在城市森林防火中视频监控系统的作用

卓玛

（海晏县林场，青海 海北 812200）

0 引言

根据2020 年“二类”更新调查数据，海晏县林地总面积为219.58 万亩，其中有林地0.42 万亩，灌木林地77.62 万亩，未成林造林地10.50 万亩，宜林地130.62万亩，全县森林覆盖率为11.72%。国土三调数据认可林地总面积39.01 万亩。通过国家公益林调入45.64 万亩，调出面积0.5118 万亩，最终优化地面积数据90.67万亩，其中有林地0.28 万亩，灌木林地83.68 万亩，未成林造林地1.27 万亩，其他林地5.44 万亩。通过对比，全县林地面积总体减少了128.91 万亩，其中，优化后林地面积数据增加了1.71 万亩，宜林地减少了130.62 万亩。而森林是生态建设的主体，其在保持经济和海晏县发展中有着关键的作用。当前海晏县森林防火的形势严峻，并且任务艰巨，对于森林防火而言，要早发现早应对，才能有效降低火灾损失。近年来随着森林火情日益增多，管护难度逐年加大，建设智能化、立体化森林一体化智能管护体系已势在必行。通过视频监控系统的建设，全面覆盖海晏县重点林区、重点景区和重点防火区，实现无人值守防火预警不间断监测，进而不断提升海晏县森林防护整体综合能力。

1 应用视频监控系统的重要性

目前，常见的地面巡护、瞭望塔监控、航空巡护和卫星遥感等技术手段都有监视周期长、成本高和管理困难等情况。森林防火视频监控系统的基础是一个以计算机网络技术，通过和现代化技术进行有机结合，建立数字视频远程双向传输、视频监测、指挥调度、防盗报警、智能预警、远距离红外热成像、火情自动识别、火场自动定位、火势蔓延分析、地理信息、灾后损失评估等多种高新技术为一体的森林防火视频监控系统。为了整合建立海晏县森林火灾火情实时监控、林火自动识别、自动报警功能的信息网络系统，可以将视频监控系统与GIS 系统、GPS 系统、森林防火自动识别报警系统、多媒体技术等充分结合起来实现。为了有效地对森林资源予以监测，针对突发火情、野生动物进行实时监测，使森林的火情能够做到早发现、早处理，从而增强对森林火情的预防、扑救、保障三大体系建设。建立必要的智能预报、分析、推演和指挥的全数字网络化综合监控与调度系统，实现海晏县在森林资源监测业务方面的数字化、网络化、可视化和智能化，从而实现对森林信息资源的规范管理和共享利用。

2 视频监控系统的新技术

2.1 视频监控系统的信息传播

在现代信息化的社会，视频监控的实时传播已经很成熟。但是在情况错综复杂的森林中，信息的传播是一个很大的问题。有线传输和无线传输是视频传输的两个主要方法，二者各有各的优势，有线传输的信号比较强，而无线传输更适合森林中错综复杂的环境。因此，选择哪种方法还需要根据海晏县的地理环境等，进一步地考虑视频监控设备的摆放位置以及对视频成像的要求[1]。

2.2 视频监控系统中的直播摄像

直播摄像在视频监控系统中非常关键，即时有效的监控视频能提供真实可靠的森林现场状况，可以及时传递火灾预警。因此，海晏县森林火灾的视频监控系统非常考验直播摄像设备的精准度，摄像设备的位置摆放、镜头转向的灵敏度都对森林火灾的监控起着关键的作用。对于摄像设备的防护也是需要考虑的问题之一，不利的天气以及一些小动物对设备的侵袭，是不可抗力的因素，很有可能会导致直播摄像不精准，由此视频监控系统就不能起到很好的预警作用。

2.3 视频监控系统的信息综合

由于海晏县森林面积广阔，因此，视频监控是一个非常庞大的系统，在此条件下，如何精准地进行信息的综合就是一个很复杂的问题。在遇到一些突发情况时，能否精准地报出森林火灾发生的地点与火势，是非常重要的。而监控中心的设施就承担了这一重大的任务，精准、可靠地实时传输森林火灾的详细数据在海晏县森林火灾防控过程中就起到了重要的作用。

