1、森林防火项目解决方案项目编号：20120710 张家界市森林防火智能监测系统建设项目方案书二一二年七月前 言绿色森林是地球赖以呼吸的肺，然而每年都会因自然或人为原因而引发森林火灾，烧毁大片森林。据统计，在2000年以前全世界平均每年发生火灾22万起，烧毁各种森林640多万公顷，约占全球森林总面积的0.23%。2000年以后，森林火灾形势更加严峻，仅2000年一年，全球森林火灾受灾面积就达到3.5亿公顷。同时，森林火灾对大气造成严重的污染，林木物质的燃烧也增加了全球温室气体的排放量。在全球气候异常、世界范围内森林大火频发的情况下，我国有效控制火灾蔓延，受害森林面积大幅度减少。2006年，全国共发
2、生森林火灾7946起，其中重大森林火灾7起，特大森林火灾5起；火场总面积560379公顷，受害森林面积407624公顷；伤亡103人（其中轻伤18人，重伤44人，死亡41人），与历年均值相比，火灾次数、受害森林面积和人员伤亡分别减少39.9%、39.1%和82.4%。从2006年开始，我国的森林火灾次数、受害森林面积和人员伤亡都呈逐年下降的趋势，这表明我国森林火灾综合防控能力在不断提高。多数森林火灾都是因为小火未能及时发现、扑救，终酿成大面积火灾，造成重大损失。因此，如何及时、准确、有效地监测可能和已经发生的森林火灾，减少灾害损失，保护森林资源和野生动物，维护生态平衡，具有非常重要的意义。第一
3、章概 述1、项目概况1.1项目名称湖南省张家界市森林防火智能监测系统建设项目。1.2项目地点湖南省张家界市。1.3项目内容张家界是中国湖南省的省辖地级市，位于湖南西北部，澧水中上游，属武陵山脉腹地，为中国最重要的旅游城市之一。1982年9月，张家界成为中国第一个国家森林公园， 1988年8月，武陵源被列入国家第二批40处重点风景名胜区之内；1992年，由张家界国家森林公园、索溪峪风景区、天子山风景区三大景区构成的武陵源自然风景区被联合国教科文组织列入世界自然遗产名录。张家界全市林业用地面积70万hm2，占全市总面积的73.4%，有林地面积52.6万hm2，活立木蓄积量2033万立方米，森林覆盖
4、率达69.16%，名列全省第一。由于历史和自然多种原因，张家界是森林火灾的多发区，森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。近年来，湖南省森林火灾有上升的趋势，防火形势十分严峻。火灾对森林的破坏性极大，危害极深，造成的经济损失相当严重。它不仅烧毁大量的森林资源，破坏自然环境和生态平衡，而且直接影响工农业生产，严重威胁着人民生命财产的安全。作为我省重点林区之一，为积极响应国家“数字林业”的号召，应对森林防火形势，将以永定区回龙公园为试点，建设结合视频监控、无线网络、“3S”等技术手段为基础的森林防火监控指挥决策系统。该系统的建设将使得森林防火工作从传统的经验型定性管理转
5、化为自动化、标准化、规范化的定量管理，将有效解决林区森林防火问题，从远程实时监控、早期发现、准确定位、通讯畅通、科学调度、有效阻隔、专业扑救、指挥决策、快速消灭入手，全方位提升林火监测预报网、巡护监控网、指挥通讯网、林火阻隔网、林火扑救指挥决策的技术手段，极大的提高森林防火管理的效率和现代化水平，进一步提高森林防火决策的科学性、合理性。1.5 建设目标本项目建设目标是：建设具有实时性、网络化、自动化、智能化的森林防火监测、火情识别、自动报警、扑救指挥、方案决策、灾情分析为一体的森林防火监控指挥决策系统。为张家界市建立高安全性、高可靠性的森林防火监控指挥决策平台积累经验。同时，充分考虑今后监控点
6、增加、防火业务增多等方面的扩容问题，预留必要的扩展空间；预留到省林业厅的网络接口，为将来全省统一的森林防火指挥平台奠定基础。2、张家界市森林防火挑战及解决办法2.1面临的严峻挑战1、认识滞后森林火灾是受人为因素影响很大的自然灾害。目前全社会对森林防火的认识仍然不足，思想松懈麻痹，观念仍需进一步改善表现为过多地强调了森林火灾的人为性，没能为森林防火工作创造一个科学、宽松的政策和舆论环境；认为森林防火工作只是部门的事。在实际工作中，“说起来重要，做起来次要忙起来不要”，导致资金投入不足、防火机构不健全、消防监督不力、责任追究不到位。2、工作任务加重随着退耕还林、封山育林、造林绿化步伐加快和天然林停
