森林防火監控系統中無線數字通信技術的有效運用分析

李曉林 潘名勝

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森林防火監控系統中無線數字通信技術的有效運用分析

李曉林1潘名勝2

1.湖北萊安智能科技有限公司，湖北 咸寧 437000 2.咸寧向陽湖濕地公園管理處，湖北 咸寧 437000

無線通信技術具備安裝周期短、維護方便、擴容能力強、組網靈活、可擴展性好、安全性較高等特點，在森林防火監控系統中得到普及，并且運用效果顯著。首先簡要概述了森林防火監控系統，其次闡述了森林防火監控系統中通信技術升級的重要性，并基于此介紹了無線數字通信技術在森林防火監控系統中的有效運用，希望能夠為今后相關研究提供參考依據。

森林防火；監控系統；無線數字通信技術

引言

無線數字通信技術在森林防火監控系統中的運用，有利于各指揮中心實時監控林況，及時發現火情；有利于實現林間現場與指揮中心的交流互通，以便適時調整救援方案與策略，最大限度減小相關損失。此外，這個系統還能真實記錄火情的發生、發展過程，同時能將現場圖像以數據信息形式儲存。對于火情的預防治理而言，這是一份珍貴的歷史資料。

1 森林防火監控系統概述

森林防火監控系統由前端監控點、傳輸系統和指揮中心三個模塊組成。森林防火監控系統的工作流程：設置于監控專用鐵塔的前端監控點所監控的內容以圖像信息的形式通過無線傳輸系統，從而傳輸到指揮中心。安裝前端監控點的專用鐵塔需要具有一定的抗風性能（抗風等級12級），從而保證監控設備能在8級以下的風級穩定工作，其組成包括紅外低照度全天候攝像機、全天候護罩、重型數字云臺、視頻服務器等。監控中心由硬盤錄像機、視頻解碼器、控制服務器及監控大屏幕等部件構成。它通過無線網絡基站（由無線網橋和天饋系統構成），不僅可以獲得全面清晰的現場圖像，而且還能通過遠程調控前端監控點的攝像頭相關工作參數，實現對監控畫面圖像范圍及質量的精確控制[1]。

2 森林防火監控系統中通信技術升級的必要性

2.1 稀缺的無線電資源

森林防火監控系統以無線電技術為前提與基礎。無線電頻譜資源不僅在推動經濟社會發展、構建信息社會中地位重要，而且日益成為國防建設中不可或缺的組成要素。在日常生活中，應用無線電的例子也屢見不鮮，小到遙控器、交通卡，大到飛機、高鐵、輪船等，可以說現如今的生產、生活已經離不開無線電技術。近年來，移動互聯網、物聯網等新興技術的發展，對我國的無線電事業的頻譜資源也提出了新的要求。目前由于不斷增長的國防建設用頻需求，我國的無線電頻譜資源漸成緊張趨勢，現已成為稀缺資源，因此需要想辦法提高頻譜資源的利用效率。數字通信系統應運而生。這個系統通過采用TDMA分址方式，使相關頻率的利用率較之前提升了4倍。

2.2 IP互聯互通更便捷

數字通信IP互聯系統是指將多個位置分散的相同或不同頻段的中轉臺通過IP網絡連接起來，從而實現IP互聯下的虛擬集群，構建一個不受地域限制的無線通信網絡，使各移動終端能在這個無線網絡下進行相互之間的語音數據通信，在互聯互通上更為便捷。

2.3 話音質量和抗干擾性更強

數字通信IP互聯系統的話音質量和抗干擾性更強，主要由于其采用了優異的語音壓縮編解碼和糾錯技術，對話音在傳輸過程中的丟失做最大限度的復原，與此同時還有效抑制了背景噪聲，從而極大地提高了話音質量水平。

2.4 擴展能力更強

數字通信IP互聯系統的擴展能力很強，在此基礎上可開發各種子系統，如調度子系統、UPS定位子系統等。由于其采用全IP架構，因此這個系統穩定而高效。

3 無線數字通信技術在監控系統中的應用

3.1 微波傳輸技術概述

目前，主要的無線數字通信技術是無線微波傳輸技術。微波指波長范圍在毫米—厘米的數量級，頻率超過1 GHz的一種電磁波，波長較普通無線電波要短。無線微波傳輸技術可以實現幾公里甚至幾十公里場所監控系統的信號傳輸，克服該類地區不易布線的弊端。微波傳輸技術的主要原理是將圖像通過調頻調制或調幅調制的辦法，以高頻載波的形式在空中傳輸。這也是微波傳輸數據信息的一大特點。

