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)設計原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了CDMA 技術的基本知識，描述了CDMA 無線傳輸應用于林業(yè)防火安全的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果。

關鍵詞：CDMA；VPDN；林業(yè)；防火；安全；遠程；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。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性、短時間內能造成巨大損失的特點。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引的發(fā)現(xiàn)是否及時。為此國內外都在為預防、減少和控制森林火災而努力。 　　

二、系統(tǒng)構成

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，具有遠程控制功能，向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實時圖像。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，采用專用的無線網絡視頻服務器。它采用一體化設計，集成了視頻捕捉、視頻分割、網絡傳輸及報警觸發(fā)等功能。無線視頻服務器通過CDMA模塊實時無線發(fā)送視頻圖像。前端采用三可變夜視級攝像機，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，并為應用程序提供接口，可以讓應用程序調用、控制遠程監(jiān)控圖像。

三、 拓撲結構

（圖）林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

林業(yè)重要區(qū)域內各監(jiān)視點現(xiàn)場布置一臺攝像機以及燈光等輔助設施，通過無線視頻服務器進行視頻采集、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)服務器，由視頻監(jiān)視系統(tǒng)軟件進行集中顯示和統(tǒng)一管理。傳輸網絡由計算機網絡子系統(tǒng)負責完成。

監(jiān)視前端主要由前端無線視頻服務器、攝像機（防護罩、攝像機、鏡頭）、燈光等設備組成。主要完成圖像的采集、編碼以及傳輸工作。監(jiān)視前端是遠程監(jiān)控系統(tǒng)的數據采集和控制命令執(zhí)行部分，是整個系統(tǒng)重要組成部分。其中攝像機和燈光等設備位于室外高處，由防護罩保護；無線視頻服務器等可以放置在附近的室內或其他防護嚴密的地點，固定不動，服務器和攝像機之間通過控制信號線、視頻信號線連接。選用的前端設備應該滿足下列要求：技術先進，功能強大，符合國際標準和未來發(fā)展方向；設備低功耗，同時運行穩(wěn)定可靠；設備免操作、免維護；設備抗惡劣環(huán)境（電磁干擾、惡劣氣候），設備必須有防雷措施。

四、系統(tǒng)組成

1、無線視頻服務器

無線視頻服務器是監(jiān)視系統(tǒng)前端的核心設備，它將選中的模擬視頻信號編碼壓縮成所需格式的數字視頻流，通過網絡接口發(fā)送。無線視頻服務器還根據網絡接口收到的控制指令，對指定的前端設備進行各種控制。無線視頻服務器將控制指令編碼后通過CDMA網絡傳送到遠端指定地址的服務器。

2、攝像機

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

攝像機有黑白和彩色之分，彩色攝像機信息豐富，而黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點，特別是它可以在紅外光照下成像，而目前已經有自動轉換夜視黑白模式的彩色攝像機，因此本項目所選用的攝像機應該支持彩色（正常）/黑白（夜視）自動轉換功能。攝像機都應該使用防護罩進行保護，達到防水、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

鏡頭是遠程監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機配合，可以將遠距離的目標成像在攝像機的CCD靶面上。一般在監(jiān)控系統(tǒng)中提到的攝像機均為CCD 裸機（自帶鏡頭或自帶鏡頭及云臺的一體機除外），因此在實際應用中，還需要根據具體應用環(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配套。

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

4、防護罩

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

5、后端設備

局域網接入互聯(lián)網，觀看端在局域網內，在觀看端的計算機上除了安裝接收端軟件外，還需要在局域網的路由器（或類似功能的設備）上進行端口映射，指定接收計算機。

監(jiān)控系統(tǒng)的后端控制設備主要由圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務器、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)先權的分配，控制信號的協(xié)調，圖像的實時監(jiān)控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。

遠程視頻監(jiān)視系統(tǒng)是軟硬件結合的統(tǒng)一體。在保證硬件系統(tǒng)物理連通的基礎上，通過軟件實現(xiàn)應有的功能。遠程監(jiān)視系統(tǒng)軟件可以對各攝像機傳來的圖像進行各種各樣的處理，選擇權限范圍內的攝像機，監(jiān)視4/9/16分割、中畫面或滿屏畫面。

五、總結

在信息高速發(fā)展的今天，CDMA網絡建設已日趨完善，CDMA無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控設備與監(jiān)控中心之間通過CDMA網絡進行數據傳送，實現(xiàn)實時的遠程圖像傳送和移動監(jiān)控的目的；結合先進的CDMA網絡實現(xiàn)80K以上的數據傳輸可實現(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的問題，在學校、幼兒園、社區(qū)、煤礦安全生產、在建施工現(xiàn)場、交通安全、高速公路等等項目上可推廣應用。