森林防火监控系统中无线数字通信技术的有效运用分析

李晓林 潘名胜



森林防火监控系统中无线数字通信技术的有效运用分析

李晓林1潘名胜2

1.湖北莱安智能科技有限公司，湖北 咸宁 437000 2.咸宁向阳湖湿地公园管理处，湖北 咸宁 437000

无线通信技术具备安装周期短、维护方便、扩容能力强、组网灵活、可扩展性好、安全性较高等特点，在森林防火监控系统中得到普及，并且运用效果显著。首先简要概述了森林防火监控系统，其次阐述了森林防火监控系统中通信技术升级的重要性，并基于此介绍了无线数字通信技术在森林防火监控系统中的有效运用，希望能够为今后相关研究提供参考依据。

森林防火；监控系统；无线数字通信技术

引言

无线数字通信技术在森林防火监控系统中的运用，有利于各指挥中心实时监控林况，及时发现火情；有利于实现林间现场与指挥中心的交流互通，以便适时调整救援方案与策略，最大限度减小相关损失。此外，这个系统还能真实记录火情的发生、发展过程，同时能将现场图像以数据信息形式储存。对于火情的预防治理而言，这是一份珍贵的历史资料。

1 森林防火监控系统概述

森林防火监控系统由前端监控点、传输系统和指挥中心三个模块组成。森林防火监控系统的工作流程：设置于监控专用铁塔的前端监控点所监控的内容以图像信息的形式通过无线传输系统，从而传输到指挥中心。安装前端监控点的专用铁塔需要具有一定的抗风性能（抗风等级12级），从而保证监控设备能在8级以下的风级稳定工作，其组成包括红外低照度全天候摄像机、全天候护罩、重型数字云台、视频服务器等。监控中心由硬盘录像机、视频解码器、控制服务器及监控大屏幕等部件构成。它通过无线网络基站（由无线网桥和天馈系统构成），不仅可以获得全面清晰的现场图像，而且还能通过远程调控前端监控点的摄像头相关工作参数，实现对监控画面图像范围及质量的精确控制[1]。

2 森林防火监控系统中通信技术升级的必要性

2.1 稀缺的无线电资源

森林防火监控系统以无线电技术为前提与基础。无线电频谱资源不仅在推动经济社会发展、构建信息社会中地位重要，而且日益成为国防建设中不可或缺的组成要素。在日常生活中，应用无线电的例子也屡见不鲜，小到遥控器、交通卡，大到飞机、高铁、轮船等，可以说现如今的生产、生活已经离不开无线电技术。近年来，移动互联网、物联网等新兴技术的发展，对我国的无线电事业的频谱资源也提出了新的要求。目前由于不断增长的国防建设用频需求，我国的无线电频谱资源渐成紧张趋势，现已成为稀缺资源，因此需要想办法提高频谱资源的利用效率。数字通信系统应运而生。这个系统通过采用TDMA分址方式，使相关频率的利用率较之前提升了4倍。

2.2 IP互联互通更便捷

数字通信IP互联系统是指将多个位置分散的相同或不同频段的中转台通过IP网络连接起来，从而实现IP互联下的虚拟集群，构建一个不受地域限制的无线通信网络，使各移动终端能在这个无线网络下进行相互之间的语音数据通信，在互联互通上更为便捷。

2.3 话音质量和抗干扰性更强

数字通信IP互联系统的话音质量和抗干扰性更强，主要由于其采用了优异的语音压缩编解码和纠错技术，对话音在传输过程中的丢失做最大限度的复原，与此同时还有效抑制了背景噪声，从而极大地提高了话音质量水平。

2.4 扩展能力更强

数字通信IP互联系统的扩展能力很强，在此基础上可开发各种子系统，如调度子系统、UPS定位子系统等。由于其采用全IP架构，因此这个系统稳定而高效。

3 无线数字通信技术在监控系统中的应用

3.1 微波传输技术概述

目前，主要的无线数字通信技术是无线微波传输技术。微波指波长范围在毫米—厘米的数量级，频率超过1 GHz的一种电磁波，波长较普通无线电波要短。无线微波传输技术可以实现几公里甚至几十公里场所监控系统的信号传输，克服该类地区不易布线的弊端。微波传输技术的主要原理是将图像通过调频调制或调幅调制的办法，以高频载波的形式在空中传输。这也是微波传输数据信息的一大特点。

