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1 系統(tǒng)總體設計

1.1 設計思路

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)是集硬件、軟件、網(wǎng)絡于一體的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以森林防火平臺軟件為核心，在指揮中心能夠?qū)崿F(xiàn)對各個林區(qū)防火監(jiān)控系統(tǒng)的全方位管理。 
前端視頻監(jiān)控點設定在林區(qū)的制高點，通過光纖傳輸網(wǎng)或微波網(wǎng)絡與指揮中心網(wǎng)絡點對點聯(lián)接。在監(jiān)測到有火災信號時，系統(tǒng)會及時將前端實時畫面?zhèn)鬟f到主站指揮中心。
1)采用紅外熱成像攝像機利用熱成像原理，探測林區(qū)熱輻射，通過不同目標溫差實時成像，搭配了測溫模塊可全天候?qū)α謪^(qū)掃描檢測，當測得溫度及溫差數(shù)據(jù)符合林火特征時，系統(tǒng)發(fā)生報警，及時讓防火值班人員掌握林區(qū)火災隱患，及時制定災害撲救方案等。 
2)采用與環(huán)境信息相結合的綜合監(jiān)測，可以實時的了解當前監(jiān)控點的風力、風向、溫濕度、煙霧等數(shù)據(jù)，為森林防火指揮提供有力數(shù)據(jù)信息，滿足當前森林防火的各種要求。 
3)采用與地理信息系統(tǒng)（GIS）相結合，實現(xiàn)森林資源信息的可視化化管理，可以更加有效地為森林防火提供信息支持。 
4)采用透霧成像技術，由于森林防火監(jiān)控系統(tǒng)安裝在林區(qū)的山上，山區(qū)經(jīng)常濃霧彌漫，普通的鏡頭無法達到正常的監(jiān)控效果，使用透霧鏡頭解決了山區(qū)霧大，成像難的問題。

1.1 設計原則

1)可靠性：
硬件可靠性：系統(tǒng)按照監(jiān)控現(xiàn)場的環(huán)境要求選用圖像監(jiān)控設備，能夠適應現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。攝像機和鏡頭采用專業(yè)產(chǎn)品。
軟件可靠性：操作系統(tǒng)應具有良好的穩(wěn)定性。
用戶管理：用戶等級管理和密碼管理相結合，不同的操作人員具有不同的權限，禁止越權操作。
充分考慮到森林防火工作的連續(xù)性要求。整個系統(tǒng)必須具有高度的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。
2)先進性：
先進的視頻壓縮格式：采用H.264格式壓縮視頻流，壓縮過的圖像傳輸給森林防火的各級指揮中心。在保證圖像質(zhì)量的前提下，帶寬占用大大減小。 
系統(tǒng)在穩(wěn)定性的基礎上，充分考慮到信息社會迅猛發(fā)展的趨勢積極采用當前國際上較先進的技術裝備。在技術應用上適度超前，所采用的技術和設備完全能保證先進性。
3)靈活性： 
錄像可調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量與帶寬占用以滿足用戶的需求。
靈活的控制功能：在各級指揮中心的圖像工作站上可以對選擇的攝像機進行控制。
4)可擴展性： 
靈活的組網(wǎng)方式，方便監(jiān)控點的增加。 
系統(tǒng)預留了其它功能接口（如電子地圖等），系統(tǒng)設計留有充分余地，以方便今后系統(tǒng)的擴充和升級。為此，所選設備采用模塊式結構，在必要時可隨時增加前端及其控制模塊，使系統(tǒng)具有靈活的擴展性，有效的保護用戶的投資。 
充分考慮到指揮中心工程所涉及的各子系統(tǒng)的集成和信息共享，在保證子系統(tǒng)總體上的先進性和合理性，采用集中管理、操作，分散控制的模式?？傮w結構具有兼容性和可擴展性，既可以包容不同廠家不同類型的先進產(chǎn)品，又便于升級、換代，使整個智能化系統(tǒng)可以隨著科學技術的發(fā)展與進步，不斷得到充實、完善、改進和提高。
5)易操作：
監(jiān)控系統(tǒng)的操作具有靈活簡便，易于掌握的特點，操作人員能夠方便地進行使用及維護，使整個系統(tǒng)發(fā)揮最大的功能。
在適應多功能需求方面作了充分的考慮，對信息進行收集、存儲、傳輸、檢索、查詢，為森林防火中心管理者提供了有效的信息服務和充分的決策依據(jù)，為森林防火工作提供了安全、方便、快捷、高效、增值的服務。
6)開放性： 
考慮到系統(tǒng)發(fā)展的需要，使系統(tǒng)與未來擴展的設備具有互聯(lián)性與互操作性，能很方便地融入網(wǎng)絡之中。

1.2 設計目標

1)遠程視頻監(jiān)控以直觀、真實、有效而被廣泛應用在許多重點防范地區(qū)。
通過安裝紅外熱成像、可見光攝像系統(tǒng)全天候監(jiān)控林區(qū)，觀測森林火情、對初發(fā)火情，做到及時發(fā)現(xiàn)、及時救護。使火災隱患消亡在萌芽狀態(tài)； 
2)遠程視頻監(jiān)控能在森林發(fā)生火災時把現(xiàn)場的圖像傳回指揮中心，指揮中心通過監(jiān)視前端攝像機圖像指揮調(diào)度救火，最大限度的能減小火災造成的損失； 
3)遠程視頻監(jiān)控能真實記錄火災發(fā)生前救火過程中以及救火以后現(xiàn)場的真實情況從而對火災進行處理，提供有效真實的資料； 
4)森林防火消防中心可對火情及現(xiàn)場情況進行實時觀察，以便及時了解現(xiàn)場情況協(xié)調(diào)調(diào)度指揮；
林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心可遠程對前端的云臺進行上下,左右控制； 
林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心能記錄火情發(fā)生,發(fā)展和消滅的整個過程，對以后的火情的預防,治理提供真實有效的直觀資料。 
7)山上需要24小時不間斷供電，滿足所以設備用電需要，根據(jù)目前技術條件設計采用相應的供電系統(tǒng)，保證山上不具備布線條件的監(jiān)控點設備不間斷供電，正常工作。

1.3 系統(tǒng)架構

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡、各級指揮中心等幾個部分組成。
 

省級指揮中心部署視頻監(jiān)控平臺軟件，通過專網(wǎng)線路連接國家林業(yè)指揮中心、市級指揮中心和部分其他單位。市級指揮中心通過專網(wǎng)線路分別和省指揮中心以及區(qū)縣級指揮中心連接，市級指揮中心部署視頻監(jiān)控平臺軟件，實現(xiàn)和省級及區(qū)縣級的平臺進行聯(lián)網(wǎng)。區(qū)縣級指揮中心通過專網(wǎng)線路連接市級指揮中心，同時部署視頻監(jiān)控平臺軟件和市級平臺進行聯(lián)網(wǎng)。前端系統(tǒng)通過光纖線路連接到區(qū)縣級指揮中心，無法通過光纖線路連接的前端系統(tǒng)，通過微波方式連接到區(qū)縣級指揮中心。

1.3.1 前端系統(tǒng)

前端系統(tǒng)對林區(qū)現(xiàn)場的圖像及環(huán)境信息等信息進行采集、編碼及上傳，并根據(jù)制定的規(guī)則進行自動化聯(lián)動。

1.3.2 傳輸網(wǎng)絡

傳輸網(wǎng)絡可采用光纖傳輸網(wǎng)絡，可將攝像機、鏡頭拍攝的現(xiàn)場圖像實時傳輸?shù)街笓]中心。
無有線傳輸條件的前端，采用微波方式，將攝像機、鏡頭拍攝的現(xiàn)場圖像實時傳輸?shù)街笓]中心。

1.3.3 指揮中心

區(qū)縣指揮中心可管理所轄林區(qū)的所有設備，接收由林區(qū)上報的視音頻及環(huán)境信息，同時可以滿足用戶視頻信息查看、林區(qū)設備控制的需求。 
市級指揮中心可接收下屬林區(qū)上報的視音頻及環(huán)境信息，同時可以滿足用戶視頻信息查看、林區(qū)設備控制的需求。 
省級指揮中心可接收下屬林區(qū)上報的視音頻及環(huán)境信息，同時可以滿足用戶視頻信息查看、林區(qū)設備控制的需求。

2 系統(tǒng)特點

2.1 設備防雷擊

系統(tǒng)前端設備除了電源部分采取了必要的防浪涌保護接地等措施外，對云臺等設備本身也采取了部分防雷擊保護措施，云臺護罩內(nèi)對所有的信號輸入線路（例如：視頻線路、控制線路、網(wǎng)絡線路、低壓控制線路）全部進行了電磁屏蔽和防浪涌保護措施。