3 传统森林防火中存在的问题

3.1 智能防火监测能力较弱

现阶段，主要采取瞭望台观测、林火视频监控系统定点观测、传统人工巡护等方式进行防火监测，监测手段单一，不能及时发现火灾隐患。海晏县的林区面积大、范围广，且交通不便、地形复杂，人工巡查周期长、范围窄、效率低，一旦发现火灾往往已经无法控制。受限于资金，海晏县瞭望塔数量较少，多数设备老化，配套设施简陋，无法满足防火实际需求。受地形及天气等因素制约，瞭望塔观测也会出现误差。

3.2 视频监控不具备智能烟火识别功能

由于生态文明建设的推进，作为生态系统主体的森林是稳定生态环境的关键，因此，海晏县林业主管部门要更加注重保护森林资源，不断提高林区信息化系统的建设和视频监控系统前端摄像机的规划。通过回传网络，视频监控摄像机在重点林区前端采集的画面可以实时回传到后方监控中心。在这种情况下，少数几名值班值守人员需要目视判断多路视频数据，观察是否有森林火灾发生，工作强度较大。而且林区视频监控一般部署于中型、重型云台上，通过云台在水平、垂直方向的运动，带动视频监控摄像机进行更大视角的工作，提升视频监控摄像机的工作范围及效率。

3.3 缺乏经济可用的铁塔平台

重点林区视频监控摄像机的部署主要依托通信铁塔或者在林区新建的铁塔，这两种部署方式在目前实际建设过程中都存在一定的建设难题。通信天线工作距离存在限制，因此通信铁塔一般都靠近居民区。海晏县建设通信铁塔效益不高，缺乏相关通信铁塔资源。而新建铁塔造价高，且铁塔维护困难，建设及运维总成本较高。部分重点林区树木较高，为保障视频监控有效视距，预留未来树木的向上生长空间，用于部署林区视频监控摄像机的铁塔塔高一般不低于30m，而30m 以上的铁塔综合造价高。新建铁塔成本高，不利于相关项目开展[2]。

3.4 森林防火工作组织部署不全面

科学的组织部署是海晏县森林防火工作的保障。目前，海晏县森林防火行政管理组织体系尚不健全，影响管理工作效率和质量的提升，不利于海晏县森林防火工作的开展与落实。并且海晏县森林防灭火指挥部属于同级人民政府议事协调机构，独立运作能力较为欠缺，功能地位不够突出，影响其防灭火部署。森林防灭火指挥部、森林防火指挥部办公室多挂靠在区应急管理部门或林业局，不能独立进行运作，无法满足现代森林防火的多重需要。并且森林周边部分群众森林防火意识不够强，在森林防火各项管理措施中配合不到位，进一步加大了海晏县森林防火的难度。

4 现代城市森林防火中视频监控系统的作用

4.1 巡护管理实时掌握

海晏县护林员、管理人员等对巡护林区时，现场视频信息和巡护人员的位置，巡护轨迹等，提高巡护人员的工作效率，采集的现场音视频信息可留作证据使用，还可以用于指挥中心与巡护员进行音视频通话等。并通过视频情况，实时掌握进出林区的车辆及人员信息，防止各种林场树木盗窃、滥砍滥伐等行为的发生[3]。

4.2 林火监测预警

采用红外被动成像技术和高清视频的智能识别处理器、长焦镜头、可见光摄像机及后端监测管理软件实现烟火智能识别并做到自动报警，运用长焦镜头的焦距、重型数字云台转动的方位角和俯仰角以及后端GIS管理软件平台实现火点自动精准聚焦定位。并采用了自动聚焦功能，实现了远距离监控。利用数字网络云台，还可以实现左右360°上下45°自动巡航，配备热成像夜视仪，热成像视频还可以在热源高于地表温度的情况下看清一切热源，并且能够抓拍录像和图像，彻底解决了监控夜晚和雪雾天气无法观看的问题，从而实现对森林的不间断监控。火情自动识别报警和定位：利用热成像探火技术与智能烟火识别技术，能够在遇到火情时进行自动分析和自动报警，不管是黑夜还是白天、晴天雨天亦或雾霾天气，在监控站有效范围内只要是监测发现的火源，就会在森林防火指挥中心的平台及时发出报警。利用前端网络数字云台旋转角度、焦距、位置等，准确测定火点发生的方位和距离，在电子地图上自动定位火点。