7、伐减伐到位，森林面积大量增加，而生物防火林带的营造却停滞不前。特别是易燃、易受火灾危害的中幼林面积大量增加（特别是冰灾后的恢复造林）。森林面积的大量增加，使森林防火任务越来越繁重。植被多年的积累使林内可燃物持续增多，发生大火的隐患和危险性越来越高，一旦起火遇有恶劣天气，极易酿成大灾。3、管理难度加大随着林区搞活经济和森林生态旅游的兴起，进入林区的人员大量增加，火源成倍增长且管理难度越来越大，森林防火工作面l临新的困难：上坟烧纸，燃放鞭炮等迷信活动日益浓厚；某些报复性纵火以及为争取火烧材采伐指标而故意纵火亦呈上升趋势等等，极大地增加了火源管理的难度。4 、防火周期延长受全球气候变暖的影响，近两年
8、来，我市干旱、高温、大风天气明显增多，防火期延长，森林防火由时段性变为经常性。往年9月1日进人防火期，2004年6月份就开始发生森林火灾，当前已没有明显的防火期和非防火期之分加之可燃物积累和火灾的周期性变化，发生森林火灾的频率越来越高。5 、防范能力差防扑火装备和森林防火的科技含量不高，设施设备老化严重，林区道路网密度低，监测手段落后，预防、扑救森林火灾的方式陈旧简单，缺乏科学管理、依法治理的新方法，尤其缺乏控制大火的能力和手段，大部分地方原始的扑救工具和方式与当前林火的变化规律已越来越不适应。2.2现状（1）在林区地理位置较高处建瞭望塔，现在的森林防火工作主要依靠常驻瞭望塔上的工作人员，通过
9、人工、望远镜进行森林防火监测。（2）监控距离受天气状况影响较大，晴朗无雾的白天能够监视方圆10km的范围；晚上周边50m以外基本看不清；起雾天气最多只能监控到周边方圆1km范围。（3）瞭望塔工作人员对于林火的判断方式：a、火情地点如果在山背面，则会先看见烟；b、火情地点如果在山正面，则会先看见1-2的明火。（4）林区与其林区指挥部采用对讲系统进行上下信息传递。2.3缺点（1）在瞭望塔上的工作人员由于长时间依靠望远镜对周边进行监控，容易疲劳、走神，从而放松警惕。（2）对于山背面出现火情，容易误判。（3）在火情出现时，往往因为多路对讲机同时通信导致声音嘈杂，很难让指挥部了解火情，耽误灭火方案的决策
10、。2.4改进方式建议采用基于视频监控技术的森林防火系统，进行森林防火智能化分析、识别、防火、灭火以及通信指挥调度，以最大程度保护森林安全。第二章项目建设条件及必要性1、项目背景森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，具有毁灭性的后果。森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。尽管当今世界的科学在日新月异地向前发展，但是，人类在制服森林火灾上，却依然尚未取得长足的进展；于是森林火灾预防和发现比扑灭更具现实意义。1）、森林火灾不仅会烧死许多树，降低林木密度，破坏森林结构；
11、同时还引起树种演替，由低价值的树种、灌丛、杂草更替，降低森林的利用价值。2）、由于森林烧毁，造成林地裸露，失去森林涵养水源和保持水土的作用，将引起水涝、干旱、泥石流、滑坡、风沙等其他自然灾害发生。3）、被火烧伤的林木，生长衰退，为森林病虫害的大量衍生提供了有利环境，加速了林木的死亡。森林火灾后，促使森林环境发生急剧变化，使天气、水域和土壤等森林生态受到干扰，失去平衡，往往需要几十年或上百年才能得到恢复。4）、森林火灾能烧毁林区各种生产设施和建筑物，威胁森林附近的村镇，危及林区人民生命财产的安全，同时森林火灾能烧死并驱走珍贵的禽兽。森林火灾发生时还会产生大量烟雾，污染空气环境。此外，扑救森林火灾
12、要消耗大量的人力、物力和财力，影响工农业生产。有时还造成人身伤亡，影响社会的安定。5）、传统的监控方法主要是依靠人力，包括建立瞭望塔，建立视频监控站点等。随着我国政府森林防火意识的加强，一些相对比较落后的森林防火手段（如：地面巡护、地面瞭望台监测等方式）将会被逐步被新的监测方式替代。2、项目建设的政策条件近年，我国相继出台了相关政策，对森林防火提出了新的要求和规划，加大力度扶持森林防火建设，这些政策的出台将森林防火在技术要求上提升到了新的局面。3、项目建设的自然条件3.1 自然地理交通情况张家界市位于湖南省西北部，介于东经109度40分至111度20分、北纬28度52分至29度48分之间，是一
