智慧监控系统在森林防火安全管理工作中的应用研究

摘要：风景名胜区域森林覆盖面积广，人流量大，乱扔烟头等违规用火现象突出，景区森林防火形势严峻复杂。风景名胜区域森林防火安全管理工作中采用传统的防火监测方式存在诸多短板和隐患。智慧监控系统在风景名胜森林区域的推广采用，采用5G专网、光传输、云计算数据中心等科学的信息化手段来强化景区森林防火安全管理，构建更加安全、智慧、完善和高效的智慧化景区森林防火安全管理体系。

关键词：智慧监控系统；5G；云计算；景区森林防火；方案研究；效果分析

风景名胜区域植被茂密，森林覆盖面广，人员流动密集，游客吸烟等违规用火行为时有发生。随着5G无线通信技术与云计算、云存储技术的不断发展与行业应用，景区管理部门采用现代化的景区森林防火微波图像智慧监控系统作为森林防火的重要信息科技手段在风景名胜森林区域推广采用，致力于构建更加完善智慧化森林防火安全管理体系，有效保护景区森林植被，维护旅游运营安全和高质发展。

1 景区森林防火常规安全管理现状分析

风景名胜区域传统森林防火安全管理常规以地面巡护、瞭望台监测、航空巡护、卫星遥感监测方式开展。地面巡护是景区护林员向游客口头宣传，现场控制违规火源，对瞭望台观测不到的角落开展人工巡逻。地面巡护常因森林茂密及地形地势崎岖出现较大着火位置判定误差；在人烟稀少、交通不便的偏远景风山路无法进行人工地面巡护。瞭望台监测是护林员通过瞭望台来观测景区森林火险情况，确定火灾发生地点并报警，护林员在雷电天气无法上塔观察。瞭望观测是依靠护林员的经验观测、判定导致存在一定误判可能。航空巡护是采用巡护飞机进行森林火险的探测和观察。护林飞机在夜间、大风、阴天、能见度较低等恶劣气候条件下难以起飞，巡护受航线、时间的限制，观察范围狭小，森林火灾不易被发现而酿成大灾。卫星遥感是利用低轨卫星等方式探测森林火灾监测准确率低，需要地面配合大量的人力、物力、财力开展核实，遥感监测在接到热点监测报告 2 小时内应反馈核查情况，尤其是交通不便地方的火情核实十分困难，容易延误有利时机造成更大火灾和损失。

2 智慧监控系统在景区森林防火安全管理中的需求分析

采用智慧视频监控系统监测火情，可以做到早发现、早处置、早消灭，及时有效地保护珍贵的森林资源，具有较高的生态效益、社会效益和经济效益。对于森林防火来说，建立监测预警体系是控制和减少森林火灾损失的关键，开展森林防火视频监测，建立和完善现代林业防火监管体系，对现代林业的发展具有重要的意义^[1]。风景名胜区森林防火智慧监控系统需求如下：当火灾发生时能够精确定位火点及自动报警，智慧监控系统抓取的火警图像应该以最快时间传送到游客监控指挥中心。游客监控指挥中心管理人员通过远程操作控制云台摄像机进行全方位控制、监测观察、分析和研判，实时监视各监控点火灾情况并发出指令。森林火灾发生后，指挥中心管理人员可以通过智慧监控系统对受灾面积、灾害损失、灾害原因做出相对准确的分析和评估，通过大屏实时查看现场视频并调度处置。智慧视频监控系统需要视频监控和 GIS 地理信息系统的结合，指挥中心管理人 员可在电子地图上明确森林火灾具体位置。前端设备大多安装在无人值守的山区环境，需要通过有效的安全防范手段对前端设备进行监测管理，需要提供可靠的供电方式，要有效保证视频监控设备全年不间断的持续运行。智慧监控系统需要有效的信号传输解决方案，前端设备抓取的监控视频图像高速传输到游客监控指挥中心，为管理人员提供决策和指令的重要依据。

3 智慧监控系统在景区森林防火安全管理中的应用方案研究

森林防火远程视频监控系统是以保护森林资源为目的，利用现代技术手段对森林火灾进行实时预警监控，兼顾森林资源,同时具有森林火灾可视指挥(会商)功能，使各级林业主管部门能直观地了解和掌握监控区域的森林火灾动态，有效提高森林火灾管理水平的视频预警监控系统^[2]。风景名胜区域森林防火监控系统由前端系统、传输网络、旅游运行管控中心等几部分组成， 借助云计算数据中心强大的数据分析、处理和存储能力处理从林区采集到的视频信息，从而使智能摄像机成为人的眼睛，云 计算平台成为人的大脑，为智慧景区提供系统化、高效、可靠的森林防火安全管理解决方案。