2.2 前端防結霧

一些時節(jié)容易發(fā)生多云多霧現(xiàn)象，特別是秋冬時節(jié)有恰好屬于防火期，屬于森林火險高發(fā)時期。為了在這段時間保證圖像監(jiān)控系統(tǒng)運行的完好和圖像的清晰，所以前端設備的防凝霧功能就顯得越發(fā)重要了。
針對上述現(xiàn)象，我們對前端設備采用密封加隔離的防護措施，防護等級可達到IP67，內(nèi)部集成加熱模塊和風扇，防護罩內(nèi)部設備不會發(fā)生結霧和凝水現(xiàn)象。

2.3 防霧監(jiān)控功能

林區(qū)可能存在多霧天氣，結合安防監(jiān)控領域的視頻圖像透霧的特殊要求，開發(fā)了一種實時視頻透霧技術。該技術基于大氣光學原理，區(qū)分圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進行濾波處理，獲得準確、自然的透霧圖像。

2.4 火情自動報警

設備利用遠紅外熱成像設備實時探測目標環(huán)境的輻射強度，通過嵌入式DSP對輻射強度進行分析，篩選出輻射強度比較異常的點，當檢測出有超出設定的熱點閥值時發(fā)出報警信號，通過自動報警裝置產(chǎn)生報警。
 

 

2.5 火點自動定位

監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火點或熱點自動報警后，利用回傳的數(shù)字云臺俯仰角、方位角及站點的地理位置信息（經(jīng)緯度），計算出火點的具體位置。 
當前端紅外熱成像攝像機發(fā)現(xiàn)火點時，在GIS系統(tǒng)中，標記出火點的相應位置，并用閃爍的方式給予提示。

2.6 報警信息統(tǒng)計

系統(tǒng)支持報警統(tǒng)計功能，提供對平臺報警數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，分析的結果通過圖表方式展示。支持報警統(tǒng)計報表時間粒度：年、月、周、日，統(tǒng)計對象：按報警事件、報警級別。
系統(tǒng)支持報警信息統(tǒng)一展示，提供專用報警中心，集成展示實時報警、歷史報警數(shù)據(jù)，包括報警相關的視頻、錄像、圖片信息。

2.7 視頻聯(lián)動控制

當前端紅外對射探測器探測到入侵目標時，同時該目標已進入視頻監(jiān)控區(qū)域后，視頻控制系統(tǒng)將自動進行聯(lián)動，完成自動開啟，也可通過值班人員手動打開和調(diào)節(jié)控制相應區(qū)域的視頻攝像頭，完成對入侵目標的識別、判斷和跟蹤。

2.8 視頻質(zhì)量診斷

視頻質(zhì)量診斷系統(tǒng)能夠?qū)η岸嗽O備的圖像質(zhì)量進行智能分析，并對視頻圖像的清晰度（圖像模糊）、噪聲干擾（雪花點、條紋、滾屏）、亮度異常（過量、過暗）、偏色、畫面凍結、視頻丟失、云臺失控等常見攝像機故障進行檢測。

3 前端系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)概述

前端系統(tǒng)主要以紅外熱成像攝像機為核心滿足日常森林防火監(jiān)控需求，同時整合信息地理系統(tǒng)、環(huán)境量信息等實現(xiàn)森林防火綜合監(jiān)控。適宜于遠距離大范圍全天候監(jiān)視。可以看清5公里遠的目標、室外防護罩給攝像機和鏡頭提供全天的防護、云臺可以360°旋轉，為了確保圖像不抖動，攝像機的固定方式都將進行最牢固穩(wěn)定的安裝。

3.2 前端典型架構

在光纖線路可達的地點，可采用有線傳輸?shù)姆绞剑鞅O(jiān)控點通過光纖線路連接到區(qū)縣級指揮中心。

 
在光纖線路不可達的地點，可采用微波傳輸?shù)姆绞剑鞅O(jiān)控點通過微波傳輸將數(shù)據(jù)發(fā)送到區(qū)縣級指揮中心。

 

3.3 紅外熱成像攝像機

紅外熱成像視頻是遠紅外熱圖像，經(jīng)過一系列的處理，可形成物體表面的熱圖像。且克服雨雪霧的能力較高，所以在夜間以及較惡劣氣候條件下，采用紅外熱成像監(jiān)控設備可以對各種目標進行可靠監(jiān)控及預警。 
為使熱成像探測火災的準確性更高，可以搭配可見光攝像設備做為熱成像火災探測的補充，當熱成像發(fā)現(xiàn)火災點時，由控制人員通過可見光攝像畫面進行核實，確認無誤即可實現(xiàn)林火的準確預警。

集成了紅外熱像儀，彩色攝像機，可同時輸出兩路視頻，具有熱像儀超溫檢測功能，白天熱成像檢測到高溫目標，同時可見光攝像機檢測到火源時，云臺停止巡航，并向遠程監(jiān)控主機發(fā)送報警信息，報警信息包括：機器ID，云臺水平和俯仰角度，超溫區(qū)域的坐標（左上角和右下角）。夜間由于環(huán)境干擾較少只需要熱成像檢測到超溫目標即可認定有火情。
1、熱像儀測溫報警功能 
紅外圖像反映了物體表面的溫度分布，溫度越高，紅外輻射能量就越多，相應的數(shù)字圖像值就越大，由于著火點的溫度遠大于環(huán)境溫度，通過實時檢測紅外圖像，便能及時發(fā)現(xiàn)高溫目標，輸出報警信息給云臺，同時在畫面上標識出超溫區(qū)域。
2、報警信息傳輸
發(fā)現(xiàn)火情后，云臺停止巡航，將報警信息再加上機器ID，報警時的俯仰和水平角度打包后通過RS485傳給視頻服務器，視頻服務器通過網(wǎng)絡傳給上位機報警軟件。停頓一段時間后，云臺重新開始巡航監(jiān)控。

3.4 空中巡查平臺（無人機）

 

由于林區(qū)地勢復雜，在實際監(jiān)控網(wǎng)絡中，存在多處安裝設備條件不具備、人員不可達等盲點，如懸崖、峭壁、山澗、野山等?？罩醒膊槠脚_的配備是林區(qū)立體化安防的有益補充，其主要用途是應對自然災害、人員失蹤、遇險等緊急突發(fā)事件。
安全穩(wěn)定
采用 V 型 8 旋翼設計，主要結構部件均采用質(zhì)量強度比極高的碳纖維復合材料，在保證機身結構強度、剛度的同時大幅減輕重量?？焖俚捻憫l率使你獲得流暢的操縱感。
便攜易用
所有機臂均可向下折疊、配合 1552 折疊槳，可使整機運輸體積最小化，方便運輸攜帶。您只需抬起機臂、鎖緊機臂卡扣、給系統(tǒng)上電，就已經(jīng)進入了飛行就緒狀態(tài)，大大縮短每次飛行的準備時間。
安全可靠的電源分配設計
獨有的壓片式電源線插座，提高可靠性的同時簡化了電源走線。高效、可靠、安裝方便，用戶不需要做任何焊接工作便可完成整機組裝。鍍金的金屬支座和壓片組裝后焊接到下中心板，機臂的電源線耳通過螺釘擰緊到壓片和支座之間，提供高安全可靠的供電線路。獨特的方形螺釘設計，既可以方便螺釘?shù)牟鹧b，也可以通過四邊形外邊和中心板保護蓋的方孔定位配合，防止螺絲由于機臂的震動而出現(xiàn)松動的現(xiàn)象，確保供電的安全可靠。
云臺下沉設計

新一代減震設計
全新的懸掛設計以及電機減震設計，大大降低云臺系統(tǒng)的震動，更利于拍攝作業(yè)。新電池托盤位置設計，方便用戶安裝電池，電池更加穩(wěn)固。云臺安裝架下移設計，集合系統(tǒng)標配收放起落架，給鏡頭以更廣闊的拍攝視角。

3.5 環(huán)境監(jiān)控報警主機

環(huán)境監(jiān)控報警主機可以通過開關量接口跟紅外對射連接，通過4-20mA模擬量接口、開關量接口、RS-485串口與各類傳感器連接，對各種數(shù)據(jù)進行匯集，處理成數(shù)字信號，并可以提供向上的接口供指揮中心訪問、管理。

3.5.1 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器，采用傳感、變送一體化設計，采集溫濕度數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)校正轉換，轉換成4-20mA電流環(huán)信號連接至環(huán)境監(jiān)控報警主機，溫濕度模擬量能實時上傳主控中心，控制中心能隨時查閱林區(qū)的環(huán)境溫濕度，并做出相應的處理。

