森林防火網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案

森林防火遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控森林防火網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控解決方案成都華邁通信技術(shù)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(tǒng) 62、監(jiān)控點輔助設(shè)備設(shè)計 73、傳輸系統(tǒng) 74、供電系統(tǒng) 85、系統(tǒng)防雷 86、監(jiān)控中心 87、瀏覽客戶端： 98、系統(tǒng)管理 10四、產(chǎn)品介紹 10一、項目背景森林火災(zāi)是世界性林業(yè)重要災(zāi)害之一，每年都有一定數(shù)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(zāi)具有突發(fā)性，災(zāi)害的發(fā)生的隨機(jī)性，在較短的時間內(nèi)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(dāng)，重要原因都取決于對林火行為的發(fā)現(xiàn)是否及時，分析是否準(zhǔn)確合理，決策措施是否得當(dāng)。如何實現(xiàn)森林防火工作的規(guī)范化，科學(xué)化，信息化，真正做到早發(fā)現(xiàn)，早解決火災(zāi)隱情，排除森林火災(zāi)隱情的必要手段。隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在森林防火也開始實現(xiàn)智能化管理，工作人員只需坐在辦公室拖動鼠標(biāo)，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(jìn)行遠(yuǎn)端遙控，指揮搶險工作。系統(tǒng)整體要求高可靠、高質(zhì)量、高穩(wěn)定性，可全天候運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)需具備多級管理體系；整個系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，能夠通過多級級聯(lián)的方式構(gòu)建出一張可全網(wǎng)監(jiān)控、全網(wǎng)管理的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控網(wǎng)。提供及時優(yōu)質(zhì)的維護(hù)服務(wù)，保障系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。二、需求分析與難點1、需求分析監(jiān)控中心實現(xiàn)對所管轄林區(qū)的各個監(jiān)控點的圖像進(jìn)行全方位實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)火警或火警隱患，達(dá)到防火、防亂砍亂伐等目的。前端設(shè)備放置于移動基站鐵塔頂，供電可由各個前端采用風(fēng)光互補(bǔ)電源進(jìn)行供電，使得前端設(shè)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(xiàn)場分散，設(shè)備安裝調(diào)試?yán)щy，難以用傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)，進(jìn)行一線一種信號的方式傳輸?shù)娇刂浦行?，這樣的線路布設(shè)成本會成為天文數(shù)字，而且難以檢修維護(hù)。所以要采用網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控方案，借助目前成熟的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案，借助現(xiàn)有的運(yùn)營商（電信）網(wǎng)絡(luò)或自行組建局域網(wǎng)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)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(tǒng)對現(xiàn)場聲音進(jìn)行監(jiān)聽，也可以對前端進(jìn)行喊話，遇到緊急情況（如火災(zāi)，暴風(fēng)雨，洪澇災(zāi)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(dāng)前攝像機(jī)所觀察的方位角，便于在緊急情況下協(xié)助指揮員決策。在監(jiān)控中心采用錄像系統(tǒng)，進(jìn)行實時錄像，每個監(jiān)控點可以儲存15天以內(nèi)的視頻監(jiān)控錄像。林業(yè)部門可以輕易實現(xiàn)通過聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及直接調(diào)看前端圖像或錄像資料。2、系統(tǒng)建設(shè)難點森林防火監(jiān)控項目監(jiān)控點數(shù)眾多，覆蓋面積大，覆蓋整個某11個下屬地區(qū)，區(qū)域內(nèi)地形復(fù)雜，雨水充足，濕度大、海拔高、動/植物豐富、現(xiàn)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(shù)難題：1）監(jiān)控現(xiàn)場分散，設(shè)備安裝調(diào)試?yán)щy，只允許1次成功，如果要進(jìn)行反復(fù)調(diào)試，成本高昂，工程周期也難以預(yù)計。