探究數字化監控預警系統在森林防火中的高效設置與作用

張鑫

（保山市隆陽區太保公園管理所，云南保山 678000）

0 引言

火災泛指時空形成非控制性燃燒造成的毀滅性災害，在自然災害中火災是較為常見的一種危害社會公眾安全及社會發展的主要災害之一，而森林火災是世界性林業防治措施中的核心因素，隨著我國林業跨越式發展及造林事業的爆發式增長，林業防火成為首要任務，其中，無線網絡技術遠程無線監控系統即數字化監控預警系統為森林防火監控提供了有力支撐。

1 數字化監控預警系統概述

森林數字化監控預警系統主要通過監控中心、傳輸系統、前端控制點構成。前部監視點一般設在林區防火望塔的制高點上，其中包括彩色至黑色全天候低照霧化攝像機、數字云臺監視系統和視頻服務器；每個前部監視點通過無線傳輸系統向監測中心傳送圖像，無線網絡基站由無線網橋和天饋系統組成，它既可以通過無線監控系統向監測中心傳送圖像，也可以通過無線監控系統向監測中心傳送圖像，同時還可以控制前部攝像頭的焦距和云臺移動。通過云臺角數據的實時返回，結合GPS系統，實現了火災點的精確定位，滿足了當前森林防火的各項要求。林火管理中心采用遠程無線監控系統，對林火進行實時監控，及時發現火情，起到防火的作用；當發生火災時，可以將現場圖像實時傳輸到指揮中心，為指揮中心遠程指揮調度提供強有力的保障，最大限度減少火災損失；系統能夠記錄整個火災發生、發展及撲救過程，為預防和撲救火災提供真實有效的歷史數據。

2 云南省騰沖市來鳳山數字化監控預警系統設置研究

2.1 案例分析

騰沖市位于中國西南，云南省保山市西南。西鄰龍陽區，南接龍陵縣，西南與梁河縣、盈江縣交界，東北與瀘水縣交界，北、西北與緬甸交界。其中，東經98°05′～98°46′，北緯24°38′～25°52′，總面積5700.9km2，其中，東、南、北三面相距約69km，邊界長148.1km。距離保山高速公路164km，距離昆明760km。是中國通往南亞和東南亞的橋頭堡，也是中國與南亞實現大同路的重要戰略節點。其中，來鳳山國家森林公園面積達1656.2hm2，由于它獨特的自然和人文景觀，被稱為“綠珍珠”，它鑲嵌在第一座城市的邊緣，主要景點是一個盾形的火山錐體，園內植物繁茂，種類繁多，森林覆蓋率達90%以上。

2.2 系統設置

來鳳山國家森林公園防火數字化監控預警系統再建立過程中，充分結合了其地理要素，依托三維場景，實現地形地貌與應急指揮設施的有機結合，可通過地理信息系統，對各個子系統狀態與工作內容進行調度，通過對事故場景的描繪傳遞指揮緊急發生的火災現象，可最快對火災進行撲滅。加之數字化監控系統中的識別系統，可快速發現火災根源，并在系統地理地圖中顯示，工作人員根據地理信息系統，對視頻中的位置進行定位，結合GPS滅火人員在地圖上的分布，全面加強對消防人員指揮的有效性。此外，地理信息系統可通過分析與統計，羅列快速出發到達火災區的若干線路，或救火滅火提供有力技術支撐。

2.3 系統主要功能

來鳳山國家森林公園防火數字化監控預警系統主要功能如圖1所示。

（1）視頻監控。視頻顯示模塊具備視頻參數調節、預覽以及視頻窗口切換的作用，通過視頻與地理方位的緊密結合，便于掌握火災實施位置。通過火災位置的實時播放，工作人員可通過視頻的觀看結合現場火災實際部署對起到動態化優化火災指揮。

（2）煙火識別。該系統配置了紅外熱成像技術以及可見光成像雙識別搜索引擎，結合多種運動補償技術，以及顯著性堅持技術，可提取圖像82維特征，進行25中分離器融合智能分析，對煙火等物體可進行精確識別。在5%的煙霧對中，27×72像素的火災和7×7像素的煙霧目標的虛警率都小于1%。假警率小于3/萬hm2/d。更加精確的定位，更快的傳輸，更好的煙火識別，最小化假警率[1]。支持迅速、科學地制定消防計劃。

圖1 系統主要模塊功能

（3）路徑分析設施查找。為了快速到達火場，避免在緊急情況下滅火行動的盲目性，指揮中心應迅速制定滅火決策方案，以最快的速度到達目的地，這就要求系統計算出最短路徑，以完善應急預案的設施。本系統具有最短路徑分析功能，能在極短的時間內計算出最短路徑，使滅火方案具有科學性；滅火時還需計算出最近的消防設施和水源信息，并結合地圖繪制出準確的位置，使滅火方案更科學；消防員能從地圖上查找滅火資源，實現快速滅火。