3.5.2 風速傳感器

風速傳感器顧名思義是測量空氣流速的儀器，儀器內(nèi)的轉速傳感器能把風速轉換成4-20mA電流環(huán)信號上傳連接至環(huán)境監(jiān)控報警主機，能把現(xiàn)場風速實時上傳主控中心，控制中心能隨時查閱林區(qū)的風速，并做出相應的處理。

3.5.3 煙感傳感器

現(xiàn)場配置有不同數(shù)量的煙感等火災探測器，來監(jiān)測煙霧報警情況?？赏ㄟ^開關量連接至環(huán)境監(jiān)控報警主機，當檢測煙霧時能自動發(fā)出報警信號，提醒控制中心工作人員，并可聯(lián)動攝像機預置位查看現(xiàn)場實際情況。

3.6 報警系統(tǒng)

考慮到市面上紅外熱成像攝像機的價格比較昂貴，建議在每臺紅外熱成像攝像機周圍增設一套防盜報警系統(tǒng)，報警系統(tǒng)分別由報警主機、4個紅外對射及一臺高清網(wǎng)絡球機組成。當檢測到有異常行為時，報警主機將報警信息傳輸?shù)胶蠖似脚_，后端平臺聯(lián)動球機跟蹤目標對象，實時放大現(xiàn)場畫面，起到防范報警作用。

3.7 供電系統(tǒng)

指揮中心采用普通辦公用電，為防止意外停電，中心使用UPS電源，以保證最低8小時持續(xù)供電。
前端系統(tǒng)的供電方式主要是太陽能以及風能，采取“風光互補”方式發(fā)電，利用風能和太陽能同時供電。

3.7.1 太陽能供電

太陽電池供電系統(tǒng)在微波通信領域的應用十分廣泛，具有使用費用低,可靠性高 ，無需維護等優(yōu)點，受到林業(yè)部門的歡迎。用于監(jiān)控點太陽能電源系統(tǒng)，根據(jù)地區(qū)環(huán)境的太陽能輻射數(shù)據(jù)進行計算，整個設計按照負載功率50W，連續(xù)日工作時數(shù)為24小時，即使在陰雨天也能獨立供電3天。

選擇太陽能方式之前要考慮安裝的地方是否真的合適安裝與使用太陽能，例如某些地區(qū)的日照時間短，或者比較陰暗，都有可能并不適合安裝使用太陽能。太陽能供電具備以下特點：
1)配合無線傳輸方式能夠徹底無線化；
2)無纜式獨立供電，組件靈活、小巧，方便安裝與組網(wǎng)；
3)全低壓直流供電方式，能源利用效率高安全性好；
4)維護費用少造價低；
5)傳輸不受距離和地形限制。
選擇過程中還需要考慮太陽能蓄電池的功率，在功率不足的情況下通常結合風能發(fā)電使用，這種方式即稱為“風光互補”。

 

3.7.2 風能供電

 

選擇風能方式之前要考慮安裝的地方是否具備使用風能的條件，是否處于大風比較多的地區(qū)，選擇什么類型的風能發(fā)電機組。風能發(fā)電的特點即蘊量巨大、可以再生、分布廣泛、沒有污染。三大弱點是：密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大。

3.7.3 UPS或蓄電池

UPS就是不間斷電源，它是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩(wěn)壓、穩(wěn)頻輸出的電源保護設備，它可以解決電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現(xiàn)象。UPS 還有個優(yōu)點是反應迅速（響應時間短），如果采用后備式，而且蓄電池配置合理的話，可以有效延長用電設備的“續(xù)航”時間。
普通蓄電池大致可分為鉛酸式、膠體式和鋰電池三大類。
鉛酸式：其容量較大，充電時間短，放電電流大；但是體積較大，酸液容易泄露，充電時產(chǎn)生的氫氣和硫?qū)χ苓叺脑O備有一定的危害性。
膠體式：體積小，能夠以任何角度或體位放置，充電時間較短；缺點是容量不是很大。
鋰電池：鋰電池綜合了上述兩種電池的優(yōu)點，而且放電電壓平穩(wěn)，持續(xù)放電時間較長，但是價格較高。
在工程選擇時主要考慮輸出電壓，響應時間以及續(xù)航時間等因素。

3.7.4 農(nóng)電供電

在工程中前端基站大都在森山老林中，附近并沒有農(nóng)電線路。但在少部分地區(qū)還是使用農(nóng)電供電的。這種方式能夠部分替代風光互補方式供電。在農(nóng)電的選擇上主要考慮電壓穩(wěn)定性、搭線難度、價格等因素。

3.8 防雷系統(tǒng)

為確保監(jiān)控系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定地運行，系統(tǒng)需進行合理、優(yōu)化的防雷設計，具體從以下方面考慮：
1)避雷針 
對于支架安裝的攝像機，由于位置較高，可能會受到直擊雷的危害，因此需安裝避雷針，采用扁鋼或其他等效導體作為引下線，泄放雷擊放電電流。避雷針的架設需要綜合考慮周邊環(huán)境進行設計，確保林區(qū)設備（攝像機、終端盒）處于直擊雷防護范圍內(nèi)。
2)接地
攝像機外殼、攝像機支架及場地終端盒等應進行可靠接地，接入接地系統(tǒng)。 
3)線纜防雷器 
為進一步提高系統(tǒng)的抗雷擊能力，除設備需具備防雷功能外，電源線應滿足三級防雷要求，弱電線路應采取防浪涌措施。各類可能引入雷擊的線纜應加裝各種防雷器。對于模擬攝像機，建議采用三合一（電源、視頻、485線纜）防雷器；對于網(wǎng)絡攝像機，建議采用單相電源防雷器及機架式網(wǎng)絡信號防雷器。

4 傳輸網(wǎng)絡設計

森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，省、市、區(qū)縣三級指揮中心通過專網(wǎng)連接。區(qū)縣到前端的連接可采用有線、無線兩種方式進行連接。

4.1 專網(wǎng)

在我國電子政務的指導性文件中詳細提出了電子政務網(wǎng)由電子政務內(nèi)網(wǎng)與電子政務外網(wǎng)組成。黨政機關業(yè)務網(wǎng)絡與國際網(wǎng)物理隔離。隨著電子政務應用的不斷發(fā)展需要打開越來越多的網(wǎng)絡設備端口，從而降低了安全性，讓越來越多的政府部門不敢使用其承載業(yè)務信息。基于上述考慮，國家在兩網(wǎng)的基礎上增加了政務專網(wǎng)。政務專網(wǎng)是黨政機關非涉密的內(nèi)部辦公網(wǎng)，主要用于非涉密信息的傳遞。實際工程項目中，專網(wǎng)的帶寬根據(jù)實際需要而定，從2M-10M不等。

4.2 有線傳輸

為確保信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，在有條件使用有線傳輸?shù)那闆r下建議森林防火監(jiān)控系統(tǒng)從前端到后端指揮中心的傳輸采用光纜傳輸。傳輸網(wǎng)絡架構圖如下所示：

 

4.3 無線傳輸

當前主要的無線傳輸方式分為模擬微波無線傳輸方式以及數(shù)字無線視頻傳輸方式。
對于模擬無線微波傳輸這種方式采用不同的波段直接傳輸監(jiān)控攝象機采集來的模擬信號。優(yōu)點是信號損失度較數(shù)字方式要小的多，適合高質(zhì)量視頻傳輸?shù)男枰?。?shù)字無線視頻傳輸與模擬相比，設備造價低，延遲較大，圖象質(zhì)量相比下較差。其運做原理是將監(jiān)控攝象機輸出的模擬信號，經(jīng)過編碼后轉變?yōu)閿?shù)字信號，在無線網(wǎng)絡上傳輸，因此在中心接設備的時候一般是通過網(wǎng)線接入的，無法直接接入模擬終端，比如監(jiān)視器之類的設備。當然如果進行解碼器的還原處理后還是可以接的，但是由于視頻信號經(jīng)過了模擬轉數(shù)字的質(zhì)量損失后，再進行數(shù)字到模擬的還原。因此畫質(zhì)的損失比較嚴重。
目前比較流行的數(shù)字無線微波有GSM，CDMA，WI-FI，WIMAX，4G/5G等形式。常見的設備有無線網(wǎng)橋，無線視頻服務器，視頻編解碼設備等。

 

