森林防火網絡監(jiān)控解決方案

森林防火遠程視頻監(jiān)控森林防火網絡視頻監(jiān)控解決方案成都華邁通信技術有限公司2012年2月目錄一、項目背景 3二、需求分析與難點 3三、解決方案 51、前端監(jiān)控子系統 62、監(jiān)控點輔助設備設計 73、傳輸系統 74、供電系統 85、系統防雷 86、監(jiān)控中心 87、瀏覽客戶端： 98、系統管理 10四、產品介紹 10一、項目背景森林火災是世界性林業(yè)重要災害之一，每年都有一定數量的發(fā)生，造成林業(yè)資源的重大損失和全球性環(huán)境污染。森林火災具有突發(fā)性，災害的發(fā)生的隨機性，在較短的時間內能造成較大的損失的特點。因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時，決策是否得當，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現是否及時，分析是否準確合理，決策措施是否得當。如何實現森林防火工作的規(guī)范化，科學化，信息化，真正做到早發(fā)現，早解決火災隱情，排除森林火災隱情的必要手段。隨著科技的發(fā)展，現在森林防火也開始實現智能化管理，工作人員只需坐在辦公室拖動鼠標，就可觀測上千平方公里的林區(qū)。并在發(fā)生緊急情況時，通過監(jiān)測畫面及語音廣播對前端林區(qū)進行遠端遙控，指揮搶險工作。系統整體要求高可靠、高質量、高穩(wěn)定性，可全天候運行。網絡視頻監(jiān)控系統需具備多級管理體系；整個系統基于網絡構建，能夠通過多級級聯的方式構建出一張可全網監(jiān)控、全網管理的網絡視頻監(jiān)控網。提供及時優(yōu)質的維護服務，保障系統正常運轉。二、需求分析與難點1、需求分析監(jiān)控中心實現對所管轄林區(qū)的各個監(jiān)控點的圖像進行全方位實時監(jiān)控，及時發(fā)現火警或火警隱患，達到防火、防亂砍亂伐等目的。前端設備放置于移動基站鐵塔頂，供電可由各個前端采用風光互補電源進行供電，使得前端設備能夠在7個陰雨天能正常工作，也可使用基站供電。監(jiān)控現場分散，設備安裝調試困難，難以用傳統模擬視頻監(jiān)控系統的傳輸介質，進行一線一種信號的方式傳輸到控制中心，這樣的線路布設成本會成為天文數字，而且難以檢修維護。所以要采用網絡視頻監(jiān)控方案，借助目前成熟的網絡系統解決方案，借助現有的運營商（電信）網絡或自行組建局域網進行視頻數據傳輸，或采用3G無線方式。監(jiān)控中心可以通過語音廣播系統對現場聲音進行監(jiān)聽，也可以對前端進行喊話，遇到緊急情況（如火災，暴風雨，洪澇災害）等作為緊急疏散功能。監(jiān)控中心的監(jiān)視器可以實時顯示當前攝像機所觀察的方位角，便于在緊急情況下協助指揮員決策。在監(jiān)控中心采用錄像系統，進行實時錄像，每個監(jiān)控點可以儲存15天以內的視頻監(jiān)控錄像。林業(yè)部門可以輕易實現通過聯網的計算機進行遠程監(jiān)控及直接調看前端圖像或錄像資料。2、系統建設難點森林防火監(jiān)控項目監(jiān)控點數眾多，覆蓋面積大，覆蓋整個某11個下屬地區(qū)，區(qū)域內地形復雜，雨水充足，濕度大、海拔高、動/植物豐富、現場施工難度較大等眾多特點，因此在該類項目中往往面對如下技術難題：1）監(jiān)控現場分散，設備安裝調試困難，只允許1次成功，如果要進行反復調試，成本高昂，工程周期也難以預計。