现代视频监控技术在森林防火瞭望监测中的应用研究

张伟 刘浩 王艳平 包佳卿

摘要：随着科技的发展，视频监控已经被普遍应用于各个领域，尤其是在林火的监测、预警、指挥等方面，它可以帮助我们更加全面、快速、准确掌握火情，从而提升林火综合防御及控制指挥能力。

关键词：现代技术；森林火灾；林火监测；林火管理；灭火救援

在全球气候变暖的大背景下，森林火灾发生频率也越来越高，它们的出现给人类的生产生活带来了极大灾难。森林火灾破坏原有的森林结构，严重危害自然环境，对生物化学循环、生物地球化学循环、碳循环等生态循环过程带来多重影响，同时也给人们的生活带来极大困扰。森林火灾突发性强、破坏性大、危险系数高、扑救难度大，火灾发生后需要耗费巨大的社会资源去扑救。因此，有效预防和精准监测林火行为对防范重大自然灾害风险、保护人民群众生命财产安全、快速扑救灾害具有十分重要的意义^[1-5]。

近年来，由于科技的飞速发展，许多先进科学技术已经被广泛应用于林火监测。地理信息技术、空间定位技术、远程视频林木自动识别监测技术等都已经被广泛应用于林火监测，为森林火灾监测创新提供技术支持，促进林火管理的科学性、规范性、精准性。通过将先进的监测技术融入到林火监测体系，构建出覆盖不同区域的完整监测网络，有效满足“打早、打小、打了”的灭火要求，为我国森林防火提供有力支持，切实减轻消防救援部门的救援压力。瞭望监测技术一直是促进林业可持续发展、减轻林区防火压力的有力手段，多年来被广泛应用于森林防火、动植物保护等工作中。在林业管理系统中，计算机已逐步应用在森林资源连续清查、建立林业档案、记录林内气象数据等多个方面，但是在与林区内瞭望监测相结合方面却一直是薄弱环节^[6]。因此，要保障森林资源安全、精准监控林火的发生，必须加大现代视频监控技术在瞭望监测中的应用，积极引入现代化科技手段，加强对森林火灾的监测。本文从瞭望台的作用、功能以及现代视频技术在瞭望监测中的应用三个方面，探析现代林火监测新手段，旨在促进现代视频技术与瞭望监测技术的结合，为今后林火行为的监控、救援决策部署、消防救援行动提供理论支撑。

一、瞭望监测

瞭望监测的主体便是瞭望台，其在森林火灾监测体系中扮演着至关重要的角色，它结合卫星监控、飞机监控、红外线监控、探头监控和地面监控等多种技术，构建出一个完整、全方位、高效的森林防火监测网络。瞭望监测在东北地区已经被证明是地面防火的有力手段，它可以提供准确的信息，帮助管理人員更好地监控森林火灾状况。它的最佳地理位置在山顶，通过宽敞的视角，快速监测出存在的火灾，而且后期维修费用相较于传统的飞行监测更加经济实惠。此外，瞭望监测对环境要求相较于传统的飞行监控更低，只要不是极端恶劣天气频发的区域，基本都可实行瞭望监测。尽管瞭望监测可以提供一定的参考信息，但由于检测设备的局限性以及检测人员有限的专业知识水平，使得它的精度受到一定影响，在日常使用中经常出现监测画面不清晰、传送的相关信息不准确等情况。由于检测塔的位置受到一定限制，无法满足一些特定的监测目标，如在集中连片未开发的原始林区域，如果出现极难发现的暗火则较难监测。除此之外，瞭望台需要每隔一定距离进行布设，瞭望台的建设对选址、建设高度和通信设施有较高要求，单个瞭望台成本达到数万元。远程视频监控的硬件和通信投入成本比较高，而且在建立监控中心时，还需要投入大量资源，这使得信息传输体系的建设和维护变得更加复杂^[7-9]。

二、瞭望监测的作用及功能

（一）瞭望监测的作用

1.监测森林火灾。瞭望台的主要作用是当出现热点、烟点时及早发现并及时向森林防火指挥部报告，密切关注火灾情况，定期传送火灾发展形势，并做出相应预报，通知相关地方专业扑火队、森林消防救援队伍及早采取行动，帮助他们尽快获知火线长度、植被类型、火场气象等火情信息，辅助他们科学决策，周密部署兵力，进而快速扑灭火灾，保护森林资源。

2.监测火灾隐患。除了监测火灾发生情况外，还需把监测关口前移，有经验的瞭望员能够敏锐、准确识别和判断林内天气变化，包括森林内可燃物状况和气候变化。通过敏锐观察，形成相应的监测报告，进而第一时间将最新信息传达给森林防火指挥部。

3.监测林区用火。林区违规用火一直是森林火灾发生的关键因素。研究表明^[10]，90%以上的林火都是林区内违规用火导致的。瞭望台不仅可以监测森林火灾和火险，还可以及时发现、阻止任何可能危害森林资源安全的生产性、非生产性、野外违章用火、农事用火等行为，也可以为居住在林区的人提供监控家庭用火服务。

（二）瞭望监测的功能

瞭望台主要完成瞭望监测任务，主要配备望远镜、无线通信电台、定位仪、电源（太阳能电池板）、地形图以及生活必需品。因其独特的地理位置和所配置的仪器设备使瞭望台具有以下功能。

