林業(yè)防火安全監控系統

摘    要：本文提出了一種基于CDMA 的林業(yè)防火安全監控系統設計原理和實(shí)現方案，簡(jiǎn)要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識，描述了CDMA 無(wú)線(xiàn)傳輸應用于林業(yè)防火安全的實(shí)現方法。通過(guò)實(shí)際應用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：CDMA；VPDN；林業(yè)；防火；安全；遠程；監控；

一、背景介紹

隨著(zhù)造林事業(yè)的不斷發(fā)展，林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加，防火工作是首要任務(wù)。森林火災具有突發(fā)性、災害發(fā)生的隨機性、短時(shí)間內能造成巨大損失的特點(diǎn)。因此一旦有火警發(fā)生，就必須以極快的速度采取撲救措施，撲救是否及時(shí)，決策是否得當，重要原因都取決于對林火行為引的發(fā)現是否及時(shí)。為此國內外都在為預防、減少和控制森林火災而努力。 　　

二、系統構成

林業(yè)防火安全監控系統由林區監控管理指揮中心系統、無(wú)線(xiàn)傳輸系統、攝像機和鏡頭系統、云臺控制系統、電源系統組成。林區監控管理指揮中心系統是整個(gè)系統的圖像顯示、圖像錄像控制中心，具有遠程控制功能，向指揮調度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像。林區監控管理指揮中心系統還具有向上級林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。

為了監視系統的簡(jiǎn)潔可靠，采用專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器。它采用一體化設計，集成了視頻捕捉、視頻分割、網(wǎng)絡(luò )傳輸及報警觸發(fā)等功能。無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器通過(guò)CDMA模塊實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)發(fā)送視頻圖像。前端采用三可變夜視級攝像機，并配備紅外聚光燈，解決大霧、暴雨等惡劣環(huán)境下的照明問(wèn)題。控制中心采用專(zhuān)業(yè)的監視軟件，并為應用程序提供接口，可以讓?xiě)贸绦蛘{用、控制遠程監控圖像。

三、 拓撲結構

（圖）林業(yè)防火安全監控系統示意圖

林業(yè)重要區域內各監視點(diǎn)現場(chǎng)布置一臺攝像機以及燈光等輔助設施，通過(guò)無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻采集、編碼、發(fā)送和控制，組成一套監視前端系統。監控點(diǎn)為固定監視前端，采用市電為主電源，1000W UPS作為備份；車(chē)載移動(dòng)監視前端，采用汽車(chē)蓄電池進(jìn)行供電。

各監視前端通過(guò)CDMA無(wú)線(xiàn)信道連接監控中心的監視系統服務(wù)器，由視頻監視系統軟件進(jìn)行集中顯示和統一管理。傳輸網(wǎng)絡(luò )由計算機網(wǎng)絡(luò )子系統負責完成。

監視前端主要由前端無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器、攝像機（防護罩、攝像機、鏡頭）、燈光等設備組成。主要完成圖像的采集、編碼以及傳輸工作。監視前端是遠程監控系統的數據采集和控制命令執行部分，是整個(gè)系統重要組成部分。其中攝像機和燈光等設備位于室外高處，由防護罩保護；無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器等可以放置在附近的室內或其他防護嚴密的地點(diǎn)，固定不動(dòng)，服務(wù)器和攝像機之間通過(guò)控制信號線(xiàn)、視頻信號線(xiàn)連接。選用的前端設備應該滿(mǎn)足下列要求：技術(shù)先進(jìn)，功能強大，符合國際標準和未來(lái)發(fā)展方向；設備低功耗，同時(shí)運行穩定可靠；設備免操作、免維護；設備抗惡劣環(huán)境（電磁干擾、惡劣氣候），設備必須有防雷措施。