13、个正在开发、建设，以发展张家界旅游业为特征的新兴省辖地级市。全市辖永定、武陵源两区和慈利、桑植两县，市府设永定区。张家界市地处云贵高原隆起与洞庭湖沉降区结合部，市界东西最长167公里，南北最宽96公里。全市总面积9653平方公里，占全省面积的4.5%。张家界市的地层复杂多样，造化了当地的特色景观。3.2 气候条件张家界地处北中纬度，属中亚热带山原型季风性湿润气候，光热充足，雨量充沛，无霜期长，严寒期短，四季分明，历年平均日照、气温和降水量分别为1440小时、16度和1400毫米左右，历年平均无霜期在216天至269天之间。这样的气候有利于农、林、牧、副、渔业的全面发展。但受地形、地貌等因素的影
14、响，境内气候复杂多变，干旱洪涝、大风冰雹等自然灾害也比较频繁。1）年平均风速1.8米/秒境内大风的形成主要受大气环流和周围地形的影响，每年10月下旬至翌年5月，由于气压控制，每当寒潮到来便形成大风。特别是在春季的35月份，由于气温回升快，天气系统过境频繁，产生的大风次数更多。境内大于等于每秒7米的大风日数28.147.7天，最多年份达70天。1）年平均风速（1.8m/s）月份123456风速（m/s）1.71.92.02.01.91.8月份789101112风速（m/s）1.91.91.81.61.61.6本项目监控点计划建设地点均位于山顶，长年风力较大，实际年平均风速会高于上述风力气象数值。
15、2）全年平均太阳辐射量（4084.35兆焦/平方米/天）3） 风光资源评估从以上气象资料可知，张家界市风光资源总体比较丰富，日照时间较长，太阳能总辐射量较大，给太阳能供电提供较好的条件。年平均风速1.8m/s，风力资源也较好，可以采用风光互补发电。根据项目的具体要求，推荐尽量采用市电或就近取电为设备进行供电，在即不适合市电，也不适应就近取电的情况下，建议采用风光互补发电，以保障森林防火系统的稳定运行。4、森林防火监控项目建设的必要性4.1 减轻人工地面巡护成本传统的地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入瞭望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在
16、的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。4.2 提高准确性并保护瞭望员安全传统的瞭望台监测，是通过瞭望台、望远镜来观测林火的发生，确定火灾发生的地点后，再通过无线对讲系统报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设瞭望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；瞭望是一种依靠瞭望员的经验来观测的方法，准确
17、率低，误差大。另外瞭望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。4.3 降低航空巡护费用弥补航空巡护的其它不足航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，固定飞行费用2000元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。4.4 弥补卫星遥感技术的不足卫星遥感，利用极轨
18、气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。存在的不足：NOAA-AVHRR准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。当热点达到3个像素时，火已基本成灾。第三章森林防火监控系统设计1、设计依据建设方需求现场查勘数据中华人民共和国森林法中华人民共和国森林法实施条例森林防火条例全国森林防火“十一五”计划及2015年规划全国生态
19、环境建设规划全国森林防火中长期发展规划(2006-2015)森林重点火险区综治工程的建设标准(试行)森林防火工程技术标准湖南省森林防火实施办法城市监控报警联网系统通用技术要求GA/T 669-2006公安部关于实施“3111”工程试点技术规范安全防范工程程序与要求GA/T75-94安全防范系统通用图形符号GAT 74-2000视频安防监控系统技术要求GA367-2001工业电视系统工程设计规范GBH115-87电气装置工程施工及验收规范GBJ232-92电子计算机机房施工及验收规范SJ/T30003-93电子计算机场地通用规范GB/2887-2000电子计算机场地设计规范GB50174-200