2）監(jiān)控現場地處偏遠，現場維護設備困難，維護人員到達時間長，要求相關設備穩(wěn)定可靠，盡可能減少維護的幾率。3）視頻信號難以用傳統模擬視頻監(jiān)控系統的傳輸介質，進行一線一種信號的方式傳輸到控制中心，這樣的線路布設成本會成為天文數字，而且難以檢修維護。4）采用一般數字視頻監(jiān)控方案，借助目前成熟的網絡系統解決方案，借助現有的運營商（電信、聯通、廣電、網通、鐵通）網絡或自行組建局域網進行視頻數據傳輸，或采用無線方式，如：采用移動GPRS、聯通CDMA無線網絡模塊甚至直接租用衛(wèi)星網絡進行組建。5）傳輸網絡帶寬不一定能夠得到有效保證，網絡承運商提供的理論帶寬在實際應用中一般會打折扣，情況視線路質量、承運商在當地的核心網絡設備處理能力、各網絡承運商之間互相開放的接口帶寬等多種因素而定。6）系統具備流媒體轉發(fā)，系統前端在有限的網絡帶寬（特別是在無線組網的情況）下，前端系統必須盡可能的保障監(jiān)控中心能得到良好的監(jiān)控視頻圖像，因此，在其他客戶端訪問時，系統必須具備流媒體轉發(fā)功能，客戶端訪問直接通過監(jiān)控中心服務器，不占用前端系統有效資源，客戶端訪問所有數據均由監(jiān)控中心服務器提供，有效的利用監(jiān)控中心有線網絡。7）管理中心為了同時監(jiān)控多個畫面，現有純軟件的網絡監(jiān)控方案難以提供直觀、方便的監(jiān)控方案，一般需要上大型電視墻，實現網絡數字視頻矩陣的功能。三、解決方案在該項目中，針對森林防火監(jiān)控點數多，監(jiān)控范圍廣、監(jiān)控目標復雜、監(jiān)控環(huán)境惡劣等眾多特點，系統必須分為前端監(jiān)控子系統、網絡傳輸子系統、中心控制存儲子系統三個部分進行設計。1、前端監(jiān)控子系統前端監(jiān)控子系統，主要有前端網絡視頻編碼器、模擬攝像機及相應電源、網絡、音頻采集輸入輸出設備組成，主要完成前端視頻及音頻的采集任務。森林防火為野外環(huán)境監(jiān)控，具有：監(jiān)控面積廣，涉及覆蓋區(qū)域大、監(jiān)控環(huán)境惡劣、環(huán)境復雜多變等實際情況，設計原則為：監(jiān)控點動靜結合附設：針對寬闊區(qū)域及山體制高點，采用一體化高速球型攝像機進行敷設，監(jiān)控山體全貌及，利用制高點采用高變倍對重點區(qū)域進行覆蓋，針對道路或人員常通行地采用固定攝像機，根據現場實際情況選配鏡頭，24小時不間斷的重點監(jiān)控。高品質的設備質量：森林防火監(jiān)控，同樣需要高品質前端設備，第一、野外環(huán)境十分惡劣，前端設備必須可適應復雜/惡劣的環(huán)境狀態(tài)；第二、野外監(jiān)控同樣要求較高的圖像效果，特別針對夜間，要求設備必須具備夜間成像能力。雙向音頻對講：系統必須具備雙向語音對講功能，可實現監(jiān)控中心與現場任意監(jiān)控點語音對話，在現場任意突發(fā)事件或違規(guī)行為（如：違規(guī)吸煙、生火等行為），進行緊急語音提醒警告，防止各事態(tài)的發(fā)生。系統集散管理：該系統涉及面積及所屬單位數量多的情況，系統須具備集散管理方式，即：系統可具備多個分散管理中心，各分散管理中心可對管轄范圍內所有監(jiān)控點進行有效監(jiān)控管理，同時系統具備最高級集中管理總中心，總監(jiān)控中心可實現對整個系統內所有監(jiān)控點進行集中監(jiān)控管理。