4.3.1 微波傳輸

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)具有特殊的地理環(huán)境，傳輸方式不可能采用有線或光纜。因此應首先考慮無線微波傳輸方式，無線微波傳輸方式施工方便，造價低廉，圖像實時傳輸、清晰，并且可根據(jù)傳輸距離的遠近、現(xiàn)場自然條件的不同，其功率的大小可以按要求配制，在遇障礙物阻擋的情況下，可采用微波中繼（圖像/數(shù)據(jù)）系統(tǒng)。 
微波是一種頻率超過1GHz的電磁波，波長范圍在毫米～厘米數(shù)量級，其波長比普通無線電波更短。微波傳輸類似光線直線傳輸，是一種視距范圍內(nèi)的接力傳輸。由于微波的波長很短，因此它不能像中波那樣可以沿著地球表面?zhèn)鬏?，因為地面很快就把它吸收掉了；它也不能像短波那樣可以通過電離層反射傳輸?shù)降孛婧苓h的地方，因為它能夠穿過電離層逸入太空。由于地球表面是一個曲面，所以微波只能在視距范圍內(nèi)作直線傳輸，因此決定了兩個微波站之間的傳輸距離不能很遠，一般在50km左右，否則將不能獲得較穩(wěn)定的傳輸特性。當前使用的頻率是2.4-5G赫茲波段（民用波段）。

4.3.2 4G/5G傳輸

在使用的過程中主要參考運營商在項目區(qū)域的網(wǎng)絡覆蓋以及質(zhì)量情況。

5 指揮中心設計

5.1 省級指揮中心

省級指揮中心由管理服務器、流媒體服務器、視頻質(zhì)量診斷服務器、級聯(lián)服務器、工作站、解碼設備、顯示設備等組成。通過專網(wǎng)線路和國家林業(yè)局指揮中心、市級指揮中心、其他單位連接。

指揮中心大屏能夠觀看到如下圖象效果，確保對森林火災進行發(fā)現(xiàn)、監(jiān)控、控制。

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的建設，將實現(xiàn)一下功能需求：
1)實時視頻監(jiān)視 
利用建立分布在各野外監(jiān)控點，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控紅外及可見光視頻圖像，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。在正常情況下攝像頭工作在自動巡航掃描方式，觀測人員在指揮中心可觀測到一定范圍內(nèi)的林木地貌、道路、人員等紅外及可見光視頻圖像，系統(tǒng)可進行全程錄像，若遇異常情況，工作人員可及時將紅外及可見攝像頭從自動狀態(tài)下轉為手動狀態(tài)，并對相關目標進行跟蹤、定位、放大（可見光），以便仔細全面地進行觀測分析。
2)遠程控制
主控中心通過客戶端和瀏覽器可對所轄林區(qū)的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，并對攝像機的預置位和巡航進行設置控制應具有唯一性和權限性。
3)火情識別報警：
當監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時告警并聯(lián)動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置； 
4)火災定位：
利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉換數(shù)學模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。
5)語音對講 
在瞭望臺可配置語音對講設備，通過對講設備中心工作人員可指導日常林區(qū)巡檢員巡檢工作及應急搶險滅火工作。 
6)錄像回放 
對監(jiān)控視頻進行實時存儲，記錄事故前后的現(xiàn)場情況，記錄事故搶險過程；通過網(wǎng)絡調(diào)用回放錄像，提供事故發(fā)生時的資料，為事故分析和事故處理提供幫助，并為事故處理和標準化作業(yè)教學提供寶貴的資料。 
7)配置維護 
能對林區(qū)攝像機進行校時、重新啟動、修改參數(shù)、軟件升級、遠程維護等功能。管理員不必到達設備現(xiàn)場，就可修改設備的各項參數(shù)，提高的設備維護效率。
8)與GIS系統(tǒng)相結合 
監(jiān)控系統(tǒng)與GIS相結合，以電子地圖為基礎,實現(xiàn)地圖基本操作功能,實現(xiàn)對森林火災的分析預報,森林防火工作的可視化管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。

5.2 市級指揮中心

市級指揮中心由管理服務器、流媒體服務器、級聯(lián)服務器、工作站、解碼設備、顯示設備等組成。通過專網(wǎng)線路和省級指揮中心、區(qū)縣級指揮中心連接。

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的建設，將實現(xiàn)一下功能需求： 
1)實時視頻監(jiān)視 
利用建立分布在各野外監(jiān)控點，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控紅外及可見光視頻圖像，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。在正常情況下攝像頭工作在自動巡航掃描方式，觀測人員在指揮中心可觀測到一定范圍內(nèi)的林木地貌、道路、人員等紅外及可見光視頻圖像，系統(tǒng)可進行全程錄像，若遇異常情況，工作人員可及時將紅外及可見攝像頭從自動狀態(tài)下轉為手動狀態(tài)，并對相關目標進行跟蹤、定位、放大（可見光），以便仔細全面地進行觀測分析。
2)遠程控制 
主控中心通過客戶端和瀏覽器可對所轄林區(qū)的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，并對攝像機的預置位和巡航進行設置控制應具有唯一性和權限性。
3)火情識別報警：
當監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時告警并聯(lián)動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置；
4)火災定位：
利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉換數(shù)學模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。 
5)語音對講
在瞭望臺可配置語音對講設備，通過對講設備中心工作人員可指導日常林區(qū)巡檢員巡檢工作及應急搶險滅火工作。
6)錄像回放 
對監(jiān)控視頻進行實時存儲，記錄事故前后的現(xiàn)場情況，記錄事故搶險過程；通過網(wǎng)絡調(diào)用回放錄像，提供事故發(fā)生時的資料，為事故分析和事故處理提供幫助，并為事故處理和標準化作業(yè)教學提供寶貴的資料。 
7)配置維護 
能對林區(qū)攝像機進行校時、重新啟動、修改參數(shù)、軟件升級、遠程維護等功能。管理員不必到達設備現(xiàn)場，就可修改設備的各項參數(shù)，提高的設備維護效率。
8)與GIS系統(tǒng)相結合 
監(jiān)控系統(tǒng)與GIS相結合，以電子地圖為基礎,實現(xiàn)地圖基本操作功能,實現(xiàn)對森林火災的分析預報,森林防火工作的可視化管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。

6 區(qū)縣級指揮中心

區(qū)縣級指揮中心由管理服務器、流媒體服務器、級聯(lián)服務器、存儲服務器、工作站、解碼設備、存儲設備、顯示設備等組成。通過專網(wǎng)線路和市級指揮中心連接，通過光纖線路或微波跟監(jiān)控前端連接。前端監(jiān)控點數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲在區(qū)縣級監(jiān)控中心。
（網(wǎng)絡架構圖同省市級）
森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的建設，將實現(xiàn)一下功能需求：
1)實時視頻監(jiān)視 
利用建立分布在各野外監(jiān)控點，獲取覆蓋范圍內(nèi)的監(jiān)控紅外及可見光視頻圖像，實現(xiàn)全天候不間斷監(jiān)控。在正常情況下攝像頭工作在自動巡航掃描方式，觀測人員在指揮中心可觀測到一定范圍內(nèi)的林木地貌、道路、人員等紅外及可見光視頻圖像，系統(tǒng)可進行全程錄像，若遇異常情況，工作人員可及時將紅外及可見攝像頭從自動狀態(tài)下轉為手動狀態(tài)，并對相關目標進行跟蹤、定位、放大（可見光），以便仔細全面地進行觀測分析。
2)遠程控制
主控中心通過客戶端和瀏覽器可對所轄林區(qū)的任一攝像機進行控制，實現(xiàn)遙控云臺的上/下/左/右和鏡頭的變倍/聚焦，并對攝像機的預置位和巡航進行設置控制應具有唯一性和權限性。
3)火情識別報警：
當監(jiān)控攝像機撲捉到林火時，系統(tǒng)具有的火情識別功能，可及時告警并聯(lián)動報警錄像，提醒值班人員察看顯示畫面，及早發(fā)現(xiàn)火情及火點位置；
4)火災定位：
利用前端采集系統(tǒng)中的數(shù)字云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標直接綁定在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數(shù)字云臺回傳的位置數(shù)據(jù)，通過建立特定的位置轉換數(shù)學模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。
5)語音對講
在瞭望臺可配置語音對講設備，通過對講設備中心工作人員可指導日常林區(qū)巡檢員巡檢工作及應急搶險滅火工作。
6)錄像回放
對監(jiān)控視頻進行實時存儲，記錄事故前后的現(xiàn)場情況，記錄事故搶險過程；通過網(wǎng)絡調(diào)用回放錄像，提供事故發(fā)生時的資料，為事故分析和事故處理提供幫助，并為事故處理和標準化作業(yè)教學提供寶貴的資料。
7)配置維護
能對林區(qū)攝像機進行校時、重新啟動、修改參數(shù)、軟件升級、遠程維護等功能。管理員不必到達設備現(xiàn)場，就可修改設備的各項參數(shù)，提高的設備維護效率。
8)與GIS系統(tǒng)相結合
監(jiān)控系統(tǒng)與GIS相結合，以電子地圖為基礎,實現(xiàn)地圖基本操作功能,實現(xiàn)對森林火災的分析預報,森林防火工作的可視化管理，為防火提供直觀的規(guī)劃和決策支持。