4.3 智能烟火识别功能

智能烟火的自动识别功能是森林防火视频监控系统的主要功能之一，其可以在第一时间针对发现的森林火灾信号及时传递给火灾火警中心。正因为城市森林防火视频监控系统是连续不间断工作的，如果森林中出现火灾或火势烟雾等情况，监控系统的图像处理系统会对发现的火灾烟雾以及火灾图像进行自动监测识别，在监控系统自动确定是火灾情况后，会自动触发报警系统，把火灾报警信号以及视频监控信息传递给海晏县消防中心，使消防中心快速做出火灾反应，从而降低火灾损失。

4.4 无人值守

森林防火探测一体机是智能设备，具备一定的无人值守功能，是森林火灾人防功能的必要补充。具有自动报警、智能扫描、重点区域重点扫描，双模式报警等功能，当前端检测到火情信息时，可对森林火灾进行匀速的、无遗漏地扫描；针对性地完整扫描重点区域；可根据测温技术精准探测暴露出来的可见火情，烟火识别技术探测非可视区域的火情进行双模式报警等，根据火情定位，值班人员能够及时联系附近瞭望哨塔，从而做到火情的早发现、早扑灭[4]。

4.5 卫星热点信息集成

目前，城市森林防火视频监控系统已经实现了与卫星信息系统的连接，从而便于明确找到确定重大火灾的解决办法。另外，视频监控系统还连接了国家卫星热点系统，如果在海晏县的森林区域发生火灾，防火视频监控系统可以更多地利用国家卫星热点系统上的相应数据，从而实现在火灾控制中利用热点数据，提升处理火灾效率的能力。

5 城市森林防火未来的发展趋势

由于信息技术的发展，尤其是计算机视觉、云计算、深度学习算法和图像处理能力的不断提升，发展出了基于可见光视频监控摄像机的检测场景理解技术和烟火检测技术，可以把智能烟火识别监测预警效率进一步的提升。

5.1 检测场景理解技术

检测场景理解技术能够划分视频监控周边区域环境，并利用深度学习算法和计算机视觉，自动把监控画面中非重点检测区域内的等标记为非检测区域，从而降低因云层倒影、水面反光和居民用火等因素的影响，能够加强对火光、烟雾等重点检测区域的分析理解，提高海晏县林区火灾警报的准确率。

5.2 烟火检测技术

烟火检测技术能够利用可见光视频监控摄像机，综合运用运动、颜色、目标检测、形状、帧间特征、纹理等多种特征分析方法，过滤掉林区雾雨、人、树枝晃动、汽车与建筑物灯光、物体反光、阴影、云、植物颜色、霞光、动物、蚊虫和水滴等原始干扰因素。同时该技术结合深度学习算法，对林火烟雾、火光特征进行分析识别，进而对早期火情进行报警[5]。

发展以上两种技术，有助于可见光视频监控摄像机增加白天识别烟雾，以及晚上识别火光的能力，能够解决在光照度不佳条件下，图像成像质量差，以及误报率比较高的问题，降低了可见光智能烟火识别视频监控系统的误报率，有着很大的应用前景。而共享铁塔，特别是电力铁塔经过通信运营商的电信改造后，相关电力铁塔将具备视频监控摄像机部署所需的高度、电力、网络环境和条件，能够节约视频监控系统建设部署费用，促进海晏县有关项目的实施[6]。

6 结语

综上所述，城市森林资源非常宝贵，其不仅具有经济价值，而且能维护生态平衡。当前，海晏县非常重视城市森林资源的保护工作。而近几年森林火灾也因为恶劣天气而多发，并且林区面积较大，造成海晏县森林防火管控压力较大。因此，要充分发挥视频监控系统的作用，使现场指挥人员第一时间能够掌握火情，为指挥现场防火工作提供了决策依据，为抢险救灾争取宝贵的时间，使火灾带来的损失降到最低，保护海晏县森林资源和人民群众的生命财产安全。