2、監(jiān)控點輔助設備設計該系統為野外全天候監(jiān)控，針對野外監(jiān)控需注意監(jiān)控點位安裝、防護、防雷等系統保護：A．攝像機安裝：在監(jiān)控項目中攝像機安裝位置通常情況比較高，針對此項目中，對于森林防火監(jiān)控類，攝像機均無現成的安裝地點支撐，因此設計在安裝點設置立桿，立桿采用水泥嵌入地下做地基，確保立桿的穩(wěn)定性，同時為確保攝像機在立桿之上的保持穩(wěn)定，避免因風力及動物擦掛立桿造成攝像機搖晃或抖動。B．夜間成像輔助：森林防火監(jiān)控并不只限于白天環(huán)境下山體、林業(yè)環(huán)境的進行監(jiān)控監(jiān)測，同時特殊監(jiān)控點還需要完成24小時不間斷監(jiān)控。C．攝像機保護：在監(jiān)控系統中所有室外監(jiān)控點攝像機均需要做防護保護，在系統中，監(jiān)控點全部處于野外森林中，其中更絕大部分攝像機安裝的地點更始人跡罕至，因此對攝像機保護尤其重要，針對室外球機選用相應的室外球型防護罩，室外槍機選用室外固定槍式防護罩，系統前端所有防護罩均嚴格要求達到室外IP66防塵、防水、防暴等級；同時針對野外自然環(huán)境復雜多樣、四季雨量充沛、氣候變化速度、冬季氣溫低的眾多特點，在該系統中所有防護罩均要求安裝相應的加熱除濕裝置，同時針對固定攝像機的防護罩要求必須具有雨刷。D．輔助設備箱：監(jiān)控點前端除攝像機之外，還需配備相應的電源模塊、視頻編碼器、網絡模塊以及防雷模塊的設備，此類設備均不能直接暴露在室外，因此系統設計每個前端增加設備保護箱，將監(jiān)控點前端除攝像機之外的所有模塊均安裝在保護箱之內，設備保護箱設計安裝在攝像機安裝立柱之上，保護箱要求必須防塵防水，確保內部所有模塊運行環(huán)境的穩(wěn)定。3、傳輸系統現場監(jiān)控點安裝的攝像機所攝錄的實時和高分辨率的視頻圖像信息經過視頻編解碼器壓縮，視頻編解碼器負責把攝像機的模擬視頻信號轉變成數字信號，同時進行壓縮，另外也傳輸控制信號，3G視頻服務器內置3G網卡，通過3G路由器發(fā)送到3G網絡。監(jiān)控中心通過專線從移動營運商網關獲得實時視頻信息，可以完成對遠程監(jiān)控點的視頻監(jiān)控。也可通過移動傳輸網絡和網絡接入設備（有線網橋），采用MSAP聯網技術實現點對點或者點對多點方式建立覆蓋城市各個路段的視頻監(jiān)控局域網絡。在控制中心與移動傳輸網之間采用光纜直連；在遠程前端監(jiān)控點同樣與移動傳輸網互聯,以實現與監(jiān)控中心通信。4、供電系統由于森林防火工程環(huán)境的特殊性，采用太陽能發(fā)電解決森林防火監(jiān)控設備供電問題成為最快、最有效的辦法。無須架設電力線并且一次性投資，無需繳納電費。太陽能發(fā)電操作簡單、既經濟又節(jié)能、環(huán)保。并且太陽能供電是一種既不消耗資源又無污染排放的清潔能源，使用壽命長、性能穩(wěn)定、維護費用較低。蓄電池的容量對保證系統連續(xù)供電是很重要的。因為設備所需的電量都是由蓄電池提供的，太陽能方陣每日所發(fā)電量都要存儲到蓄電池以供設備消耗，如果需要滿足10個連續(xù)的陰雨天正常工作。經計算得出：蓄電池的選用為：24V、600Ah。5、系統防雷

