显示前端采集点的图像。通过监测管理软件可对前端云台和镜头进行控制,可以控制云台转动方向、镜头远近拉伸等。

系统安全性上,采用人员身份认证、访问控制权限功能和审核功能等方式保证系统安全可靠。

所有采集点视频图像全程录像存储,并可以对以往的历史图像进行査询和回放,满足7X24小时存储;查询采用时间流设计,可由时间、日期、前端采集点等条件完成监测图像资料查询、检索和回放。

1.1.1前端信息采集

1、监测铁塔

15米监控铁塔

釆用四角钢结构设计,主框架采用角钢设计,高度15米,在顶部设置维修平台,维修平台四周采用扁钢组成护栏,设置避雷针,避雷针通过25mm2的扁钢连接到地下接地体。可抵御10级风,表面防锈处理后镀锌。整体造型美观,设置外置的爬梯,爬梯配置保护装置,爬梯与顶部工作平台间设立带锁防护门;通讯塔配置一套走线保护管,确保从基础引来的电源线不暴露在室外;铁塔所有材质釆用Q235碳素钢,钢材采用热镀锌,镀锌厚度不低于65μm,镀锌工艺执行GB/T13912-2012标准;铁塔架构制作执行GB/T2694_2012标准;四角监控塔设计为云台顶载模式,侧面设置避雷针,避雷针直径20mm,高度2米以上;铁塔设计整体承重不低于2000kg,抗风等级大于12级,覆冰厚度5mm以上,抗震等级8级以上。

铁塔基础

采用水泥混凝土和从础铁锚组成,包含水泥、沙子、石头子,混凝土预留一根L型穿线管基础的L型穿线孔和塔的穿线管相连,确保线缆不外漏;铁塔与规础材料重置比不低于1:6,15米塔跟幵2.5米,要求坑基深度不低于1米,若因山石无法实现深坑基,要求增设地锚与基础预制件固定,强化抓地牢固度。包含材料从车辆无法通行处到项目建设地点的二次搬运。

铁塔防雷接地

避雷针安装商度:高于信号接收装置及摄像机1.5米以上,引下线材料:扁铁或铜芯电缆(>16mm2)铝芯电缆(>32mmz),接地电阻:10Ω,线缆屏蔽处理:所有铁塔上的线缆都耍穿金属管或金属线槽进行屏敝并且两端接地,同时要将电源线缆和信号线缆要分开敷设,等电位连接:摄像头、设备箱等用镀锌圆钢与铁塔就近进行等电位连接。包含接地模块、接地极、接地扁钢、长效降阻剂、接地坑基。

2、传输中继铁塔

采用四角钢结构设计,主框架采用角钢设计,高度20米,在顶部设置维修平台,维修平台四周采用扁钢组成护栏,设置避雷针,避雷针通过25mm2的扁钢连接到地下接地体。可抵御10级风,表面防锈处理后镀锌。

铁塔所有材质采用Q235碳索钢,钢材采用热镀锌,镀锌厚度不低于65Pm,四角监控塔设计为云台顶载模式,侧面设置避雷针,避雷针直径20mm,高度2米以上;铁塔设计整体承重不低于2000kg,抗风等级大于12级,覆冰厚度5mm以上,抗震等级8级以上。

铁塔防雷接地:采用31.2m不锈钢镀锌避雷针环形安装,要求接地电阻不大于10Ω

传输中继铁塔安装配套设备:

5.8G无线数字微波传输设备:链路带宽280M,任意一条无线传输链路可以承载10Mbps高淸监控图像,满足同时传送5路以上1080P高清图像。

内置防浪涌雷电保护模块,双向流量动态自适应、定时重启、空中数据采用128位加密技术,千兆网口,poe供电,外接双极化天线;点对点回传,超远距离(外接高增益天线80公里以上),无线传输最高带宽可达300Mbps

微波天线:频率范围:51505850MHz,带宽:700MHz,增益:28dBi,输入阻抗:50Ω,极化方式:水平/垂直,最大功率:l00W,接头型号:N型,材质:压铸铝抛物面。

