森林自然环境防火视频监控系统方案

一、系统设计特点

数字监控系统采用了当今世界最先进的全数字化的计算机压缩技术，使用了MPEG-4实时压缩技术，具有传统的“模拟”方式的监控系统无法比拟的许多优点。可以完全自动地对监控对象进行永不间断的全程监控，并可以非常方便地查询5-7天内任一时间，任一地点的现场图像，为彻底解决安全问题提供了有力的措施，取代了传统的“模拟”方式的监控系统，这一“革命”性的监控系统，还会在相当长的一段时间保持领先地位，提高了用户的投资效益。
计算机数字监控系统，采用高性能的计算机，取代了传统的“模拟”方式的监控系统所需的大量监视器、录像机、图象分割器、解码器、视频切换器及矩阵系统等设备。这不仅仅降低了系统的造价，使得系统简单化，易于操作维护，而且还大大提高了可靠性，由于本系统采用了先进的数字处理技术，使得图像质量更高，更易于保存，特别是通过电话，调制解调器等设备还可以将图像进行远程传输。
本系统的软件，可以提供强大的图像处理功能，调节图像的亮度和对比度等，即使是在很低的照明度的情况下，也能得到高质量的被监控对象的图像，并且可以将图像保存为通用格式，在专业图像处理软件中进行进一步的处理。
该系统可以将所摄对象的图像通过数字压缩技术录存于计算机硬盘中，对被监控对象自动地永不中断地进行监控，系统自动循环，不需人工干预。不仅节约了大量的录像磁带，而且还可以通过普通打印机将所录图像打印出来。
该系统独有运动目标检测技术，基于数字技术的图像报警，可以在画面上直接用软件进行设防。系统自动“感受”画面上目标的变化，根据变化率产生报警。
以上所述特点，都是传统的“模拟”方式的监控系统所无法比拟的。

二、系统设计方案

(1)、在林区消防t望塔制高点架设红外低照度全天候摄像机各一台，覆盖半径5公里，观测方圆5公里的森林火情。对初发火情，做到及时发现、及时救护。使火灾隐患消亡在萌芽状态。
(2)、从监控t望塔至监控中心可传输20公里，如需距离更远或遮挡严重可使用中继设备满足传输要求。森林防火消防中心可对火情及现场情况进行实时观察，以便及时了解现场情况协调调度指挥。
(3)、各监控点直接采用开路微波方式将图像传输到森林防火消防中心，中心可通过无线指令遥控系统对前端设备进行长焦、短焦控制。对云台进行上下、左右控制。
(4)、森林资源防护监控中心能实时监控林区火情实况。
(5)、根据实际地形可在实际施工过程中考虑是否需预留或使用中继设备。中继设备起到对图像转发功能。适用于遮挡较严重的监控点。
(6)、森林防火管理中心能记录火情发生、发展和消灭的整个过程，对以后的火情的预防、治理提供真实有效的直观资料。
(7)、中心设四路数字硬盘录像机一台，满足一幅画面同时观看多幅画面的需要，配有480G的硬盘。具有报警连动及人工录像网络传输功能。

三、系统构成

本系统由4台摄像机、微波图像传输系统、无线指令遥控系统、固定支架、1台监控主机(4路视频输入)、操作台及相关软件、云台、解码器等组成。本方案考虑到实际情况，采用数字技术为主的设计思想。本系统等程序化运行，可实现自动运行、自动摄录、自动传送。
1、远距离十公里之外有一个监控点。
2、前端监控设备有摄像机、云台和三可变30倍镜头(或三可变50倍镜头);
3、视频音频或报警信号直接连接到微波图像发射机上,发射机靠DC12V供电,发射机将调制的视频音频或报警信号通过天线发射出去。
4、中心：接收前端发射的微波信号，通过低噪声滤波放大器将接收的信号进行滤波放大，再将信号输送到微波接收机进行解调，还原成标准的视频音频或报警信号，这样就可以在矩阵监视器或硬盘录像机上对图像进行处理。
5、中心矩阵或硬盘录像机键盘将控制指令信号如云台(上、下、左、右)镜头变焦、聚焦等发送到指令发射机2000YT,指令发射机将信号进行调制通过载波发射出去。一般采用全向发射方式，有效覆盖十公里。
6、前端指令接收机2000YR,接收到中心指令信号后解调还原成标准的
控制信号，此键输入到解码器的通讯端口，解码器执行中心的指令信号，驱动云台上、下、左、右转动，镜头变焦、聚焦等。

