电信铁塔在林火防治中的应用浅析

摘 要：本文以青岛黄岛森林防火一例实际需求为导线，浅析森林防火监控的总体设计原则、系统架构，重点阐述了前端感知系统的设计方案，最后总结电信铁塔在森林防火中应用。

关键词：森林防火;电信铁塔;前端感知系统

1  电信铁塔森林监控意义

该项目以黄岛现有远程森林监控系统为基础，完善大珠山山系、藏马山山系、铁镢山等山系森林防火监控体系，逐步实现区内公益林区全覆盖，实现夜视监控、森林火灾无人值守报警、远程监控24小时不间断逐圈扫描，落实“早发现、早出动、早扑灭”的森林防火“三早”战略思想，力争把森林火灾扑灭在萌芽阶段。

2  系统架构

森林防火监控项目总体上按照层次划分原则分为：感知层、传输层、应用层三个层次，同时建设安全管理和运维管理体系，参照国家、省、市要求建设一个标准规范体系。

感知层：通过租用通信运营商铁塔，建设红外热成+高清可见光透雾摄像机、室外数字云台。通过有线、无线传输途径接入通信运营商传输网络。

传输层：充分利用现在通信运营商传输网络，实现感知层数据、信令与后端平台的交互。

应用层：森林防火监控平台部署七大功能模块，实现全天候森林监控、视频管理、火情报警、森林气象数据采集、违法行为取证、录像管理、应急指挥、工作人员调度和考核等功能。系统架构如下图所示：

3 前端感知系统设计

前端系统是由前端视频采集定位系统、数据传输系统、防雷接地系统、前端设备防盗监控系统等组成。

3.1  前端视频采集定位系统要求

前端火险监测功能通过高清透雾摄像机以及红外热成像仪对电信基站周边数公里范围内林区进行视频监控以及图像采集，根据监控点位与覆盖目标距离不同设备镜头类型可分为2类，第一类覆盖距离1-3公里，第二类覆盖距离3-6公里;并要求前端设备在其监测范围内可侦测到2*2米木质火源;通过前端数字云台的方位角配合系统高精度GIS地理信息，系统能迅速定位火情的精确位置，实现火情的初期识别。

3.2  传输方式选择

森林防火智能检测基站一般都位于野外，需要通過传输链路将前端视频图像以及各种信号传回监控中心，针对野外监控传输链路的选择，目前主要使用2种方式。

无线传输网络：主要由无线网桥构成的无线传输，此种建设方式主要适用于有线网络不可达或者新建有线网络成本过高情况下采用。租用通信运营商光纤资源：此种建设方式适用于前端点位租用通信运营商铁塔或新建森林防火铁塔距离通信运营商有线资源点位置较近时采用。

3.3  前端防盗系统

前端设备应具备一定的防盗能力，可采用在铁塔平台森林防火监测摄像机旁安装小型视频看护摄像机、区域闯入报警装置对其实时监测实现自我看护、实时报警。其利用全球定位系统24小时全天候监测设备所在位置，当前端设备遭到非法移动时GPS防盗系统能及时发出被盗信号和精确经纬度信息，通过发送短信息方式和互联网方式通知，这样就能实时知道设备所在位置，进行有效的抓捕，并能保持6小时以上的续航能力用来防盗追踪。

3.4  前端设备防雷要求

森林防火前端监测设备多安装于山顶之上，而山顶又是雷电多发生地区，为了保障森林防火系统设备安全稳定的工作，对整套系统进行行之有效的防过电压设计是必不可少的。

对于野外的森林防火监测基站，森林防火监测基站防雷接地系统包含2个部分，第一部分为：基站铁塔的防雷接地，第二部分为：前端监测设备的防雷接地， 按照防雷接地的国家标准：基站铁塔防雷接地小于10Ω，防火前端监控设备的防雷接地小于4Ω。

3.4.1  静电感应雷、直击雷的防护

直击雷破坏力强大、概率较低，静电感应雷和直击雷类似，但破坏力减弱了很多，同时发生概率提高了很多，鉴于其破坏性均从最高的金属体导入，在保护设备免受直击雷方面，基站防雷一般采用引雷器（避雷针）、引下线、接地体网组成。基站防雷可直接利旧运营商铁塔原有基站防雷系统，但注意前端监测设备必须位于运营商铁塔避雷针45°避雷夹角内。

3.4.2  电磁感应雷的防护

电磁感应雷一般采用避雷器组合的方案实现，这是在建筑领域经受住时间、雷击检验的合理方案，混入供电链路的感应雷，一般有数千伏到数万伏不等，通常在其入口处配置一套防雷避雷设施。

前端监测设备防雷接地主要包括：电源防雷器、信号防雷器等、小于4欧姆接地系统。

3.5  前端设备引电、接地要求

3.5.1  前端设备引电要求

本期前端设备均采用交流220V供电方式，引电位置均从运营商机房内壁挂交流配电箱引接，具体占用端子位置由运营商指定，占用端子大小为16A。

3.5.2  前端设备接地要求

接地子系统是防雷子系统正常工作，起到引流、泄雷作用的前提条件和基础，一套合理的接地能有效地防止、降低雷电造成的损害。

虽然高山环境土壤稀薄、导电性差、沙石众多，但合理的选择接地点，先进的施工经验依然可以获得较低的接地电阻;

1.尽可能避开裸漏的岩石，因为相当一部分裸露岩石之所以没有森林覆盖，是历史上经常遭受雷击的缘故。

2.尽可能选择土壤相对肥厚的地段，或者土壤较为湿润的区域。

3.采用石墨接地体。

4.施工严格按照行业规范。

3.6  前端室外防护性

监控摄像机由于长期工作在室外，风吹日晒对摄像机的损害极大，为了保证前端设备工作的稳定性以及后期维护的便捷性，前端设备需满足以下要求：

1.为提高前端视频采集系统稳定性，所有摄像机供电电压统一AC24V，（市电AC220V转AC24V），相对于直流供电，交流供电更适合于室外长距离应用，压降较小，不易受到雷击。考虑到部分点位电压不稳定，所有摄像机须满足±10%电压范围变化。

2.系统前端基站在一般安装在野外，在野外恶劣的自然环境为保证基站24小时全天候的正常运行，野外大型防护罩是实现智能监控的重要保障，大型防护罩具备除湿、加温、雨刮，风扇功能、满足全天候运行、满足IP66防护等级，同时护罩需具备遮阳措施，在大多数的情况下可以保证设备在烈日下，成像不会泛白，长时间曝晒下，传感器不会损坏。

3.摄像机需支持宽温工作，考虑到青岛的全年气温变化较大，要求枪机工作温度满足-25℃-60℃的范围。

4结语

森林防火前端感知系统的建设充分利旧已有的电信铁塔及电信传输资源，可大幅降低建设成本，缩短建设工期，对于增强森林防火体系建设、保护森林资源、保障人民生命财产安全以及促进经济社会协调稳定发展，意义深远而重大。

参考文献：

[1] 王源军，森林防火的研究[J]，农村经济与科技，2016年（04）.

[2] 于文东，森林防火指挥管理平台总体建设方案[J]，，中国安防，2014（09）.

作者简介：

陈方亮，中级工程师，主要从事信息化工程、数据通信、无线通信设计工作.