微波套件:含馈线、天馈防雷器、防水套件、室外屏蔽防水网线、微波供电模块。

3、监测铁塔设备间

采光房,每个设备间面积不低于2平方米,高度不低于2.1,安装防盗门。

4、可见光热成像双识别摄像系统

高清可见光摄像机;

像素≥300万像素,图像尺寸≥2048*1536;高清可见光镜头焦距:≥12.5-750mm;支持日夜两用IR功能,支持光学透雾功能;像素:200万;镜头接口C/CS;图像输出接口:BNCRJ45HDMIDVI。光学变倍:60倍光学变焦,自动光圈,自动聚焦;

热成像镜:

探测器类:非制冷红外焦平面;探测器像素≥384*288,像元中心距:25pm;热灵敏度NETD≤35mK:热成像镜头焦距:150mm;光圈:F1.0,防护等级≥IP67;

最低工作温度:≤-45°C,最高工作温度:≥70°C

重载数字云台:水平运动范围0°360°连续旋转,垂直运动范围-45°+45°;水平速度:0.0130°/S,俯仰速度:0.0130°/S;有效载荷不小于50kg;

可见光及红外火情识别引擎

(1)万公顷日误报次数不大于2次;

(2)漏报率:≤1%。;

(3)林火报警定位误差不大于50米;

(4)火情识别能力:具备可见光烟火识别及热成像识别报警,同时应具备干扰源屏蔽功能;

(5)火目标识别像素≤2*2像素;

(6)烟目标识别像素≤6*6像素;

(7)火源目标预警时间≤1;

(8)热成像火情识别半径与面积:5Km半径小于1m2着火面积;

(9)可见光火情识别半径与面积:5Km半径小于5m2着火面积;

(10)巡航周期:≤10分钟。

5、热成像球形识別单元

可见光识别单元:可见光有效像素:200万,帧率1920(H)*1080(V)25/秒;镜头焦距:10360mm,光学镜头:36倍变焦镜头,光圈参数:F1.2CLOSE,宽动态:120dB;

热成像测温识别单元:探测器类型:非制冷红外焦平面感应器,像素:384*288,像元间距:17um,响应波段:814um,热灵敏度:NETD30mK,镜头变焦75mm,连续电动调焦;光圈:≤F1.0,网络编码:704*576;

高速转台:水平0°360°连续旋转,垂直方向-90°+90°;垂直键控速度为0.01°45/秒,水平键控速度为0.01°50°/秒,支持300个预置位,防护等级:IP66

林火自动测温探测器:有效探测距离:5KM,全局巡航时间小于5分钟,报警准确度:≥99%,误报率<0.8%,漏报率小于0.02%(万公顷日误报<2次);

林火预警有效距离:距监控点5KM时可见光烟火识別面积<5m2,热成像火源识别面积<0.5m2;巡航周期:≤5分钟;

识别技术:热成像测温&高清烟火识别双模式,可对常规干扰源火情屏蔽排除,避免反复报警;

可见光烟目标识别灵敏度:≤6*6像素,识别时间:0.5-1秒;热成像火目标识别灵敏度:1X2像素,识别时间≤0.1秒;结合GIS地图实现高精度定位,林火定位精度0.003°(最大误差<50米)。

6、智能烟火识別模块

识别方式:可见光烟火识別&热成像双模式:

识别机制:二次识别,动态林火扫描,静态林火确认:可见光烟目标识别灵敏度:≤6*6像素,识别吋间:0.5-1秒;热成像火目标识别灵敏度:≤1*2像素,识别时间≤0.1;

具备常规干扰源排除,如太阳、锅炉、寺庙、灯光等,可有效区分烟、雾、炊烟、汽车、阳光反射等,具备自定义区域屏蔽功能,可对覆盖范围内的村庄等区域进行屏蔽。

7、定位模块

前端探测设备集成定位模块,根据转台角度及镜头参数,自动计算火点位置,实现在三维GIS系统中标识,火点定位误差50米以内。

8、防盗系统

室外防水定焦摄像机,图像分辨率≥1920*1080,视频压缩标准:H.265/H.264/MJPEG,防护等级≥IP67,红外照射跗离≥50米;