3.1 前端系统

智慧监控前端系统主要以红外热成像摄像机为核心技术满足风景名胜区域森林防火日常监控需求，同时整合地理信息系 统（geographic information system, GIS）、环境信息，形成景区森林防火高度集成的综合监控系统，实现景区森林防火 24X7 小时、远距离在线监视。从功能上要求必须看清五公里以外的火警目标。前端系统须具备全天候的摄像机和镜头室外防护罩，云台实现 360°旋转功能，摄像机安装固定牢实，确保监控图像清晰、稳定。

3.2 传输网络

风景名胜区智慧监控设备点位优先采用光纤传输解决方案，如图 1。可以租赁通信运营商光缆传输线路，包括 GPEN 技术或光纤专线，监控点位设备通过光纤传输连接到景区旅游运行监控中心。在光纤传输路由不能实现的点位，可采用微波传输和 5G 无线接入的方式解决，监控点通过微波或 5G 无线接入传输将视频信息数据发送到景区旅游运行监控中心，从而实现对智能监控 点位的有效监测和视频信息高质量适时传输。

3.3 供电系统

风景名胜区旅游运行监控中心采用普通办公用电运行，并采用 UPS 备用电源，以保证最低 8 小时持续供电运行。前端系统的供电方式根据地形条件和气候特征可采用太阳能及风能，对于处于阳光与风力资源丰富的高原地带的景区森林区域，可采取风能、太阳能储能应急供电。用于监控点太阳能的电源系统，应根据当地环境的太阳能辐射数据进行计算，确保前端视频监控设备正常运行。

3.4 防雷接地系统

智慧监控系统需进行系统化的防雷接地系统设计。对于高位支架安装的摄像机，有遭受直击雷的危害，需要安装避雷针，并采用扁钢或其他等效导体作为引下线，有效泄放雷击强电流。避雷针的架设需要确保林区设备处于直击雷有效防护范围。摄像机外壳、摄像机支架及场地终端盒等通信设施均应按规范要求可靠接地，接地电阻小于 6 Ω。为有效抗击直击雷和感应雷，监控设备需自身具备防雷功能外，各类可能引入雷电流的通信及电源线缆应加装防雷器以达到三级防雷技术要求。对于

网络摄像机，可采用单相电源防雷器及机架式网络信号防雷器，接地电阻符合规范要求，为智慧监控系统提供安全保障。

3.5 景区旅游运行管控中心

风景名胜区域旅游运行管控中心由管理服务器、级联服务器、存储服务器、流媒体服务器、工作站、解码设备、存储设备、显示设备等系统设施组成，通过光纤线路、微波或 5G 无线接入系统跟监控前端设施连接。前端监控点数据统一存储在景区旅游运行管控中心，监测数据可以存储到云服务运营商提供的云存储设备。景区旅游运行管控中心通过随机调取云存储服务器数据对森林火灾监控点进行观察、监控、控制和指挥。平台的网络采取双网配置，所有设备都要求冗余配置，保障云平台的稳定运行。智慧监控系统包括远程图像传输、硬盘录像、图像显示、报警预警、远程控制等基本功能，可提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像^[3]。旅游运行管控中心云平台对前端监控资源进行整合，对前端设备进行集中维护和管理。

4 解决方案应用成效分析

景风智慧监控系统在某景区的推广应用中实现了森林防火安全管理目标和预期功能。旅游运行管控中心通过对所辖景区的任一摄像机进行远程控制，实现遥控云台的方向和镜头的变倍、聚焦，及时提醒值班人员及早发现火情及火点位置，利用前端采集系统中的数字云台实现精准定位火灾现场。中心工作人员在瞭望台通过对讲设备指导护林员巡检及应急抢险灭火工作，利用云计算中心平台回放事故录像，为事故原因分析和调查处理提供重要依据。景区智慧监控系统与 GIS 系统相结合，规划系统总体框架，设计所需各个部分的功能、性能等要求^[4]。利用电子地图功能对景区森林火灾进行分析预报，使森林防火安全管理实现可视化、生物多样性及自然生态监测，为智慧景区森林防火安全管理提供决策与支撑服务。

5 结语

旅游景区通过 5G、云计算、云存储、智慧监控系统和 GIS 地理信息系统的综合应用，实现通过旅游运行管控中心实时监控景区森林火警情况，及时发现火情、迅速处置火灾。通过红外热成像、可见光摄像等智能监控系统观测森林火情，对初期火情做到早报警、早发现、早扑救。智慧监控系统在景区森林防火安全管理中的推广应用能积极推动旅游业安全、高质量发展。

参考文献：

[1] 姜正财,周川.远程视频监控系统在森林防火工作中的应用[J].信息通信,2017(09):33-35.

[2] 郑祖展,夏克明.浅论远程视频监控系统在森林防火工作中的应用[J].森林防火,2007(01):41-44.

[3] 魏远峰,崔丽娟.远程视频监控系统在县级森林防火工作中的应用[J].森林防火,2010(02):19-21.

[4] 焦金涛.NB-IoT智慧茶园监控系统设计[J].福建电脑.2021,37(12):25-28.

（本文转自《电子产品世界》杂志2022年6月期）