2）監(jiān)控現(xiàn)場地處偏遠(yuǎn)，現(xiàn)場維護(hù)設(shè)備困難，維護(hù)人員到達(dá)時間長，要求相關(guān)設(shè)備穩(wěn)定可靠，盡可能減少維護(hù)的幾率。3）視頻信號難以用傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)，進(jìn)行一線一種信號的方式傳輸?shù)娇刂浦行?，這樣的線路布設(shè)成本會成為天文數(shù)字，而且難以檢修維護(hù)。4）采用一般數(shù)字視頻監(jiān)控方案，借助目前成熟的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)解決方案，借助現(xiàn)有的運(yùn)營商（電信、聯(lián)通、廣電、網(wǎng)通、鐵通）網(wǎng)絡(luò)或自行組建局域網(wǎng)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)傳輸，或采用無線方式，如：采用移動GPRS、聯(lián)通CDMA無線網(wǎng)絡(luò)模塊甚至直接租用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建。5）傳輸網(wǎng)絡(luò)帶寬不一定能夠得到有效保證，網(wǎng)絡(luò)承運(yùn)商提供的理論帶寬在實際應(yīng)用中一般會打折扣，情況視線路質(zhì)量、承運(yùn)商在當(dāng)?shù)氐暮诵木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力、各網(wǎng)絡(luò)承運(yùn)商之間互相開放的接口帶寬等多種因素而定。6）系統(tǒng)具備流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，系統(tǒng)前端在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬（特別是在無線組網(wǎng)的情況）下，前端系統(tǒng)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(tǒng)必須具備流媒體轉(zhuǎn)發(fā)功能，客戶端訪問直接通過監(jiān)控中心服務(wù)器，不占用前端系統(tǒng)有效資源，客戶端訪問所有數(shù)據(jù)均由監(jiān)控中心服務(wù)器提供，有效的利用監(jiān)控中心有線網(wǎng)絡(luò)。7）管理中心為了同時監(jiān)控多個畫面，現(xiàn)有純軟件的網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)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(shù)多，監(jiān)控范圍廣、監(jiān)控目標(biāo)復(fù)雜、監(jiān)控環(huán)境惡劣等眾多特點，系統(tǒng)必須分為前端監(jiān)控子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)、中心控制存儲子系統(tǒng)三個部分進(jìn)行設(shè)計。1、前端監(jiān)控子系統(tǒng)前端監(jiān)控子系統(tǒng)，主要有前端網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器、模擬攝像機(jī)及相應(yīng)電源、網(wǎng)絡(luò)、音頻采集輸入輸出設(shè)備組成，主要完成前端視頻及音頻的采集任務(wù)。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(fù)雜多變等實際情況，設(shè)計原則為：監(jiān)控點動靜結(jié)合附設(shè)：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(jī)進(jìn)行敷設(shè)，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(jìn)行覆蓋，針對道路或人員常通行地采用固定攝像機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場實際情況選配鏡頭，24小時不間斷的重點監(jiān)控。高品質(zhì)的設(shè)備質(zhì)量：森林防火監(jiān)控，同樣需要高品質(zhì)前端設(shè)備，第一、野外環(huán)境十分惡劣，前端設(shè)備必須可適應(yīng)復(fù)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(shè)備必須具備夜間成像能力。雙向音頻對講：系統(tǒng)必須具備雙向語音對講功能，可實現(xiàn)監(jiān)控中心與現(xiàn)場任意監(jiān)控點語音對話，在現(xiàn)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(jìn)行緊急語音提醒警告，防止各事態(tài)的發(fā)生。系統(tǒng)集散管理：該系統(tǒng)涉及面積及所屬單位數(shù)量多的情況，系統(tǒng)須具備集散管理方式，即：系統(tǒng)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(nèi)所有監(jiān)控點進(jìn)行有效監(jiān)控管理，同時系統(tǒng)具備最高級集中管理總中心，總監(jiān)控中心可實現(xiàn)對整個系統(tǒng)內(nèi)所有監(jiān)控點進(jìn)行集中監(jiān)控管理。