3.1.1 微波傳輸的優點

（1）無線纜，擴容能力強、安裝周期短，且易于維護。

（2）網絡擴展性好，組網靈活，新的監控點或其他設備可以方便、快捷地加入現有網絡，而不用另建網絡系統，因此可以較容易地實現遠程視頻監控。

（3）網絡安全保密性高。無線網絡具有多種安全防護措施，如WEP加密、ESSID以及MAC地址過濾等。

3.1.2 微波傳輸的缺點

（1）易被地面吸收，不能如中波那樣沿著地球表面傳輸。

（2）易穿過電離層逸入太空而丟失信息，并不能如短波那樣經過電離層反射而得以傳輸到地面很遠的地方。

（3）微波作直線傳輸的范圍很小，只能在視距范圍內，目前對這一問題的解決主要采用接替傳輸的方法。

3.2 微波傳輸在森林防火監控系統中的實際應用

案例說明：該森林面積數據為南北長約20 km，東西長約26km，在該森林中設置森林防火監控系統。各監控點安裝位置如圖2所示，太陽能為其供電能源。為了保證所有設備的安全，防止惡意盜用，還專門在每個監控點附近安裝了攝像頭。由于森林系統環境復雜，網絡信號極弱，所以采用微波形式傳輸數據信息[2]。

圖2 網絡結構圖

如上文所述，微波具有傳播范圍有限的特點。如何使其傳輸空曠無阻擋，是目前我們亟待解決的問題。針對這一問題，主要采用的是接替傳輸的方法。即在一定數量的監控點之間選擇一個中間至高的位置作為一個中繼點，其余點架高塔，使其到中繼點沒有阻擋。中繼點在匯集各點信息后再統一發射到分控中心，最后再由分控中心發射回監控中心，從而完成整個傳輸過程[3]。

（1）前端監控點。采用設置分中心的辦法進行前端監控點與監控中心之間的無線傳輸，從而克服二者不可視的客觀不足。分中心與監控中心以點對點的方式進行無線傳輸。

（2）中繼點。中繼點的設立主要是為了實現前端監控點跟監控中心點、分中心點之間的可視，從而實現無線傳輸。

（3）監控中心。為了實現監控中心和分中心點之間主干網的連接，在監控中心放置無線網橋，通過該網橋實現前端監控點與監控中心的無線通信。

4 結束語

通過無線數字通信技術可以實現監控中心對各監控點的實時監控。由于無線數字通信技術的安裝周期短、維護方便、擴容能力強等優點，日益在森林防火監控系統中得以普及，而且其應用也大大提升了畫面的清晰度和實時性，在森林防火工作中真正做到了早發現、早解決，最大限度減少了森林火災造成的損失。

[1]柴正相.曲靖市森林防火通信系統現狀分析及發展對策[J].綠色科技，2017（21）：158-159.

[2]劉熠.森林火災應急指揮數據通訊系統研究與應用[D].長沙：中南林業科技大學，2015.

[3]靳燕.無線數字通訊技術在森林防火監控系統中的應用[J].山西電子技術，2012（6）：53-54.

Effective Use Analysis of Wireless Digital Communication Technology in Forest Fire Prevention and Control System

Li Xiaolin1Pan Mingsheng2

1. Hubei Leian Intelligent Technology Co., Ltd., Hubei Xianning 437000 2. Xianning Xiangyang Lake Wetland Park Management Office, Hubei Xianning 437000

Due to its short installation period, easy maintenance, strong capacity of expansion, flexible networking, good expansibility and high security, wireless communication technology is widely used in forest fire prevention monitoring system and its application effect is remarkable. The paper firstly briefly summarizes the forest fire monitoring system, and then elaborates the importance of the communication technology upgrading in the forest fire monitoring system. Based on this, it introduces the effective use of wireless digital communication technology in the forest fire monitoring system, hoping to be the relevant research in the future to providing a reference.

forest fire prevention; monitoring system; wireless digital communication technology

S762.3

A

1009-6434（2017）11-0016-03