6.1 硬件設備組成

指揮中心平臺對前端監(jiān)控資源進行整合，對前端設備進行集中維護和管理；省級平臺通過森林防火專網(wǎng)與地區(qū)級平臺的級聯(lián)服務器通信，級聯(lián)服務器把命令轉發(fā)至其他應用服務器實現(xiàn)對前端資源的監(jiān)控。
平臺主要由應用服務器、客戶端、存儲設備、解碼設備、網(wǎng)絡交換機、防火墻、大屏顯示設備等組成。為保障前端系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，平臺需具備完善的機房基礎保障和先進的網(wǎng)絡設備、豐富的網(wǎng)絡帶寬和光纖資源；為保障平臺的穩(wěn)定運行，平臺的網(wǎng)絡采取雙網(wǎng)配置，所有設備都冗余配置在兩個不同的網(wǎng)絡中。

6.1.1 服務器

指揮中心的服務器可以分布式部署、獨立運行，各服務器都可以支持應用集群的方式冗余進行配置和在線擴充，具備彼此的應用服務器接管能力。
服務器統(tǒng)一采用PC服務器；服務器應具備多CPU系統(tǒng)、高帶寬系統(tǒng)總線、I/O總線，具有高速運算和聯(lián)機事務處理（OLTP）能力，具備集群技術和系統(tǒng)容錯能力；服務器應支持雙路獨立電源輸入，采用機架式安裝。 
各級指揮中心平臺主要有以下服務器：中心管理服務器、流媒體服務器、級聯(lián)服務器等。其他軟件模塊可安裝在這些服務器實現(xiàn)功能。
管理服務器
管理服務器是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的核心單元，應實現(xiàn)前端設備、后端設備、各單元的信令轉發(fā)控制處理，報警信息的接受和處理以及業(yè)務支撐信息管理，同時也需要提供用戶的認證、授權業(yè)務以及提供網(wǎng)絡設備管理的應用支持，包括配置管理、安全管理、計費管理、故障管理、性能管理等等。 
地區(qū)級指揮中心的管理服務器應能滿足對全地區(qū)林區(qū)視頻資源接入及設備的管理需求。
流媒體服務器
流媒體服務器是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的媒體處理單元，實現(xiàn)客戶端對音視頻的請求、接受、分發(fā)，流媒體服務器僅接受本域管理服務器的管轄，在管理服務器的控制下為用戶或其他域提供服務。
流媒體服務器可實現(xiàn)集群部署，可實現(xiàn)分布式部署，即可向前端或其他流媒體服務器發(fā)起會話請求，也可以接受客戶端設備或其他流媒體服務器的會話請求。
流媒體服務器能接受并緩存媒體流，進行媒體流分發(fā)，將一路音視頻流復制成多路。
存儲服務器
存儲服務器是網(wǎng)絡存儲的管理者，集中配置以海量存儲方式實現(xiàn)錄像計劃，并按計劃執(zhí)行錄像任務。存儲管理服務器通過虛擬存儲管理技術，支持DAS、NAS、IP-SAN各種存儲設備；支持集中存儲管理模式，也支持站端控制主機分布式存儲方式；支持PB級海量音視頻數(shù)據(jù)存儲、快速檢索；支持靈活的備份策略；支持數(shù)據(jù)自動修復技術（數(shù)據(jù)補錄），支持報警集中存儲和重要事件集中備份管理。
級聯(lián)服務器
級聯(lián)服務器主要用于平臺與平臺之間的互聯(lián)互通，它將本平臺需要向其他平臺傳輸?shù)男帕?、音視頻流轉換成標準的協(xié)議，發(fā)往其他平臺的通信服務器，同時將收到的采用標準協(xié)議的信令、音視頻流轉換成本平臺所能解析的協(xié)議語言，送往其他服務器進行分析操作，由此實現(xiàn)平臺與平臺之間的互聯(lián)互通。
選型原則
考慮到綜合監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，指揮中心所有服務器需采用在森林防火行業(yè)有實際應用的知名品牌。

6.1.2 客戶端

配置客戶端
配置客戶端負責對平臺內(nèi)部進行大屏幕配置、權限管理、錄像管理、告警管理、安全管理、電子地圖管理、模擬量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)庫管理、系統(tǒng)管理及林區(qū)攝像機、燈光等系統(tǒng)的配置管理。 
B/S配置客戶端專門用于對系統(tǒng)進行維護、配置和管理，滿足配置客戶端需要實現(xiàn)的功能。
監(jiān)控客戶端
監(jiān)控客戶端負責對所轄林區(qū)的攝像機視頻和錄像信息查看，電子地圖管理，模擬量數(shù)據(jù)實時曲線瀏覽和歷史數(shù)據(jù)檢閱及攝像機、燈光等系統(tǒng)信息的獲取和控制。
C/S控制客戶端專門用于對系統(tǒng)視頻、環(huán)境信息調(diào)閱，對設備進行操作、控制，滿足控制客戶端的要求。
選型原則
指揮中心工作站可采用普通PC，建議采用在森林防火行業(yè)有實際應用的品牌。

6.1.3 存儲設備

主站系統(tǒng)由于管理著下屬成百上千的設備，需對站端視頻錄像和數(shù)據(jù)進行存儲。數(shù)據(jù)需通過數(shù)據(jù)庫進行管理，NAS對于讀寫頻繁的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，不是很適合。對于數(shù)據(jù)庫存儲這種讀寫要求使用率高的任務來說，IP-SAN比較合適。 
IP-SAN，即基于IP以太網(wǎng)絡的SAN存儲架構，隨著以太網(wǎng)技術的發(fā)展，使IP-SAN對SAN技術進一步的拓展。它使用iSCSI協(xié)議代替光纖通道（FC）協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)，直接在IP網(wǎng)絡上進行存儲，iSCSI協(xié)議就是把SCSI命令包在TCP/IP包中傳輸，即為SCSI over TCP/IP。IP-SAN架構不必使用昂貴的光纖網(wǎng)絡、FC-HBA卡和光纖通道存儲設備，而是使用IP以太網(wǎng)絡、以太網(wǎng)卡和iSCSI存儲設備。相比FC-SAN，IP-SAN存儲架構要廉價的多，而且實施起來更容易。
與FC-SAN類似，IP-SAN也可以將存儲設備分成一個或多個卷，并導出給前端應用客戶端，客戶端計算機可以對這些導過來的卷進行新建文件系統(tǒng)（格式化）操作?？蛻舳擞嬎銠C對這些卷的訪問方式為設備級的塊訪問，IP-SAN通過把數(shù)據(jù)分成多個數(shù)據(jù)塊(Block)并行寫入/讀出磁盤，塊級訪問的特性決定了iSCSI數(shù)據(jù)訪問的高I/O性能和傳輸?shù)脱舆t。
IP-SAN繼承了IP網(wǎng)絡開放、高性能、高可靠性、易管理、可擴展性強、自適應性強的優(yōu)點，存儲方式靈活，實現(xiàn)存儲網(wǎng)絡與應用網(wǎng)絡的無縫連接，并提供了優(yōu)良的遠程數(shù)據(jù)復制和容災特性。
IP-SAN存儲主要具有如下特點：
l具有高帶寬“塊”級數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢。
l基于TCP/IP，IP網(wǎng)絡技術成熟，具有TCP/IP的所有優(yōu)點，如可靠傳輸，可路由等，減少了配置、維護、管理的復雜度。
l可以通過以太網(wǎng)來部署iSCSI存儲網(wǎng)絡，易部署，成本低。
l易于擴展，當需要增加存儲空間時，只需要增加存儲設備即可完全滿足，擴展性高。
l數(shù)據(jù)遷移和遠程鏡像容易，只要網(wǎng)絡帶寬支持，基本沒有距離限制，更好的支持備份和異地容災。

6.1.4 解碼設備

機架式解碼器產(chǎn)品硬件結構設計上參考ATCA標準，用于將前端網(wǎng)絡視頻信號解碼輸出上電視墻，支持解碼多種編碼格式網(wǎng)絡視頻，支持多種網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，支持多種模擬信號輸出接口，專為視頻監(jiān)控系統(tǒng)的部署與管理而設計的一體化電信級機架式解碼器。

6.1.5 大屏顯示設備

指揮中心配置有大屏幕綜合顯示系統(tǒng)，林區(qū)相關信息會顯示在大屏幕綜合顯示系統(tǒng)，充分利用大屏系統(tǒng)超高分辨率、超高對比度的顯示特點。 

