林火视频监控系统发展现状概述

管婧杉，杨雨欣，文 鹏

（1.南京森林警察学院，江苏 南京 210023；2.中兴通讯股份有限公司固网南京设计开发部，江苏 南京 210023）

森林火灾是一种危害性极大的自然灾害。1987年大兴安岭“5·6”特大森林火灾，给我国东北林区带来了极其严重的损失和破坏。为了更好地预防和处置森林火灾，对其实时监控显得尤为重要。森林火灾监控是运用各种监测技术，及时发现火情及林火情况，监视林火发生、发展的整个过程[1]。为有效发现和处置森林火灾，国内外学者集成各种传统监测手段，结合最新的监控技术，对林火监控体系进行了深入研究。金朝对森林防火监控体系的重要性进行了阐述[2]；吴雪琼、覃先林等对林火监控曾进行了分析[3]，逐步形成预测精准、防控有效的天—地—空一体化的森林火灾监测体系[4]，有效保护森林资源提供重要工具。邓洪涛对森林火灾预警监测系统建设进行探讨[5]；邹全程、闫平等对我国森林火情视频测体系建设进行了研究[6]。本文综合林火视频监控系统的功能、在林火监测中的地位、优缺点等相关因子，重点论述林火视频监控系统发展现状，为林火监控体系构建提供依据。

1 林火监控研究现状

林火监控根据空间层次可分为4个层次：地面巡护、近地面监控、航空巡查、卫星探测。这四个层次的林火监控措施有机结合形成了林火监测系统。林火监测系统可以及时发现火情，准确探测起火地点，确定火的大小、动向，监测林火发生发展的全部过程。

4个层次的林火监控措施优缺点对比，如表1所示。

2 林火视频监控内涵及功能

2.1 林火视频监控内涵

视频监控系统目的是进行实时监控，并在发现异常情况时及时做出反应的智能监控技术。现阶段，林火视频监控系统是基于可见光和热成像，进行24小时不间断的林火监测，弥补了传统的监测方法的缺陷、盲点，能够在各种天气条件下进行森林火情监控和报警。森林火灾监控作为发现林火和传递林火信息的措施和手段，是控制和扑灭森林火灾的基础。目前，我国已逐步将林火视频监控结合到林火管理中，实现人力资源利用最大化，森林火灾扑救及时化，人员指挥调度精准化，对现阶段的森林火灾预防与扑救具有重要意义。

2.2 林火视频监控的特点

林火视频远程监控系统在森林防火工作中发挥着举足轻重的作用。其主要功能简要概述如下。

1）大范围监测。将智能火灾识别系统安装在森林制高点,视野宽、无障碍、监测面大。及时发现、扑灭林区的初发火情，消除火灾隐患，实现“打早”。

2）全天候监测。智能火灾识别系统能实现全天候工作，24小时对林内情况进行实时监控，保障林内防火工作，指挥中心通过远程视频监测的画面指挥调度救火,最大限度地减小火灾造成的损失。

3）实时进行传输图像。实时将林内情况传输到森林防火监控指挥中心，森林防火管理中心能及时监测、有效地反应。将林区火情实况、林火的整个发生、发展直到消灭的过程记录下来，供之后林火损失统计、制订林火预防和治理策略时使用。

4）太阳能供电。林火视频监控系统需要电力来提供动力，林区自然条件恶劣，地形复杂。智能火灾识别系统利用太阳能供电系统供电，保障监控前端设备的24小时不间断用电需求。

5）避雷。视频监控系统前端设备的接地和避雷设施至关重要，所有设备的接地电阻均≤10欧姆[8]，都安装在避雷针的保护范围内，且根据当地林区的具体情况进行避雷装置的设计和安装。

6）前端设备工作状态监测。监测前端设备地处深山,维护不便。智能火灾识别系统大大提高了对林区内火情的发现和及时处置的效率,减少了系统维护工作的强度和费用，降低了地面巡护工作人员的工作强度和压力。

3 林火视频监控的发展概况

我国林火视频监控主要有三种：可见光视频监控系统、热红外视频监控系统和基于可见光和热红外的智能火灾双监系统。

3.1 可见光视频监控系统

可见光视频监控系统监测范围广、实时性强，具有较高对比度和分辨率，能及时提供准确的火点信息、跟踪火灾动态传播信息，还可以帮助计算火烧迹地，评估自然灾害的影响等，实现室内控制被测森林区域的火灾风险，能初步满足火灾监测的要求。但当其他高温物体向摄像头移动或从视野外移入时，容易对其造成干扰[9]。可见光传感器易受光照度和烟雾等因素的干扰，不能在夜间工作，在光照度不佳条件下，图像成像质量差，不具有全天候工作的能力。

3.2 热红外视频监控系统

热红外视频监控通过物体表面的温度分布对林区进行监测。由于着火点温度远高于环境温度，因此，可以通过实时检测红外图像来监测高温目标，输出报警信息给云台，并确定屏幕上的超高温区域[10]。可用于夜间林区监控，红外热成像仪可以快速有效地探测到隐火，并精确定位和评估火灾程度，找到着火点，实现早知道、早预防和早扑灭。但热红外图像是灰度图像,图像分辨率低；图像对比度低、视觉效果模糊，外部环境带来的噪声干扰使热红外图像的质量降低，在复杂条件下获取准确的地表温度数据较难。

3.3 智能火灾双监系统

智能火灾双监系统同时利用可见光和热红外视频监控的优点。热红外监控系统不依赖于外部光线，具有全天候特点，可见光图像可以清晰判断林火发展情况。该系统可以有效查找火源并及时发出声光报警功能，热成像监测到高温目标，同时可见光摄像机监测到火源时及时报警。智能火灾双监系统实现了林火监测全天候作战要求，传送直观、真实、有效的视频图像，自动发现火情，实时报警，做到火情早发现，早扑救，有隐患早发现，早消除。

森林火灾突发性高、持续性强、破坏性大、处置救助困难，威胁国家和人民生命财产安全。我国森林防火工作的方针是预防为主，积极消灭。森林防火工作应打防结合、预防和监控扑救并重。必须建立健全预警应急机制，做到森林防火工作早投入、早发现、早报告、早扑救。基于林火视频监控系统具有多项监控措施优势，弥补缺陷，对林火进行有效监控。将视频监控应用到林业防火工作中来，将有效促进并推动林业持续、快速和健康发展，进一步提高森林火灾的预防和扑救能力，减少森林火灾，推动林火管理工作实现现代化、信息化、网络化、科学化。