四、主要功能及使用方法

(1)、在林区各t望塔制高点架设红外低照度全天候摄像机各一台，在气候良好情况下覆盖半径5公里，观测方圆5公里森林火情。对初发火情，做到及时发现、及时救护。使火灾隐患消亡在萌芽状态。
(2)、从t望塔至监控中心传输使用微波系统，森林防火监控中心可对火情及现场情况进行实时观察，以便及时了解现场情况协调调度指挥。
(3)、森林防火监控指挥中心可通过无线指令遥控系统对前端设备进行长焦、短焦控制。对云台进行上下、左右控制。
(4)、森林防火管理中心能实时监控林区火情实况
(5)、系统能自动地通过摄像机对林区进行摄录，进行无终止监视。系统平进的工作方式为各摄像机循环扫描全面监控，监控人员可以任意放大观看任意摄像机的画面。每天不同的时段、星期几、每月的几日到几日，可以有不同的设置参数，即系统可以按时间划分不同的工作模式。系统也可以实现无人值守。
森林防火管理中心能记录火情发生、发展和消灭的整个过程，对以后的火情的预防、治理提供真实有效的直观资料
(6)、中心设四路数字硬盘录像机一台，满足一幅画面同时观看多幅画面的需要，配有480G的硬盘。具有人工录像网络传输功能。
录入的图像数字化压缩存贮在计算机硬盘里，压缩比可用软件进行调整。存贮的图像文件自动循环删除，硬盘中图像文件保留时间取决于：硬盘空间大小、图像分辩率、图像压缩比、扫描切换时间等，系统可以日复一日，年复一年地无休止工作。还可以根据用户需要，加大硬盘以扩展存储周期，或增加其他外存设备。
系统可以随时方便、即时地检索、回放记录存贮的图像，如可按时间、地点(镜头)或图像文件进行检索和回放。回放图像稳定、清晰，可反复读写，不存在传统监控系统中所存在的录像带的信号衰退减和磨损问题，森林防火管理中心能记录火情发生、发展和消灭的整个过程，对以后的火情的预防、治理提供真实有效的直观资料。
系统利用计算机强大的图像处理功能，可对采集的图像进行处理，包括画面修改、编辑、调节、放大、缩小以及打印等等;也可以将图像保存为通用数据文件格式，用其人专业图像处理软件进行处理。
全数字智能监控系统有安全密码，没有权限的人员将不以对监控系统进行查询，设置系统，删除文件等操作。
系统预留有报警接口，将来可以连接主动探测器或被动式紧急按钮，增加对突发事件的报警录像功能。

五、前端采集设备的选型

1、摄像机选型
系统总计包括：3台高倍数镜头、3台高清摄像机、一台彩色摄像机。一个林区磐塔有3台高清摄像机，实时监控林区火情实况。监控中心安有1台彩色摄像机，监视整个监控室监控人员的活动情况。
2、摄像机参数
现场环境和要求监视范围较大，需云台进行365度大范围监视。
因为室外且外部环境较恶劣，需较好质量的防护罩，防雨恒温。虽不需夜间监视，但为防范夜间火灾，需配备低照度摄像机，照度越低，夜间监视效果越好，带彩转黑功能。监视范围要远，清晰度要高，一般摄像机水平清晰度为480线。我们考虑到保护区的具体情况选用较高的技术，采用540线以上摄像机。
3、镜头选型
监视距离最远为5KM，选用了10-300mm的30倍三可变镜头，此镜头为量产设备的最大MM镜头，造价还较低，应能满足使用要求。若实地测试后，效果不好，需更换更大倍数镜头的话，需厂家定制，可能造价较高。