6.1.6 短信模塊

短信模塊（俗稱短信貓），是一種基于無線GSM技術的工業(yè)級MODEM，內(nèi)嵌GSM無線通信模塊，插入移動運營商的手機SIM卡后，可用來收發(fā)短信。
短信模塊通過串口數(shù)據(jù)線和管理服務器相連，在平臺軟件中可以配置報警聯(lián)動短信功能，當林區(qū)發(fā)生報警時，通過短信模塊把報警信息及時發(fā)送給相關負責人。

6.1.7 防火墻

防火墻是一種計算機硬件和軟件的結合，使內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)之間、專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間建立起一個安全網(wǎng)關（Security Gateway），從而保護內(nèi)部網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)免受非法用戶的侵入，防火墻主要由服務訪問規(guī)則、驗證工具、包過濾和應用網(wǎng)關4個部分組成。
防火墻是解決網(wǎng)絡邊界安全的重要設備，它主要工作在網(wǎng)絡層之下，通過對協(xié)議、地址和服務端口的識別和控制達到防范入侵的目的，可以有效的防范基于業(yè)務端口的攻擊。
防火墻實際上是一種隔離技術，最基本功能就是控制在計算機網(wǎng)絡中，不同信任程度區(qū)域間傳送的數(shù)據(jù)流。例如互聯(lián)網(wǎng)是不可信任的區(qū)域，而內(nèi)部網(wǎng)絡是高度信任的區(qū)域。防火墻是在兩個網(wǎng)絡通訊時執(zhí)行的一種訪問控制尺度，它允許你授權的用戶進入你的網(wǎng)絡，同時將未授權的用戶隔離在網(wǎng)絡之外，以避免安全策略中禁止的一些通信，最大限度地阻止網(wǎng)絡中的黑客訪問你的網(wǎng)絡。 
防火墻具有很好的保護作用，入侵者必須首先穿越防火墻的安全防線，才能接觸目標計算機，用戶可以將防火墻配置成許多不同保護級別。主站系統(tǒng)需冗余配備1000M防火墻。
防火墻主要功能如下： 
1)通過源地址過濾，拒絕外部非法IP地址，有效的避免了外部網(wǎng)絡上與業(yè)務無關的主機的越權訪問。 
2)可以只保留有用的服務，將其他不需要的服務關閉，可以將系統(tǒng)受攻擊的可能性降低到最小限度，使黑客無機可乘。 
3)可以制定訪問策略，只有被授權的外部主機可以訪問內(nèi)部網(wǎng)絡的有限IP地址，保證外部網(wǎng)絡只能訪問內(nèi)部網(wǎng)絡中的必要資源，與業(yè)務無關的操作將被拒絕。
4)外部網(wǎng)絡對內(nèi)部網(wǎng)絡的所有訪問都要經(jīng)過防火墻，所以防火墻可以全面監(jiān)視外部網(wǎng)絡對內(nèi)部網(wǎng)絡的訪問活動，并進行詳細的記錄，通過分析可以得出可疑的攻擊行為。 
5)安裝防火墻后，網(wǎng)絡的安全策略由防火墻集中管理，黑客無法通過更改某一臺主機的安全策略來達到控制其他資源訪問權限的目的。 
6)可以部署NAT（Network Address Translation：網(wǎng)絡地址變換），使外部網(wǎng)絡用戶不能看到內(nèi)部網(wǎng)絡的結構，使黑客攻擊失去目標。
防火墻建議采用主流品牌。

7 平臺軟件設計

專為森林防火用戶量身定制的平臺軟件，軟件可以支持超大規(guī)模的部署，能滿足多級管理的應用需求。軟件采用模塊化構建方式，可應需裁剪；采用Web Service作為對外的服務接口協(xié)議，方便二次開發(fā)商集成；方便的增值業(yè)務集成；統(tǒng)一的平臺內(nèi)部協(xié)議；統(tǒng)一的部署和管理。采用模塊化設計，部署方便，操作簡便，還可根據(jù)森林防火自身管理要求和現(xiàn)狀做進一步的定制開發(fā)，充分體現(xiàn)森林防火系統(tǒng)為管理帶來的效率。

7.1 平臺架構

面向服務的軟件架構SOA將成為新一代網(wǎng)絡服務的基礎框架，其在傳統(tǒng)的IT開發(fā)領域取得了良好的發(fā)展，將SOA的思想引入到森林防火平臺軟件的開發(fā)中來，有力的保證了我們設計的先進性。 
通過使用SOA的架構，以松散耦合的方式公開業(yè)務服務，更易于集成和管理復雜性、更快地整合現(xiàn)有系統(tǒng)；通過良好的分層結構，統(tǒng)一的接口服務，可以有效減少服務督察平臺的復雜度。森林防火平臺軟件的架構層次如下圖所示。
 

 

主要分為以下幾個層次：

7.1.1 基礎平臺開發(fā)

對操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、安全加密、多媒體協(xié)議的封裝，屏蔽差異，實現(xiàn)上層應用的平臺無關性，提高開發(fā)效率和系統(tǒng)兼容性。

7.1.2 平臺服務

在平臺服務層我們提供了中心管理、認證授權、校時服務、流媒體服務、存儲服務、網(wǎng)絡管理、報警管理等通用服務外，還提供了電信級系統(tǒng)必須具備的負載均衡、雙機熱備等服務。

7.1.3 業(yè)務邏輯子系統(tǒng)

通過常用業(yè)務的歸納、封裝，這層提供了視頻、報警、智能、對講、電子地圖等監(jiān)控安防業(yè)務，方便應用層調(diào)用。

7.1.4 應用系統(tǒng)

森林防火平臺軟件除了有傳統(tǒng)的C/S客戶端，也有基于最新WEB技術的B/S客戶端，最大程度滿足森林防火的不同場合下的需要。

7.1.5 Web Service接口

森林防火系統(tǒng)平臺軟件通過Web Service提供對外接口，這可以在異種操作系統(tǒng)、異種語言之間進行交互，也是和其他IT和業(yè)務應用程序集成的最好方法。

7.1.6 與林區(qū)自動氣象站系統(tǒng)對接

視頻監(jiān)控系統(tǒng)可能需要與林區(qū)氣象站系統(tǒng)進行對接，將氣象站監(jiān)測的風向、風速、溫度、濕度等各種環(huán)境量數(shù)據(jù)與監(jiān)視系統(tǒng)進行整合，以求最大程度挖掘系統(tǒng)潛力，最大程度提升管理品質(zhì)，為客戶創(chuàng)造最大價值。

7.1.7 與林區(qū)已有GIS系統(tǒng)對接

視頻監(jiān)控系統(tǒng)可能需要與林區(qū)已有GIS系統(tǒng)進行對接，將攝像機位置、根據(jù)數(shù)學模型計算的預警位置的坐標數(shù)據(jù)與監(jiān)視系統(tǒng)進行整合，兩個系統(tǒng)間的交互通過接口和消息來通信，實現(xiàn)交互和消息的傳遞（服務調(diào)用），以求最大程度挖掘系統(tǒng)潛力，最大程度提升管理品質(zhì)，為客戶創(chuàng)造最大價值。

7.2 平臺特點

森林防火平臺軟件在功能上有以下特點： 
1)支持海量設備接入。 
2)分布式監(jiān)控，部署、升級靈活方便。 
3)集中管理，多級別控制，完善的用戶權限定義。 
4)巡檢設備和服務器工作狀態(tài)，系統(tǒng)安全可靠。 
5)統(tǒng)一的報警管理，支持多種聯(lián)動方式。

7.3 平臺運行環(huán)境

7.3.1 操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)應為具有開放性、高可靠性和安全、通用、成熟的產(chǎn)品。
服務器推薦WindowsServer2008系統(tǒng)；
客戶端推薦Windows7系統(tǒng)。

7.3.2 數(shù)據(jù)庫

平臺能夠兼容所有數(shù)據(jù)庫，可配置通用、成熟的商用數(shù)據(jù)庫作為監(jiān)控設備配置信息、監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫的存儲及管理平臺。
MySQL作為一個廣泛使用的、成熟的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持Linux平臺軟件，能夠滿足森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的要求，滿足數(shù)據(jù)庫操作主要為OLTP方面應用且不頻繁的特點。
考慮到服務器的雙機熱備，采購的數(shù)據(jù)庫需具備數(shù)據(jù)同步功能。

7.3.3 雙機切換軟件

為確保視頻森林防火系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，系統(tǒng)采用了雙機熱備的方式，即部署兩臺軟硬件配置完全一樣的服務器，當一臺服務器出現(xiàn)故障的時候，另外一臺服務器接替其工作。
雙機之間通過以太網(wǎng)線和串口線進行“雙重心跳偵測”，但還需部署軟件切換軟件，當備機偵測不到主機的心跳信號時，根據(jù)預設的軟件規(guī)則進行主備切換。