（4）GPS衛星定位。通過煙火識別器，可以快速地在地圖上定位火源，并用地圖顯示出火源的位置，消防隊員通過提供的緯度坐標，利用手持GPS實現對現場的快速定位和搜索；在緊急情況下，利用GPS分布在地圖上的營救隊伍，可以指揮和調度消防員的緊急救援工作；在三維地圖和GPS相結合，可以實現對消防人員、車輛、車速的顯示，快速掌握滅火過程，消防隊員利用火點坐標和GPS通過最短路徑分析得到最佳營救路線，合理指揮和調度，有利于消防工作的順利快速開展，達到快速滅火的目的。保存人員歷史定位軌跡，方便查詢；任意時刻回放任意GPS運動軌跡，便于事后分析、總結和決策。

（5）火情蔓延分析預測。該系統可對火情發生情況及氣象因子、林相數據、基礎地理數據、植被等信息進行模擬，通過數據建模對火情蔓延趨勢進行預測，為消防人員部署下一步工作提供數據支撐。

（6）火情信息通訊。該系統具備良好的通信系統，通過內在信息系統在發生火災時，可通過設置傳遞信息的方式，將火情有關信息傳遞有關人員手機，且系統具備強大的通訊錄功能，現場人員可對發送信息進行篩選，以此起到良好的控制效果。

（7）滅火指揮輔助功能。①地圖操作。其中，在三維地圖放大、縮小、平移地圖上按下鼠標左鍵后拖動可實現地圖位置變更，三維地圖全屏顯示，三維地圖指向北，三維地圖停止、三維地圖快照、三維地圖拷貝和保存當前地圖視圖等；②三維量算。在地圖上繪制需要測量的直線段，由系統自動計算直線段長度；在地圖上繪制高度，由長程功能計算任意長度；由長程功能計算河流或道路的長度；在地圖上繪制需要測量的多邊形區域，由系統自動計算區域；③查詢。單擊“SelectionQuery”按鈕，可查看地圖上當前元素的信息，并顯示多層屬性。在進行地名查詢后，將符合一定條件的相關要素繪制成圖，并以高亮度顯示，選取。列明特征的相關屬性信息（支持模糊查詢和區域圖形查詢）；基于地名屬性查詢此功能在地圖上顯示符合某些條件的地理要素的相關特征，使要素高亮顯示并選中，列明要素的相應屬性信息（支持多邊形區域查詢）。通過樹種查詢功能，可以在地圖上顯示符合樹種名稱的林木信息，并高亮顯示，選擇地物對應屬性信息（支持多邊形區域查詢）。結合使用SQL查詢來執行層名稱、屬性和輸入條件的SQL語句。如果不能查詢某一層的屬性信息，則可以使用多個查詢函數（支持多邊形區域查詢）。標記查詢，根據標記快速定位地理特征；④分析。樹的數目，樹的種類，動物的數目，動物的名字，動物的名字，這些名字都是根據一定的種類命名的。山岳分析，模擬飛機飛越地形。透明的地表水體，具有地表水體的特點，從時間上分析某一時段的照明地理要素；視野分析某一地點的視野信息；視距分析某一地點的視距信息；斷面分析某一區域的斷面信息；光照分析某一區域的地形，以顯示該區域是否有太陽信息；⑤標繪。指在地圖上迅速繪制點火點的位置、重要區域和重點保護區域，以供參考；視頻標繪是指在地圖上繪制點火點的位置；視頻查詢是指在地圖上提供點火點的查詢功能；點火點標繪是指為指揮調度提供點火點的標繪功能；線標繪是指為指揮調度提供點火邊界，其他地點為點火廣場；重要敏感地區采用多邊形標繪；⑥視圖定位。它能顯示三維場景，消防預案讀寫，電子沙盤指令，動態預案輸出，消防預案輸出。

2.4 系統反思

來鳳山國家森林公園防火數字化監控預警系統具備了現代化、信息化技術特點，打破傳統單一化、局限化的監控預警系統，通過其開放性、便捷性、邏輯性的系統功能，減少了林業部門的管理成本以及不必要的支出，進一步提高公園經濟效益，且數字化監控預警系統的完善監督，加強森林公園環境的安全性，突破現代化林業監控技術不足的瓶頸桎梏，為促進林業地區經濟發展，預防森林火災，消除火災隱患起到了現實意義和價值[2]。

3 結論

綜上所述，本文以云南省騰沖市來鳳山國家森林公園防火數字化監控預警系統為例，該系統可以及時、直觀、真實地監測森林覆蓋率，并對火勢進行定位，及時做出科學的分析判斷，從而確定最佳撲火方案，為有效預防和控制森林火災提供科學依據。