2、監(jiān)控點輔助設(shè)備設(shè)計該系統(tǒng)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(hù)、防雷等系統(tǒng)保護(hù)：A．?dāng)z像機(jī)安裝：在監(jiān)控項目中攝像機(jī)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(jī)均無現(xiàn)成的安裝地點支撐，因此設(shè)計在安裝點設(shè)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(jī)在立桿之上的保持穩(wěn)定，避免因風(fēng)力及動物擦掛立桿造成攝像機(jī)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(jìn)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．?dāng)z像機(jī)保護(hù)：在監(jiān)控系統(tǒng)中所有室外監(jiān)控點攝像機(jī)均需要做防護(hù)保護(hù)，在系統(tǒng)中，監(jiān)控點全部處于野外森林中，其中更絕大部分?jǐn)z像機(jī)安裝的地點更始人跡罕至，因此對攝像機(jī)保護(hù)尤其重要，針對室外球機(jī)選用相應(yīng)的室外球型防護(hù)罩，室外槍機(jī)選用室外固定槍式防護(hù)罩，系統(tǒng)前端所有防護(hù)罩均嚴(yán)格要求達(dá)到室外IP66防塵、防水、防暴等級；同時針對野外自然環(huán)境復(fù)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(tǒng)中所有防護(hù)罩均要求安裝相應(yīng)的加熱除濕裝置，同時針對固定攝像機(jī)的防護(hù)罩要求必須具有雨刷。D．輔助設(shè)備箱：監(jiān)控點前端除攝像機(jī)之外，還需配備相應(yīng)的電源模塊、視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò)模塊以及防雷模塊的設(shè)備，此類設(shè)備均不能直接暴露在室外，因此系統(tǒng)設(shè)計每個前端增加設(shè)備保護(hù)箱，將監(jiān)控點前端除攝像機(jī)之外的所有模塊均安裝在保護(hù)箱之內(nèi)，設(shè)備保護(hù)箱設(shè)計安裝在攝像機(jī)安裝立柱之上，保護(hù)箱要求必須防塵防水，確保內(nèi)部所有模塊運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定。3、傳輸系統(tǒng)現(xiàn)場監(jiān)控點安裝的攝像機(jī)所攝錄的實時和高分辨率的視頻圖像信息經(jīng)過視頻編解碼器壓縮，視頻編解碼器負(fù)責(zé)把攝像機(jī)的模擬視頻信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，同時進(jìn)行壓縮，另外也傳輸控制信號，3G視頻服務(wù)器內(nèi)置3G網(wǎng)卡，通過3G路由器發(fā)送到3G網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)控中心通過專線從移動營運(yùn)商網(wǎng)關(guān)獲得實時視頻信息，可以完成對遠(yuǎn)程監(jiān)控點的視頻監(jiān)控。也可通過移動傳輸網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備（有線網(wǎng)橋），采用MSAP聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)。在控制中心與移動傳輸網(wǎng)之間采用光纜直連；在遠(yuǎn)程前端監(jiān)控點同樣與移動傳輸網(wǎng)互聯(lián),以實現(xiàn)與監(jiān)控中心通信。4、供電系統(tǒng)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(shè)備供電問題成為最快、最有效的辦法。無須架設(shè)電力線并且一次性投資，無需繳納電費(fèi)。太陽能發(fā)電操作簡單、既經(jīng)濟(jì)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(hù)費(fèi)用較低。蓄電池的容量對保證系統(tǒng)連續(xù)供電是很重要的。因為設(shè)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(shè)備消耗，如果需要滿足10個連續(xù)的陰雨天正常工作。經(jīng)計算得出：蓄電池的選用為：24V、600Ah。5、系統(tǒng)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(jù)我們的經(jīng)驗，野外監(jiān)控和微波系統(tǒng)對于雷擊最為薄弱的環(huán)節(jié)還是系統(tǒng)的電源，因此作好電源防雷是相當(dāng)重要的。電源防雷的關(guān)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(jù)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(jī)、交換機(jī)等組成，可完成對監(jiān)控現(xiàn)場圖像的接收與顯示，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復(fù)，云臺的控制等。