7.4 平臺模塊

森林防火系統(tǒng)平臺主要包括中心管理、存儲管理、存儲、流媒體、報警、網(wǎng)管、云臺代理、客戶端等模塊，還可按需添加設備接入、智能分析、電視墻等模塊。

7.4.1 中心管理模塊

中心管理模塊是整個系統(tǒng)的核心組件，提供統(tǒng)一的認證、授權、管理服務。作為認證模塊，支持AAA、PKI/PMI的集成；作為管理模塊，對系統(tǒng)內(nèi)的用戶、角色、權限、前端設備錄像設備、各種服務器進行集中配置管理；作為應用模塊，提供各類業(yè)務，提供完善的日志管理和審計功能。
中心管理模塊還集成有WEB服務、NTP全網(wǎng)校時等模塊。
WEB服務為系統(tǒng)管理、流媒體、集中存儲檢索等所有應用服務器提供統(tǒng)一WEB訪問配置界面，為前端設備提供統(tǒng)一遠程監(jiān)視查詢WEB訪問界面。
NTP全網(wǎng)校時能對監(jiān)控專網(wǎng)內(nèi)全部設備進行網(wǎng)絡校時，保持全部設備時間統(tǒng)一，可由操作員發(fā)起手動校時或中心服務器啟用定時自動校時功能。

7.4.2 存儲管理模塊

存儲管理模塊通過虛擬存儲管理技術，支持DAS、NAS、IP-SAN各種存儲設備；支持集中存儲管理模式；支持PB級海量音視頻數(shù)據(jù)存儲、快速檢索；支持靈活的備份策略；支持數(shù)據(jù)自動修復技術（數(shù)據(jù)補錄），支持報警集中存儲和重要事件集中備份管理。

7.4.3 流媒體模塊

流媒體模塊支持實時視頻數(shù)據(jù)的轉發(fā)及分發(fā)；支持存儲數(shù)據(jù)的回放點播(VOD)；支持Qos管理，對帶寬進行合理使用；支持用戶和事件的優(yōu)先級管理；支持級聯(lián)和分布式部署；支持視頻流相關的統(tǒng)計信息。

7.4.4 報警模塊

報警模塊管理系統(tǒng)內(nèi)各種報警事件及其聯(lián)動處理，并可對報警消息進行分發(fā)及上傳。支持的聯(lián)動方式有客戶端聯(lián)動（視頻圖像、聲光顯示、信息疊加）、云臺聯(lián)動、通道錄像、報警輸出聯(lián)動、EMAIL通知、短信發(fā)送、通道抓圖等方式。提供完善的報警日志管理，方便事后查詢檢索。

7.4.5 網(wǎng)管模塊

網(wǎng)管模塊對系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡運行狀況，設備運行狀況、服務器運行狀況進行監(jiān)視和管理，并能以各種圖表的形式進行實時顯示。主要提供資源清單管理、遠程維護管理、性能管理、故障管理、日志管理。對各種維護數(shù)據(jù)可以進行查詢、統(tǒng)計，并生成相關報表。

7.4.6 云臺代理模塊

云臺代理模塊可以實現(xiàn)用戶根據(jù)權限擁有不同的控制級別，按優(yōu)先級對云臺進行控制；通過云臺代理服務，可以去控制各種型號的矩陣，實現(xiàn)模數(shù)互控。

7.4.7 客戶端

C/S客戶端
C/S客戶端主要用于實時監(jiān)控圖面的查看，平臺客戶端內(nèi)置C/S客戶端程序，可以在系統(tǒng)管理服務器認證下訪問林區(qū)所有現(xiàn)場設備，實現(xiàn)輪循預覽、語音對講、報警處理、歷史錄像搜索回放、電子地圖等功能；支持矩陣解碼卡、解碼器等設備大屏輸出控制；還支持備份管理、日志管理、系統(tǒng)配置等功能。
B/S客戶端
B/S客戶端通過WEB瀏覽器對系統(tǒng)進行管理、信息發(fā)布、維護統(tǒng)計、實時監(jiān)控和錄像標簽檢索回放，采用WEB2.0技術，操作更順暢、畫面刷新速度更快，可作為應急指揮平臺及非平臺用戶的主要監(jiān)控程序。B/S客戶端包括配置客戶端、控制客戶端。
配置客戶端主要完成以下功能：
1)資源配置：各種前端設備、服務器、監(jiān)控屏組等各種實體的遠程配置。
2)用戶配置：管理系統(tǒng)所有用戶的添加刪除，權限分配等操作，具體分為用戶，部門，角色管理。
3)錄像配置：用來管理錄像的存儲，包括對前端設備的錄像計劃配置，集中存儲的錄像計劃配置。
4)地圖配置：用來導入和編輯電子地圖的功能，可以增加、修改和刪除電子地圖的圖層并進行切換，具有超級鏈接功能，可以在地圖上直接對視頻、報警、對講等設備進行配置。
5)系統(tǒng)狀態(tài)管理：主要對系統(tǒng)內(nèi)服務器和設備的運行狀況、用戶信息及在線數(shù)進行統(tǒng)計和顯示，并顯示異常信息報表、資產(chǎn)信息報表、資產(chǎn)故障率報表。
6)系統(tǒng)參數(shù)配置：對管理平臺的系統(tǒng)參數(shù)、網(wǎng)域參數(shù)、級聯(lián)參數(shù)進行配置，系統(tǒng)參數(shù)包括日志保存天數(shù)、設備校時、報警電子郵件賬戶、DDNS設置。

7.4.8 電視墻模塊

電視墻模塊支持軟件解碼大屏輸出，支持解碼卡、解碼器、模擬/數(shù)字矩陣控制輸出，支持鍵盤、3D搖桿控制，支持高清解碼輸出，支持文件回放上墻，支持報警聯(lián)動上墻。

7.5 平臺基本功能

7.5.1 視頻監(jiān)控

1)支持樹形方式展開選擇所需督察窗口的視頻，實時監(jiān)視個各林區(qū)的視頻信息，支持多畫面分割顯示或回放同一林區(qū)多路實時視頻或多個林區(qū)單路實時視頻，支持一機同屏1、4、9、16畫面等規(guī)格畫面顯示方式，還可以支持4、6、7、9、12、24畫面多種規(guī)格畫面的組合顯示方式； 
2)支持組顯示，可以在一個分組中配置多個攝像機和預置位綁定的顯示項；
3)支持多臺監(jiān)控客戶端及多個WEB用戶同時查看任意林區(qū)的服務督察圖像；
4)具備視頻自動巡視功能（對森林防火系統(tǒng)的高清攝像機進行視頻巡檢，參與輪巡的對象可以任意設定，包括不同林區(qū)的視頻、同一林區(qū)的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等，輪巡間隔時間可設置，完成輪巡任務的攝像機可自動復位）；
5)具備攝像機自動復位功能，即可對督察點的攝像機設定默認監(jiān)視狀態(tài)，正常狀態(tài)下攝像機保持默認狀態(tài)，在控制完成的可設定的時間段內(nèi)恢復默認監(jiān)視狀態(tài)；
6)支持對視頻的手動錄像功能，對任一幀實時視頻抓拍后以JPEG或BMP的圖片格式進行保存；
7)能將攝像機的號碼及位置、攝像日期和時間等信息進行疊加，以便在監(jiān)視圖像上顯示相應的必要信息，并可用漢字顯示，所有字符的格式、內(nèi)容等信息，均可由用戶方便地自由修改。

7.5.2 錄像管理

1)可以遠程設置前端系統(tǒng)的錄像規(guī)則，實現(xiàn)手動錄像、計劃錄像、報警觸發(fā)錄像等錄像方式；
2)支持IP-SAN、NAS存儲的無縫存儲，支持報警聯(lián)動存儲錄像到IP-SAN、NAS，數(shù)據(jù)存儲均最小單位精確到秒；
3)支持多個客戶端同時顯示、存儲、檢索、回放所選各林區(qū)的多個攝像機視頻；
4)支持多個客戶端同時按照報警事件、時間段、攝像機、存儲位置等組合條件檢索錄像，支持從前端系統(tǒng)下載檢索的錄像和刪除本地的錄像，支持硬盤預分配技術，杜絕硬盤碎片，硬盤數(shù)據(jù)自動循環(huán)復寫；
5)支持遠程回放按照時間檢索的歷史視頻、報警錄像和計劃存儲的本地錄像，回放支持單幀、慢放、常速、快速、進度條拖放等方式； 
6)支持回放視頻的單幀抓拍，并可以在保存圖片時由用戶進行標注以方便查找。

7.5.3 存儲管理

1)系統(tǒng)采用分布式存儲方式，平臺對報警錄像進行存儲或按需設置存儲；
2)錄像存儲格式為D1/4CIF可調(diào)，可根據(jù)錄像保存的時間需求配置硬盤。