接口:支持报警输入及输出、支持音频输入及输出、支持网络编码输出;

智能三鉴入侵报警探测器:微波、被动红外及微处理器智能三技术,能有效消除误报,智能微处理器控制,内置高性能微处理器监控探测器的工作状况;带下视防区,无盲区;

探测器角度:110°温度适应控制电路灵敏度均匀一致的光学系统。DC9V-16V宽电压供电方式,<40mA工作电流探测范围:10*10米;

高音报警扬声器:额记功率:20W,阻抗:8Ω,灵敏度:90±3dB,频响:100lOKHz

9、工业交换机

支持810Base-T/100Base-TX/1000Base-TX电口,支持存储转发交换方式,支持广播风暴抑制,IP40等级防护,波纹式高强度金属外壳,DIN导轨式安装。

10、点对点无线网桥

5.8G无线数字微波传输设备:链路带宽280M,任意一条无线传输链路可以承载10Mbps高清监控图像,满足同时传送5路以上1080P高清图像。

内置防浪涌雷电保护模块,双向流量动态自适应、定时重启、空中数据采用128位加密技术,千兆网口,poe供电,外接双极化天线:点对点回传,超远距离(外接高增益天线80公里以上),无线传输最高带宽可达300Mbps

微波天线:频率范围:51505850MHz,带宽:700MHz,增益:28dBi,输入阻抗:50Ω,极化方式:水平/垂直,最大功率:100W,接头型号:N型,材质:压铸铝抛物面。

微波套件:含馈线、天馈防雷器、防水套件、室外屏蔽防水网线、

微波供电模块。

11、太阳能供电系统

2400W太阳能电池板:绒面钢化玻璃:采用减反射膜(ARC)绒面钢化玻璃产品,单片功率:200W5年材料和工艺保证,12年输出功率不小于90%20年输出功率不小于80%,系统功率:2400W:

安装方式:支架现场组装后落地,安装防护等级:具有防水、防潮、防腐、保温隔热,通气等功能,防水外壳防护等级IP67,使用寿命要求:不低于10年。

1.1.2后端监控

1、市级视频监控预警平台

森林防火预警监控平台,实现多级权限管理、显示功能管理、火情报警管理、设备管理、策略管理、火情查询回放、GIS对接等。

(1)系统具有多级管理功能,可设置省、市、县、乡镇、林场等级别,具备事件上报功能,上级系统可随意查看下级信息,具有用户权限限制、留痕、屏蔽用户操作错误等功能。

(2)系统具备实时监控显示功能,具备气象站接口,可接入气象站及气象局信号,天气信息实时显示,文件管理,火情报警模式选择,历史火情列表功能,具各日志管理、入侵报警管理功能,具有多路视频点播显示功能,视频存储、系统备份及恢复功能,具有远程互联网升级功能,支持对日常巡航监控视频和火警视频分别存储管理功功能。

(3)发现火情时,联动画面闪烁,具备声光报警、短信报警功能,并可实现点击屏幕中任意位置取消报警,可联动GIS系统实现定位。

(4)支持对设备的管理.可对一体机的运行、配置状态查询、管理.对设备进行开环控制,镜头焦距控制,具备报警策略指定功能,支拍单IP管理功能

(5)、且备报警策略管理。可对巡航策略、巡航区域、火情报警、报警模式、巡航周期、自动巡航开启策略、守望策略进行配置,对巡航带、巡航方案、报警策略、火情模式进行选择,具有火情标绘和最短路径分析功能

(6)支持对己预警的火情具备查询、定位、反向控制、编辑功能,支持对火情的确认、升级、调度、删除、取消、火点的添加、修改、定位、转发功能:具备火情查询、双目同步回放、火情事件和经纬度等条件查询。