3.1.1 微波传输的优点

（1）无线缆，扩容能力强、安装周期短，且易于维护。

（2）网络扩展性好，组网灵活，新的监控点或其他设备可以方便、快捷地加入现有网络，而不用另建网络系统，因此可以较容易地实现远程视频监控。

（3）网络安全保密性高。无线网络具有多种安全防护措施，如WEP加密、ESSID以及MAC地址过滤等。

3.1.2 微波传输的缺点

（1）易被地面吸收，不能如中波那样沿着地球表面传输。

（2）易穿过电离层逸入太空而丢失信息，并不能如短波那样经过电离层反射而得以传输到地面很远的地方。

（3）微波作直线传输的范围很小，只能在视距范围内，目前对这一问题的解决主要采用接替传输的方法。

3.2 微波传输在森林防火监控系统中的实际应用

案例说明：该森林面积数据为南北长约20 km，东西长约26km，在该森林中设置森林防火监控系统。各监控点安装位置如图2所示，太阳能为其供电能源。为了保证所有设备的安全，防止恶意盗用，还专门在每个监控点附近安装了摄像头。由于森林系统环境复杂，网络信号极弱，所以采用微波形式传输数据信息[2]。

图2 网络结构图

如上文所述，微波具有传播范围有限的特点。如何使其传输空旷无阻挡，是目前我们亟待解决的问题。针对这一问题，主要采用的是接替传输的方法。即在一定数量的监控点之间选择一个中间至高的位置作为一个中继点，其余点架高塔，使其到中继点没有阻挡。中继点在汇集各点信息后再统一发射到分控中心，最后再由分控中心发射回监控中心，从而完成整个传输过程[3]。

（1）前端监控点。采用设置分中心的办法进行前端监控点与监控中心之间的无线传输，从而克服二者不可视的客观不足。分中心与监控中心以点对点的方式进行无线传输。

（2）中继点。中继点的设立主要是为了实现前端监控点跟监控中心点、分中心点之间的可视，从而实现无线传输。

（3）监控中心。为了实现监控中心和分中心点之间主干网的连接，在监控中心放置无线网桥，通过该网桥实现前端监控点与监控中心的无线通信。

4 结束语

通过无线数字通信技术可以实现监控中心对各监控点的实时监控。由于无线数字通信技术的安装周期短、维护方便、扩容能力强等优点，日益在森林防火监控系统中得以普及，而且其应用也大大提升了画面的清晰度和实时性，在森林防火工作中真正做到了早发现、早解决，最大限度减少了森林火灾造成的损失。

[1]柴正相.曲靖市森林防火通信系统现状分析及发展对策[J].绿色科技，2017（21）：158-159.

[2]刘熠.森林火灾应急指挥数据通讯系统研究与应用[D].长沙：中南林业科技大学，2015.

[3]靳燕.无线数字通讯技术在森林防火监控系统中的应用[J].山西电子技术，2012（6）：53-54.

Effective Use Analysis of Wireless Digital Communication Technology in Forest Fire Prevention and Control System

Li Xiaolin1Pan Mingsheng2

1. Hubei Leian Intelligent Technology Co., Ltd., Hubei Xianning 437000 2. Xianning Xiangyang Lake Wetland Park Management Office, Hubei Xianning 437000

Due to its short installation period, easy maintenance, strong capacity of expansion, flexible networking, good expansibility and high security, wireless communication technology is widely used in forest fire prevention monitoring system and its application effect is remarkable. The paper firstly briefly summarizes the forest fire monitoring system, and then elaborates the importance of the communication technology upgrading in the forest fire monitoring system. Based on this, it introduces the effective use of wireless digital communication technology in the forest fire monitoring system, hoping to be the relevant research in the future to providing a reference.

forest fire prevention; monitoring system; wireless digital communication technology

S762.3

A

1009-6434（2017）11-0016-03