林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)

摘    要：本文提出了一種基于CDMA 的林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識，描述了CDMA 無線傳輸應(yīng)用于林業(yè)防火安全的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：CDMA；VPDN；林業(yè)；防火；安全；遠(yuǎn)程；監(jiān)控；

一、背景介紹

隨著造林事業(yè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火工作是首要任務(wù)。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。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(shí)，決策是否得當(dāng)，重要原因都取決于對林火行為引的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)。為此國內(nèi)外都在為預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)而努力。 　　

二、系統(tǒng)構(gòu)成

林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)由林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、攝像機(jī)和鏡頭系統(tǒng)、云臺控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的圖像顯示、圖像錄像控制中心，具有遠(yuǎn)程控制功能，向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)還具有向上級林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。

為了監(jiān)視系統(tǒng)的簡潔可靠，采用專用的無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。它采用一體化設(shè)計(jì)，集成了視頻捕捉、視頻分割、網(wǎng)絡(luò)傳輸及報(bào)警觸發(fā)等功能。無線視頻服務(wù)器通過CDMA模塊實(shí)時(shí)無線發(fā)送視頻圖像。前端采用三可變夜視級攝像機(jī)，并配備紅外聚光燈，解決大霧、暴雨等惡劣環(huán)境下的照明問題?？刂浦行牟捎脤I(yè)的監(jiān)視軟件，并為應(yīng)用程序提供接口，可以讓應(yīng)用程序調(diào)用、控制遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像。

三、 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（圖）林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

林業(yè)重要區(qū)域內(nèi)各監(jiān)視點(diǎn)現(xiàn)場布置一臺攝像機(jī)以及燈光等輔助設(shè)施，通過無線視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻采集、編碼、發(fā)送和控制，組成一套監(jiān)視前端系統(tǒng)。監(jiān)控點(diǎn)為固定監(jiān)視前端，采用市電為主電源，1000W UPS作為備份；車載移動監(jiān)視前端，采用汽車蓄電池進(jìn)行供電。

各監(jiān)視前端通過CDMA無線信道連接監(jiān)控中心的監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器，由視頻監(jiān)視系統(tǒng)軟件進(jìn)行集中顯示和統(tǒng)一管理。傳輸網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成。

監(jiān)視前端主要由前端無線視頻服務(wù)器、攝像機(jī)（防護(hù)罩、攝像機(jī)、鏡頭）、燈光等設(shè)備組成。主要完成圖像的采集、編碼以及傳輸工作。監(jiān)視前端是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制命令執(zhí)行部分，是整個系統(tǒng)重要組成部分。其中攝像機(jī)和燈光等設(shè)備位于室外高處，由防護(hù)罩保護(hù)；無線視頻服務(wù)器等可以放置在附近的室內(nèi)或其他防護(hù)嚴(yán)密的地點(diǎn)，固定不動，服務(wù)器和攝像機(jī)之間通過控制信號線、視頻信號線連接。選用的前端設(shè)備應(yīng)該滿足下列要求：技術(shù)先進(jìn)，功能強(qiáng)大，符合國際標(biāo)準(zhǔn)和未來發(fā)展方向；設(shè)備低功耗，同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定可靠；設(shè)備免操作、免維護(hù)；設(shè)備抗惡劣環(huán)境（電磁干擾、惡劣氣候），設(shè)備必須有防雷措施。

四、系統(tǒng)組成

1、無線視頻服務(wù)器

無線視頻服務(wù)器是監(jiān)視系統(tǒng)前端的核心設(shè)備，它將選中的模擬視頻信號編碼壓縮成所需格式的數(shù)字視頻流，通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送。無線視頻服務(wù)器還根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口收到的控制指令，對指定的前端設(shè)備進(jìn)行各種控制。無線視頻服務(wù)器將控制指令編碼后通過CDMA網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)端指定地址的服務(wù)器。

2、攝像機(jī)

攝像機(jī)是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的設(shè)備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。

攝像機(jī)有黑白和彩色之分，彩色攝像機(jī)信息豐富，而黑白攝像機(jī)具有高分辨率、低照度等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以在紅外光照下成像，而目前已經(jīng)有自動轉(zhuǎn)換夜視黑白模式的彩色攝像機(jī)，因此本項(xiàng)目所選用的攝像機(jī)應(yīng)該支持彩色（正常）/黑白（夜視）自動轉(zhuǎn)換功能。攝像機(jī)都應(yīng)該使用防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)，達(dá)到防水、防塵的目的。

為保證無光及微光情況下工作，系統(tǒng)中每個攝像機(jī)左右分別配置1套紅外聚光燈，單燈有效照明距離150米左右，視角20度。

3、鏡頭

鏡頭是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機(jī)配合，可以將遠(yuǎn)距離的目標(biāo)成像在攝像機(jī)的CCD靶面上。一般在監(jiān)控系統(tǒng)中提到的攝像機(jī)均為CCD 裸機(jī)（自帶鏡頭或自帶鏡頭及云臺的一體機(jī)除外），因此在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境的現(xiàn)場情況及用戶要求來選擇一個合適的鏡頭與攝像機(jī)配套。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性角度出發(fā)，建議采用自帶變焦鏡頭的一體化三可變攝像機(jī)，可以兼顧各個方向、不同遠(yuǎn)近的監(jiān)視目標(biāo)。

4、防護(hù)罩

防護(hù)罩是監(jiān)控端的輔助設(shè)備，用于固定和保護(hù)攝像機(jī)。它們與攝像機(jī)之間一般不需要電氣連接。防護(hù)罩的主要作用是保護(hù)攝像機(jī)不受自然環(huán)境的侵蝕，如雨雪、煙霧等，并在高溫和嚴(yán)寒環(huán)境中自動為攝像機(jī)吹風(fēng)降溫或加熱升溫。本項(xiàng)目所用的防護(hù)罩應(yīng)滿足暴雨等惡劣天氣下攝像機(jī)正常工作的需要。

5、后端設(shè)備

局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，觀看端在局域網(wǎng)內(nèi)，在觀看端的計(jì)算機(jī)上除了安裝接收端軟件外，還需要在局域網(wǎng)的路由器（或類似功能的設(shè)備）上進(jìn)行端口映射，指定接收計(jì)算機(jī)。

監(jiān)控系統(tǒng)的后端控制設(shè)備主要由圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、圖像存儲系統(tǒng)、監(jiān)控客戶終端及監(jiān)視控制軟件等組成，完成現(xiàn)場圖像接收，用戶登錄管理，優(yōu)先權(quán)的分配，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合的統(tǒng)一體。在保證硬件系統(tǒng)物理連通的基礎(chǔ)上，通過軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能。遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)軟件可以對各攝像機(jī)傳來的圖像進(jìn)行各種各樣的處理，選擇權(quán)限范圍內(nèi)的攝像機(jī)，監(jiān)視4/9/16分割、中畫面或滿屏畫面。

五、總結(jié)

在信息高速發(fā)展的今天，CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已日趨完善，CDMA無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控設(shè)備與監(jiān)控中心之間通過CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程圖像傳送和移動監(jiān)控的目的；結(jié)合先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)80K以上的數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)每秒1-15幀（單卡）；解決了被監(jiān)視場景不能固定在一個位置而無法傳輸?shù)膯栴}，在學(xué)校、幼兒園、社區(qū)、煤礦安全生產(chǎn)、在建施工現(xiàn)場、交通安全、高速公路等等項(xiàng)目上可推廣應(yīng)用。