防雷主要是由視頻防雷和電源防雷組成，主要是為了避免電源線引入的浪涌襲擊。根據我們的經驗，野外監(jiān)控和微波系統對于雷擊最為薄弱的環(huán)節(jié)還是系統的電源，因此作好電源防雷是相當重要的。電源防雷的關鍵是做好接地，而森林防火監(jiān)控的鐵塔往往置于高山之上，接地很難作好，所以要根據具體地形，因地制宜。6、監(jiān)控中心控制中心主要由電視墻、控制主機、交換機等組成，可完成對監(jiān)控現場圖像的接收與顯示，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復，云臺的控制等。經由移動傳輸網傳回的數字視頻信號可直接連到控制中心局域網上，再經交換機通過內部局域網傳播至各個相關部門或人員的客戶端。用戶在中心辦公室可以通過多路視頻墻觀看到遠距離林區(qū)現場多個監(jiān)控點的圖像，用電視墻顯示方式。控制中心發(fā)出的對于云臺、鏡頭等的控制指令通過移動傳輸網傳送到監(jiān)控點。用戶可以通過位于控制中心的云臺控制設備控制現場任意點的云臺、鏡頭的光圈、焦距、變倍；云臺的上、下、左、右、自動或輔助控制遠端的電源、攝像機開關等。現場傳回的視頻圖像可以直接存儲在控制主機上，可方便快捷地實現資料的存儲、更新、查詢、備份，為執(zhí)法工作提供依據。7、瀏覽客戶端：瀏覽客戶端支持C/S和B/S兩種結構。瀏覽用戶不僅可以通過有線的IP互聯網絡進行視頻瀏覽,還可以通過3G無線網絡在任何地點任何時間進行現場視頻畫面的瀏覽切換。此方案設計采用網絡監(jiān)控和顯示器來完成所有攝像機信號的顯示，并通過電腦硬盤進行錄像，根據對錄像資料保存時間的需求配備相應容量的硬盤。根據實際情況，選用純視頻的硬盤錄像主機。監(jiān)控端主要是由PC客戶端、網頁、手機客戶端來完成。PC客戶端觀看：管理部門和監(jiān)控中心可通過我公司提供的專用客戶端軟件通過專網/互聯網同時查看所有網絡攝像機實時圖像，客戶端具有多畫面分屏查看功能，所有監(jiān)控點圖像一目了然，并可對熱點區(qū)域進行全屏觀看。此外，主要功能還有：→組合顯示多視頻畫面進行圖像瀏覽，并可以一對多和多對多的視頻輪循。這樣，容易出現災情的地方作重點監(jiān)控，其余的地方可以輪循監(jiān)控；→支持監(jiān)控終端與前端的點對點語音對講。如果監(jiān)控中發(fā)現前端出現危險行為，則可語音警告；→遠程控制云臺和攝像頭等外設。配有對前端的攝像頭圖像的色彩度等的調節(jié)功能；→報警及視頻聯動?？梢栽谇岸私尤霟熿F報警器，一旦報警，監(jiān)控終端立馬聽到報警聲音、收到報警信息，同時系統可以彈出報警點的圖像，地圖定位顯示報警地點的具體位置，方便值班人員準確獲取信息，及時向上級林業(yè)主管匯報情況；→本地抓拍圖像、錄像及檢索點播錄像；8、系統管理對于用戶的三級管理模式，我們?yōu)槠涮峁┝朔旨墮嘞薰芾砉δ埽合到y管理員可以通過管理系統對管理人員進行權限分配，管理中心管理員可以查看所有監(jiān)控點視頻、云臺、音頻等權限；各二級管理點只能對其所轄區(qū)域設備進行管理。遠程管理方式：可通過電腦或手機進行視頻查看和管理。由于平臺采用賬號管理方式，不需要記住繁瑣的類似DDNS這類IP地址，只需通過管理員分配的賬號，就可對其所轄區(qū)域的所有設備進行視頻查看和管理。幾乎支持所有流行的智能手機系統（windowsmobile，Symbian，Android，IOS）；錄像管理：可根據設備進行時間段內錄像的查詢和觀看，同時支持多畫面錄像回放；設備管理：實現對所有前端設備的管理，包括設備綁定、操作日志查詢、設備狀態(tài)等。四、產品介紹2/4路視頻服務器(DVS)P-7800N-02/04網絡視頻服務器（DVS)支持2/4路模擬視頻接入，華邁千里眼DVS網絡視頻服務器實現從原有模擬監(jiān)控系統平穩(wěn)過渡到數字監(jiān)控系統。優(yōu)化后的H.264壓縮格式，保證了在不犧牲圖像質量的前提下占用最小的帶寬，通過互聯網可實現電腦和手機遠程視頻監(jiān)控。產品參數視頻規(guī)格

D1（704*576）、VGA（640*480）、QVGA(320*240)、QQVGA(160*120)、CIF(352*288)、QCIF（176*144）幀率

25fps向下連續(xù)可調

視頻壓縮

H.264碼率大小

8k-3M連續(xù)可調

動態(tài)偵測

支持全屏或者分散的多區(qū)域移動偵測報警抓拍

5張連拍，時間間隔可調斷電恢復

支持，來電自動恢復初始工作狀態(tài)網絡接口

標準RJ45接口，10/100M自適應

網絡協議

TCP/IP、FTP、ADSL、DDNS、UPnP