20、0计算站场安全要求GB9361-1998计算机机房用活动地板技术条件 SJ/T10796-1996建筑防雷设计规范GB50057-94低压配电设计规范（GB50054-95）电信工程制图与图形符号YTT501595民用建筑电气设计规范 JGJT 161992 民用闭路电视系统工程技术规范GB50198-94入侵报警工程设计规范GA/77-94用户终端设备耐过压和过电流能力要求和试验方法YD/T870-906信息技术设备包括电气设备的安全GB4943-95地理信息技术基本术语（GB/T 17694-1999）地球空间数据交换格式(GB/T 17798-1999)地理信息分级、分类及编码规则（GB
21、 104.14）数字测绘产品检查验收规定和质量评定（GB/T 18316-2001）1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000地形图要素分类与代码测绘产品质量评定标准(CH1003-95)测绘产品检查验收规定(CH1002-95)DZ/T 0188-1997 地学数字地理底图数据交换格式（DZ/T 0188-1997）数据地形图系列和基本要求（GB/T18315-2001） 数字正射影像图（CH/T1009-2001）2、系统引用标准IEEE 802.3：以太网标准（包括802.3ab/802.3u/802.3z等）IEEE 802.1d：介质存取控制桥标准
22、IEEE 802.1q：虚拟网标准IEEE 802.1p：优先级ITU-T H.323-98 基于分组网络的多媒体通信系统ITU-T H.261-1993 P*64kbit/s视听服务的视频编解码ITU-T H.263-1998 低比特率通信的视频编解码ITU-T H.264（MPEG 4 part 10） 数字视频编码标准RFC2138(1997) RADIUS协议RFC2139(1997) RADIUS计费协议RFC872 TCP传输控制协议RFC877 IP 互联网络协议RFC877 TCP UDP用户数据包协议RFC775 FTP远程文件传输协议MPEG-2数字视频编码标准MPEG-4
23、（ISO/IEC 14496） 面向复杂视音频通信的多媒体系统标准ISOC/IETF RFC 2068 超文本传输协议 HTTP/1.1，1999.1CCITT G.711建议（1988）音频信号的脉冲编码调制（PCM）CCITT G.722建议（1988）7 kHz 的64 kbit/s音频编码IETF RFC 1889 和1890 实时传输协议（RTP）和实时控制协议（RTCP）SIP简单会话协议H.264 基于IP网络的音、视频通信协议族RFC2326实时流协议3、总体设计原则根据张家界市现状及需求，本着统一标准、统一规划、统一部署、分步实施的原则进行系统整体设计和集成，设计方案充分考虑
24、了后期的扩容、管理变更等可能的建设要求。在设计工作中，拟遵循以下指导原则：统筹规划原则根据实际情况，掌握当地原有的森林防火监控设施建设和分布情况，了解当地森林防火相关部门对于此项目建设的长远规划等，制定出有张家界市特点的森林防火监控系统建设方案。在制定规划时，要实事求是，量力而行，做到全面规划，突出重点，区别档次，逐步实施，积极推进，边建边用。统一标准原则 张家界市森林防火视频监控系统应采用开放式架构，选用标准化接口和协议，并具有良好的兼容性和可扩展性，能兼容不同厂商的产品。利于硬、软件的兼容，系统的升级和扩充。选用的硬件设备和采用的技术必须能与张家界市信息中心现有的景区监控平台系统无缝连接，
25、将视频监控站的各种信息发送给上级监控中心，并同时可以接收上级监控中心的操作控制指令。系统建设必须遵守国家和公安部的行业有关标准与规范，参照公安部的技术规范要求来组织实施，统一规划，统一标准，依据本地的实际情况和经济情况，从不同层次、不同角度、以重点带全面地开展森林防火监控系统的建设工作。系统安全原则张家界市森林防火视频监控系统的设备必须满足安全性要求，设备要选择先进的市场主流产品，尽量要能让系统不单数运行。对关键的设备、数据和接口应采用冗余设计，要具有故障检测、系统恢复等功能；网络环境下信息传输和数据存储要注重安全，保障系统网络的安全可靠性，避免遭遇恶性攻击和数据被非法提取的现象出现。硬件设备