經(jīng)由移動傳輸網(wǎng)傳回的數(shù)字視頻信號可直接連到控制中心局域網(wǎng)上，再經(jīng)交換機(jī)通過內(nèi)部局域網(wǎng)傳播至各個相關(guān)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(yuǎn)距離林區(qū)現(xiàn)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(wǎng)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(shè)備控制現(xiàn)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(yuǎn)端的電源、攝像機(jī)開關(guān)等。現(xiàn)場傳回的視頻圖像可以直接存儲在控制主機(jī)上，可方便快捷地實現(xiàn)資料的存儲、更新、查詢、備份，為執(zhí)法工作提供依據(jù)。7、瀏覽客戶端：瀏覽客戶端支持C/S和B/S兩種結(jié)構(gòu)。瀏覽用戶不僅可以通過有線的IP互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻瀏覽,還可以通過3G無線網(wǎng)絡(luò)在任何地點任何時間進(jìn)行現(xiàn)場視頻畫面的瀏覽切換。此方案設(shè)計采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和顯示器來完成所有攝像機(jī)信號的顯示，并通過電腦硬盤進(jìn)行錄像，根據(jù)對錄像資料保存時間的需求配備相應(yīng)容量的硬盤。根據(jù)實際情況，選用純視頻的硬盤錄像主機(jī)。監(jiān)控端主要是由PC客戶端、網(wǎng)頁、手機(jī)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(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)同時查看所有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)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(jìn)行全屏觀看。此外，主要功能還有：→組合顯示多視頻畫面進(jìn)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(xiàn)災(zāi)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(xiàn)前端出現(xiàn)危險行為，則可語音警告；→遠(yuǎn)程控制云臺和攝像頭等外設(shè)。配有對前端的攝像頭圖像的色彩度等的調(diào)節(jié)功能；→報警及視頻聯(lián)動。可以在前端接入煙霧報警器，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(tǒng)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(zhǔn)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(tǒng)管理對于用戶的三級管理模式，我們?yōu)槠涮峁┝朔旨墮?quán)限管理功能：系統(tǒng)管理員可以通過管理系統(tǒng)對管理人員進(jìn)行權(quán)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(quán)限；各二級管理點只能對其所轄區(qū)域設(shè)備進(jìn)行管理。遠(yuǎn)程管理方式：可通過電腦或手機(jī)進(jìn)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(shè)備進(jìn)行視頻查看和管理。幾乎支持所有流行的智能手機(jī)系統(tǒng)（windowsmobile，Symbian，Android，IOS）；錄像管理：可根據(jù)設(shè)備進(jìn)行時間段內(nèi)錄像的查詢和觀看，同時支持多畫面錄像回放；設(shè)備管理：實現(xiàn)對所有前端設(shè)備的管理，包括設(shè)備綁定、操作日志查詢、設(shè)備狀態(tài)等。四、產(chǎn)品介紹2/4路視頻服務(wù)器(DVS)P-7800N-02/04網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（DVS)支持2/4路模擬視頻接入，華邁千里眼DVS網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器實現(xiàn)從原有模擬監(jiān)控系統(tǒng)平穩(wěn)過渡到數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。優(yōu)化后的H.264壓縮格式，保證了在不犧牲圖像質(zhì)量的前提下占用最小的帶寬，通過互聯(lián)網(wǎng)可實現(xiàn)電腦和手機(jī)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。產(chǎn)品參數(shù)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(diào)

視頻壓縮

H.264碼率大小

8k-3M連續(xù)可調(diào)

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(diào)斷電恢復(fù)

支持，來電自動恢復(fù)初始工作狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)接口

標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口，10/100M自適應(yīng)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

TCP/IP、FTP、ADSL、DDNS、UPnP