(7)支持360°镜像地图制作功能,支持手动或自动镜像地图更新,支持摄像机观察范围在全景图中实时显示功能,支持虚警区在全景图中通过可选颜色以多边形显示功能。

(8)支持墓于GIS的显示功能,具备地图浏览、地图编辑、地图查询、地图整饰、三维地图显示;具备火点交叉定位功能,可根据两台监控设备的水平角计算交叉经纬度坐标,定位误差<50米,支持多点联动功能,发现火情时可调度火情周边前端监控设备联合监控火情。

(9)平台通逍授权:≥17路。

2、县级视频监控预警平台

森林防火预警监控平台,实现用户权限管理、视频管理、林火预警管理、短信管理、存储管理、云台管理、镜头控制、流媒体转发、录像管理、视频预览管理、视额分组管理、摄像机管理、巡航管理、防火事件管理、气象管理、GIS对接等。主要功能内容如下:

(1)实时数据接入:

实时火警信息、实时监控点巡航状态、实时监控点摄像机状态、实时监控点坐标数据、实时扫描经纬度信息、实时热值感应数据、实时气象信息、实时控制信息等。

(2)视频预警监控子系统:

视频预警监控子系统应实现用户登录、功能导航、设备列表、视频预览、设备控制、实时信息、录像回放、火警管理、区域屏蔽管理、设备管理、巡航策略管理、电视墙管理、报表管理、权限管理、用户管理等功能模块。

(3)用户权限管理模块:

系统应实现身份验证功能,根据登录用户的身份判断用户权限,赋予系统相关操作功能。

(4)设备列表导航模块

系统应实现以树型结构列出省、市、区县设备的列表,并实现设备查询功能。

(5)视频预览模块

系统应实现可见光视频和热成像视频的实时预览;视频延迟应控制在300毫秒内;最大可同时预览100路视频。视频应具有手动拍照、手动录像功能,并具有透雾开关、白平衡等摄像机参数设置功能。

(6)设备控制模块

系统成实现云台控制的基本功能,以及镜头控制的基本功能。

(7)录像资源管理及冋放模块

系统应实现按摄像机位置、按日期时间查询日常录像的点播功能;实现按吋间段下载录像片段及抓图功能;录像宜实现秒级回放,可自动形成结构化检索目录,便于形成结构化视频记录库,应具有8倍速至1/8倍速播放功能。

(8)林火火警处警管理模块

系统应实现火警信息展示、火警信息查询、火警分类处理、火替录像回放、火警截图、火警定位等功能。其中火警信息应展示火点坐标;火警分类处理应包括:等待扑灭处理、已扑灭处理、虚警暂时屏蔽处理、虚聱永久屏蔽处理;火警录像回放应实现可见光视频、热成像视频同步播放功能,实现8倍速至1/8倍速播放功能,实现下载功能。

(9)非森林区域火警屏蔽管理

系统应实现虚警区域屏蔽功能,屏蔽,可以添加、修改、删除虚警屏蔽区域。

(10)森林防火设备资源管理模块

系统应实现设备的添加、删除、修改及状态诊断功能。

(11)林火预瞥扫描巡航策略管理模块

系统应实现巡航策略的添加、删除、修改功能。巡航策略的配置应采取可视化界面的设计:应支持螺旋、削平果皮、预置位等多种策略;应支持按时间自动选择不同巡航策略的功能。

(12)报表管理模块

系统应实现按地区、时间、类型分类统计的火警数据,包括火警总数、虚警总数、处理总数、虚警率等。报表应提供导出、打印功能。

3、点位授权

森林防火系统防火探测点位接入授权:

视频相关:实时预览、录像回放、摄像机配置、手动录像;设备控制:云台控制、镜头控制、设备信息列表;预警管理:实时预警火警查询、火警统计、火警录像、火警截图、区域屏蔽;实时信息:云台角度信息、热值信息、网络信息、天气信息;巡航管理:预置位巡航、苹果皮巡航、螺旋巡航、可视化配置。


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