26、应具有防破坏的安全性功能，整个系统、网络、设备、中心机房和前端，要防雷击、过载、断电和人为破坏。软件不易受病毒感染和黑客攻击，系统具有高度的安全和保密性。先进性原则在设备的选型上，特别是主要设备的选型上，要求采用先进的技术。力求操作灵活、功能齐全，整个系统要求达到国内先进水平。同时留有足够的扩展余地，设备兼容性强，避免重复投资。系统能适应用户需求的变化，适应产品的更新换代，系统软硬件均采用模块化结构，界面清楚，易于升级、扩充，并预留接口，扩容时只需增加相应的设备即可。稳定性原则应采用成熟稳定的产品，视频采集和数据传输等关键设备能保证 7*24 小时不间断运行。可靠性原则 本系统设计从设备选型、
27、方案设计、安装调试等各方面应充分考虑各种因素，以提高系统的可靠性。1）在设备选型配置方面，关键部位和设备等采用一流设备，如摄像机、DVR、监控终端、微波传输设备等；安装于露天工作的设备如摄像机、编解码器等均配有防雷、防水、防尘、恒温等防护设备，以保证这些设备具有较长的 MTBR 和 MTBF。2）设计安装时，充分考虑了设备之间的接口及匹配、空间距离及环境干扰因素对信号传输质量的影响，在设备的搭配和介质的选用上采用了一系列合理的冗余技术。3）在网络结构设计和硬件设计中，采用了容错、备份技术，以保证系统的可靠运行。做到任何一台设备出现故障时不影响其它设备的正常运行。兼容性、开放性、可扩展性原则系统
28、具备很好的兼容性，同时能与已建成的监控系统很好的融合。软件可以与第三方系统相融合，可读取第三方系统的相关数据和为第三方系统提供其需要的相关数据，具有开放式的结构。系统中控制部件（软、硬件）采用集中式、嵌入式等技术措施，可以方便灵活的进行扩充。充分保证系统在将来的适应性。经济性原则在确保完成系统功能、设备性能指标的前提下，选择性价比高的产品，降低系统总体造价，达到最佳的效果，性能价格比高，易维护，易使用，运行费用低。4、总体设计思路综合考虑、远近结合、可持续发展 张家界地区的现状需求和未来发展都需要应用到监视视频图像、林区地理数据、林业资源数据、护林员位置监控以及林区管护通等数据。因此为了有效地
29、收集、统计、处理、分析和利用上述数据。在系统建设初期，就要在总体建设规划设计上体现建设一个综合考虑、远近结合、可持续发展的，林业管理系统基础数据平台。集成各类林业基础数据、动态监视数据以及各种管理数据于一体，形成一个统一的基础数据平台。在满足当前需求的同时，也能够随着张家界市林业管理业务的不断发展，逐步建设林业管理中的其他分支业务管理平台，避免了由于数据分散处理和使用带来的使用效率低、应用效果差、维护更新慢和需要重复建设等问题，同时也为今后进一步完善和持续建设奠定了一个良性循环的发展基础。选择成熟和成功应用经历的软件产品 在满足张家界市森林防火综合管理业务需求和技术要求的前提下，选择国内知名，
30、并被广泛应用的，拥有国家专利产品、国家软件著作权登记以及国家检测部门检验的森林防火综合管理系列软件。特别是选择近3年内有多个大规模成功应用案例的森林防火综合管理系列软件（具备监视点数量规模大于100个点以上大规模项目的成功应用）。突出特色、亮点和示范作用在满足张家界市森林防火综合管理系列业务需求和技术要求的前提下，在设计、选择和配置中应强调，既要满足张家界市森林防火综合管理业务的基本需求，又能够体现张家界市森林防火综合管理系统的特色和亮点（发挥典型和示范作用），同时也能够通过系统软件具备的灵活性和可扩展性，为未来张家界市的森林资源综合管理、林业数据综合管理、数字林业等管理平台奠定可持续发展的基
31、础。第四章森林防火视频监控详细设计1、系统概述森林防火视频监控系统是高新技术在森林防火领域中的具体应用，该系统集成了光电技术、无线传输技术、智能识别与控制技术，将软硬件有机地结合在一起，从而组成了一个完整的森林防火视频监控系统。本系统能够发现烟火，自动识别烟火报警，并定位着火点位置，为灭火提供有效决策依据。同时，还可以对森林资源，森林病虫害及野生动物等进行有效监控。2、系统组成森林防火视频监控系统由前端视频监控系统、前端辅助系统、传输系统、监控中心四大部分组成。如图所示：1、前端视频监控系统由高清摄像机、长焦距雾透镜头、野外重载云台等组成；2、前端辅助系统包括：结构件、防雷、供电系统等；3、传输系统包括网络布线、有线传输系统与无线传输系统；4、监控中心分为县级监控中心和市级监控中心。本项目在全市范围内新建7个前端视频监控系统和5个监控中心。7个前端视频监控系统分别是市本级、永定区、武陵源区、慈利县、桑植县、张管处和八管处；5个监控中心分别是市本级、永定区、武陵源区、慈利县、桑植县。各点位