1.监测功能。瞭望员通过望远镜，能够在大区域范围的林地上持续不断观察，以便更好了解森林状况，并且能够准确掌握当地的气象情况，从而为指挥中心提供有力的决策支持。

2.火场定位功能。由于林区内地形条件复杂，当发生森林火灾时，想要做到精准救援就必须准确判断林火发生位置，而瞭望监测通常带有相关的定位装置，而瞭望员经过严格的培训，也可以利用望远镜和定位仪，精确观察火场位置，准确绘制火场地理坐标、森林资源分布状况，从而为进一步的精准救援提供数据支持。

3.通信功能。在林区内，由于信号限制，通信较为困难，而瞭望台可以轻松接收来自森林防火指挥部的指令，并将其转化为扑火队伍的行动命令。在相关通信设备失灵的情况下，这些信息可以通过无线通信设备传输到周围的瞭望台，从而使地面森林防火指挥部的命令得以及时传达^[11-12]。

4.无线通信中继功能。在非防火期时，瞭望台可以起到无线通信的中继作用 。为了确保无线电信号的传播范围，在当地最高海拔处建立一处或多处无线通信中继台，而这些中继台可以放置在瞭望台上，并且采用适当的技术，如架设市电、组建大容量太阳能电池组等，满足不同的需求。

5.宣传警示功能。瞭望台耸立于高山上，几公里之外便可看到它的身影，尤其是那些违规进山人员，他们会有意识抑制自己的行为，担心自己的野外用火行为或破坏森林行为被瞭望台发现，从而起到警示和威慑作用。瞭望台高大和显眼的特点使得它成为一个理想的宣传平台，不仅能够张贴宣传标语，还能够广播防火常识，从而提升林区居民的防火意识和森林防火宣传效果，推动森林防火工作有序进行。

三、现代视频监控技术在瞭望监测中的应用

视频监控是一个集通信、视频处理、电子技术、计算机技术、信息处理、能源建设、系统防护、气象预报、钢结构及基础等综合技术的工程^[13-14]。视频监控技术和无线技术正广泛应用于社会的各个领域。目前，许多林业部门开始建立基于无线远程视频监控的林火视频监控系统，以实现可视化监控，实时传输视频图像，有效解决或缓解林火信息传输不及时、不通畅、信息处理手段单一、森林防火监控不力等问题。

当前的视频监控系统由一个高效的数字网络系统构成，它能够通过WiFi将重要森林地区的实时图像传输到指挥中心，从而提高监控效率。通过视频监控系统，可以迅速采取行动，在发生火灾前夕，及早派出专业的消防队伍前往现场，尽可能减少由于疏忽大意造成的财产损失。总的来说，视频监控系统具有以下6个特点。

（一）监控范围大

为了获得更广阔的视野和更大的监控范围，监控探头应该安装在森林的最高处。监控探头最好设置在视野开阔、盲点较少的地方，必要时需在多个角度增设多个监控探头，以形成监测网络体系，进而扩大监控范围。

（二）监控设备维护困难

因为监控前端设备位于偏远的山区，维护起来非常困难，大大增加系统的维护难度。因此，监控中心必须能够实时监测前端设备的运行情况，可通过计算机技术，建立系统自动预警机制，同时也可依托林区生态站、定位观测点等，成立设备维护小组，定期对设备进行检查维修，向当地应急管理等部门申请相应经费，定期维护。

（三）摄像机的选择非常重要

人们通常会考虑使用具有红外敏感性的黑白转彩色摄像机以及可以在白昼和黑暗中运行的双重摄像机。此外，还要考虑使用3km以内的可视角度，以便更好捕捉周围环境的变化。同时，还应考虑使用可旋转的室内一体化云台，以降低长时间拍摄的影响。

（四）无線传输必不可少

视频技术因其技术优势，能够实现监控画面高清无线传输，传输不受地域、空间限制。由于其对网络依赖较大，传输过程中极易出现画面丢失、失真现象。因此，在传输时，应该优先考虑它的安全性和防盗性，当出现画面缺失情况时，应及时启动数据找回机制，对画面进行插补。

（五）设备防雷、防盗等安全措施

由于设备大部分在野外工作，一方面要求避雷接地安全可靠，另一方面要求设备具有良好的防盗功能。

（六）视频画面高清

随着现代技术的发展，远程视频监控都能够提供比较高清的画面，从而清晰监测林火行为以及林火发生后周边环境情况。

结语

森林火灾不仅危害大、蔓延快、毁灭性强，救援上也较为困难。如果不及时采取有效措施，会给我们的经济、社会及环境带来严重的影响。为了确保森林安全，我们应该建立完善的监测和预警体系，以便及时采取行动。因此，应利用先进技术，将视频监控技术与瞭望监测相结合，有效降低森林火灾风险，大大增强森林防火的精准性，同时进一步促进林业可持续性发展，使其达到现代化、信息化、科学化、专业化水平。此外，还可以利用视频监控技术，更好收集、分析、记录、传输、报告、分析相关信息数据，以便更好地保护森林资源，为社会经济可持续发展保驾护航，最终切实提升森林防火部门的工作效率和质量。

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