7.5.4 數(shù)據(jù)轉發(fā)

1)支持對視頻流、前端錄像、控制信息、報警信息、語音對講流等數(shù)據(jù)的轉發(fā)，所有視音頻數(shù)據(jù)的編碼格式和控制信息等均符合相關標準的要求；
2)支持IP單播的方式查看視頻流，支持轉發(fā)組播視音頻流。

7.5.5 語音功能

1)支持林區(qū)前端語音廣播；
2)支持平臺與林區(qū)之間及兩個平臺之間的雙向語音對講；
3)支持平臺內(nèi)的客戶端用戶對講。

7.5.6 遠程控制

1)支持對前端攝像機設備進行控制，控制范圍包括：攝像機（包括云臺、鏡頭等）；
2)可以對攝像機進行視角、方位、焦距、光圈、景深的調(diào)整，支持用鼠標拖曳的方式控制攝像機的督察方位、視角，實現(xiàn)快速拉近、推遠、定焦被督察窗口；
3)選擇一幅圖像，點擊3D縮放按鈕，然后點住鼠標左鍵，在主畫面上拉出需要查看的區(qū)域，然后松開左鍵，球機的云臺就會自動定位到所拉的畫面區(qū)域,方便用戶快速直接的進行云臺的定位；
4)支持對有預置位的攝像機添加、刪除、修改、調(diào)用、查詢預置位的操作；
5)能對云臺攝像機或球機多個預置位、多條巡航線路、多個巡航方案的進行設定，可以設定在不同的時間段執(zhí)行不同的巡航方案；
6)可以對攝像機設置長時間駐留的預置位，系統(tǒng)在用戶對該攝像機控制操作結束后設定的時間段內(nèi)，使攝像機回復到默認的監(jiān)視位置；
7)支持用戶權限管理提供優(yōu)先級劃分，高優(yōu)先級用戶可以在低優(yōu)先級用戶使用時獲取控制權，低優(yōu)先級用戶不能再使用，同級別的用戶滿足先到先得的原則獲得控制權；
8)支持對管理的設備進行遠程升級、重新啟動、參數(shù)配置等控制；

7.5.7 報警管理

1)實時接收前端設備發(fā)送來的報警信息，多林區(qū)同時發(fā)生多點報警時，報警信息不會丟失；
2)所有報警信息在報警管理窗口均可以實時顯示，顯示的內(nèi)容包括日期時間、設備名稱、報警類型等信息，所有報警信息均可以進行手動確認；
3)當林區(qū)發(fā)生報警時，應實時彈出報警畫面，并且按照策略進行聯(lián)動，包括報警錄像、PTZ聯(lián)動、報警輸出、電視墻關聯(lián)操作、監(jiān)控客戶端關聯(lián)操作、短信通知等關聯(lián)操作，手機客戶端可以打開當前報警錄像進行查看。
4)所有報警信息及確認信息（包括確認時間、確認節(jié)點、確認用戶等）應自動保存，均可實現(xiàn)歷史查詢、顯示、打印和輸出。
5)所有報警信息會自動匯總，可以根據(jù)每月、每年或任意自定義時間進行導出，以這部分信息作為考核服務人員的績效。

7.5.8 電子地圖

1)支持在地圖上直接對攝像機等設備進行管理；
2)支持增加、修改和刪除電子地圖的圖層，并可進行切換，具有超級鏈接功能；
3)支持對地圖進行放大、縮小和漫游；
4)支持報警事件聯(lián)動，可以圖標閃爍、彈視頻窗口等。

7.5.9 權限管理

1)用戶權限配置分為三部分：用戶、部門、角色，不同用戶可以設置所屬部門和隸屬角色，相關操作時根據(jù)優(yōu)先級提供優(yōu)先級高的用戶優(yōu)先使用權利，用戶權限可以在線進行授權、轉移和取消；
2)權限配置可以針對功能進行授權，比如有沒有控制云臺攝像機的權限，也支持針對數(shù)據(jù)的授權，比如有沒有回放錄像文件的權限；
3)支持通過權限管理劃分責任區(qū)域用戶，通過不同的責任區(qū)域用戶來檢查責任區(qū)的在線和離線；
4)支持通過權限管理分配責任區(qū)用戶只對該責任區(qū)域內(nèi)的設備擁有權限，實現(xiàn)責任區(qū)域的視頻、報警及統(tǒng)計信息的分區(qū)分流；

7.5.10 安全管理

1)支持對用戶登錄、操作應進行權限查驗；
2)系統(tǒng)所有重要操作，如登錄、控制、退出等，均應有操作記錄，系統(tǒng)可對操作記錄進行查詢和統(tǒng)計，所有操作記錄具有不可刪除和不可更改性；
3)系統(tǒng)保存的所有重要數(shù)據(jù)，包括用戶信息、報警信息、操作記錄、日志等，不可刪除和不可更改。

7.5.11 系統(tǒng)管理

1)支持多種日志：操作日志、報警日志、系統(tǒng)日志，通過人機界面可以查
詢和導出；
2)通信監(jiān)視 
通過專門的網(wǎng)管服務器實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)各個節(jié)點的通信狀態(tài)進行監(jiān)視；
同所有接入系統(tǒng)通過心跳信息進行?；?，獲取各接入系統(tǒng)的在線狀態(tài)。
3)配置管理
a)前端系統(tǒng)遠程配置 
可以統(tǒng)一對前端系統(tǒng)的參數(shù)進行設置； 
可以對林區(qū)所有攝像機的預置位信息、預置位巡航軌跡、攝像機軌跡錄制等進行配置；
通過權限管理設置巡檢用戶具有查看其所轄區(qū)域的服務督察錄像數(shù)據(jù)權限；
可以實現(xiàn)對前端系統(tǒng)的OSD顯示位置、字體及大小和顏色進行設置。
b)平臺配置
有專門的配置客戶端，對系統(tǒng)內(nèi)的各種網(wǎng)絡參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)進行配置；
支持應用集群和雙機熱備的管理和配置；
支持自動切換、故障切換兩種方式的應用集群配置；
有專門的配置客戶端，實現(xiàn)錄像、報警、系統(tǒng)資源的設備和管理；
由于故障切換或者手動切換以及相關的參數(shù)設置都會產(chǎn)生事件日志信息進行記錄。
4)資源監(jiān)視
a)平臺資源監(jiān)視
支持以表格的方式將系統(tǒng)內(nèi)服務器和客戶端的性能數(shù)據(jù)進行展示，包括CPU使用率，網(wǎng)絡負載率，內(nèi)存使用率，存儲空間使用率等信息；
支持對系統(tǒng)內(nèi)部各個服務器和其他網(wǎng)絡設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視并統(tǒng)計相關信息，能識別服務器和網(wǎng)絡設備的故障以及相應的故障類型并進行告警，如交換機故障、服務器故障（如CPU負荷率過高、硬盤錯誤或容量超限、操作系統(tǒng)非致命錯誤等）等可檢測的設備故障等；
b)前端系統(tǒng)資源監(jiān)視 
支持對各個前端所有設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視。

7.5.12 報表管理

1)報表數(shù)據(jù) 
a)支持將歷史報警數(shù)據(jù)和相關統(tǒng)計信息輸出成報表；
b)支持將各類攝像機可用率等信息輸出成報表。
2)報表類型 
支持下列報表方式：日報、周報、月報、季報及年報，報表的生成時間、內(nèi)容、格式和打印時間用戶可以自行輸入并保存在報表中。
3)報表調(diào)用
支持對報表數(shù)據(jù)導出成EXCEL文件格式進行保存。

7.5.13 Web配置及監(jiān)控

1)WEB配置客戶端可以實現(xiàn)系統(tǒng)資源的配置，支持對WEB用戶進行統(tǒng)一的權限設置和管理； 
2)WEB監(jiān)控客戶端可以實現(xiàn)視頻信息的監(jiān)控，支持歷史報警信息的檢索、回放；
3)支持主流的網(wǎng)絡瀏覽器，控件可以自動下載和升級； 
4)支持200人以上的并發(fā)訪問能力，在并發(fā)訪問人數(shù)達到上限后，可以根據(jù)優(yōu)先級將低優(yōu)先級用戶自動斷開；
5)WEB客戶端可以隨時隨地接入平臺。

7.6 平臺性能參數(shù)

1)單臺流媒體轉發(fā)設備可同時轉發(fā)的視頻信號的數(shù)量不低于200路；
2)單臺客戶端可同時顯示實時畫面的數(shù)量不低于16路。
3)平臺最大可接入前端攝像頭數(shù)量：不低于5000個。
4)平臺最大可接入的并發(fā)客戶端數(shù)量：不低200個。
5)平臺支持同時登錄的最大用戶量：不低于200個。