四、系統組成

1、無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器

無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器是監視系統前端的核心設備，它將選中的模擬視頻信號編碼壓縮成所需格式的數字視頻流，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口發(fā)送。無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器還根據網(wǎng)絡(luò )接口收到的控制指令，對指定的前端設備進(jìn)行各種控制。無(wú)線(xiàn)視頻服務(wù)器將控制指令編碼后通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )傳送到遠端指定地址的服務(wù)器。

2、攝像機

攝像機是獲取監視現場(chǎng)圖像的設備，它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件，外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。

攝像機有黑白和彩色之分，彩色攝像機信息豐富，而黑白攝像機具有高分辨率、低照度等優(yōu)點(diǎn)，特別是它可以在紅外光照下成像，而目前已經(jīng)有自動(dòng)轉換夜視黑白模式的彩色攝像機，因此本項目所選用的攝像機應該支持彩色（正常）/黑白（夜視）自動(dòng)轉換功能。攝像機都應該使用防護罩進(jìn)行保護，達到防水、防塵的目的。

為保證無(wú)光及微光情況下工作，系統中每個(gè)攝像機左右分別配置1套紅外聚光燈，單燈有效照明距離150米左右，視角20度。

3、鏡頭

鏡頭是遠程監控系統中必不可少的部件，鏡頭與CCD攝像機配合，可以將遠距離的目標成像在攝像機的CCD靶面上。一般在監控系統中提到的攝像機均為CCD 裸機（自帶鏡頭或自帶鏡頭及云臺的一體機除外），因此在實(shí)際應用中，還需要根據具體應用環(huán)境的現場(chǎng)情況及用戶(hù)要求來(lái)選擇一個(gè)合適的鏡頭與攝像機配套。

從系統結構的可靠性角度出發(fā)，建議采用自帶變焦鏡頭的一體化三可變攝像機，可以兼顧各個(gè)方向、不同遠近的監視目標。

4、防護罩

防護罩是監控端的輔助設備，用于固定和保護攝像機。它們與攝像機之間一般不需要電氣連接。防護罩的主要作用是保護攝像機不受自然環(huán)境的侵蝕，如雨雪、煙霧等，并在高溫和嚴寒環(huán)境中自動(dòng)為攝像機吹風(fēng)降溫或加熱升溫。本項目所用的防護罩應滿(mǎn)足暴雨等惡劣天氣下攝像機正常工作的需要。

5、后端設備

局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)，觀(guān)看端在局域網(wǎng)內，在觀(guān)看端的計算機上除了安裝接收端軟件外，還需要在局域網(wǎng)的路由器（或類(lèi)似功能的設備）上進(jìn)行端口映射，指定接收計算機。

監控系統的后端控制設備主要由圖像監控系統服務(wù)器、圖像存儲系統、監控客戶(hù)終端及監視控制軟件等組成，完成現場(chǎng)圖像接收，用戶(hù)登錄管理，優(yōu)先權的分配，控制信號的協(xié)調，圖像的實(shí)時(shí)監控，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復等。

遠程視頻監視系統是軟硬件結合的統一體。在保證硬件系統物理連通的基礎上，通過(guò)軟件實(shí)現應有的功能。遠程監視系統軟件可以對各攝像機傳來(lái)的圖像進(jìn)行各種各樣的處理，選擇權限范圍內的攝像機，監視4/9/16分割、中畫(huà)面或滿(mǎn)屏畫(huà)面。

五、總結

在信息高速發(fā)展的今天，CDMA網(wǎng)絡(luò )建設已日趨完善，CDMA無(wú)線(xiàn)視頻監控系統將監控設備與監控中心之間通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳送，實(shí)現實(shí)時(shí)的遠程圖像傳送和移動(dòng)監控的目的；結合先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò )實(shí)現80K以上的數據傳輸可實(shí)現每秒1-15幀（單卡）；解決了被監視場(chǎng)景不能固定在一個(gè)位置而無(wú)法傳輸的問(wèn)題，在學(xué)校、幼兒園、社區、煤礦安全生產(chǎn)、在建施工現場(chǎng)、交通安全、高速公路等等項目上可推廣應用。