【文章內(nèi)容簡介】 端智能監(jiān)測基站設計 智能監(jiān)測基站設計要求前端火險監(jiān)測功能采用高清透霧攝像機和紅外熱成像儀對基站附近數(shù)公里范圍林區(qū)進行視頻監(jiān)控圖像采集，在半徑5公里范圍內(nèi)可偵測到2*2米木質(zhì)火源，采用重型數(shù)字云臺對攝像機和鏡頭實現(xiàn)方位角360176。全方位監(jiān)控，通過重型數(shù)字云臺的方位角和系統(tǒng)的高精度GIS地理信息系統(tǒng)能迅速定位火情的精確位置，實現(xiàn)火情的智能識別，一旦發(fā)現(xiàn)疑似火情，前端基站自動識別并自動向后端監(jiān)控中心發(fā)送報警信號，配置一臺視頻編碼器將前端監(jiān)控的視頻圖像經(jīng)編碼器壓縮后，；由于基站所處位置在野外，需要考慮防水、防腐、保溫等措施，所以前端基站設備采用全天候防護罩進行保護，對智能識別處理器以及其它控制設備采用一體化集成基站控制設備，確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定可靠運行。為了獲得更好更廣泛的監(jiān)控視野范圍，需要在基站所在位置修建鐵塔，所需高度根據(jù)監(jiān)控視野范圍和四周植被的實際情況決定。 智能監(jiān)測基站整體設計 系統(tǒng)前端基站采用技術(shù)先進的紅外熱成像儀+高清透霧攝像機，安裝在云臺上并組成智能監(jiān)測前端，并安設于目標林區(qū)。監(jiān)測基站與千兆網(wǎng)交換機之間使用光纖通訊。交換機與服務器安裝在區(qū)域監(jiān)控中心的網(wǎng)絡機柜中。系統(tǒng)可以在監(jiān)控中心內(nèi)通過GIS軟件系統(tǒng)平臺完成紅外圖像采集的分析、人員跟蹤報告以及遠距離位置的標定測距，同時可以完成遠程控制功能，還可以經(jīng)過部局域網(wǎng)與遠程監(jiān)控中心連接起來，實現(xiàn)紅外監(jiān)控數(shù)據(jù)共享和報警監(jiān)控等功能。系統(tǒng)可按多級組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡。 基站前端組成前端基站主要由以下幾個部分組成：1) 視頻采集系統(tǒng)2) 供電系統(tǒng)3) 防盜系統(tǒng)4) 基站控制系統(tǒng)5) 防雷接地系統(tǒng)6） 傳輸系統(tǒng) 視頻采集系統(tǒng)設計 視頻采集系統(tǒng)組成 視頻采集系統(tǒng)組要包括紅外熱成像儀、基站工控機、高清透霧攝像儀、野外大型防護罩、重載數(shù)字云臺、視頻編碼器組成。紅外熱成像儀與前端工控機 紅外熱成像儀與前端工控機是構(gòu)成系統(tǒng)最核心的和最重要的功能，是實現(xiàn)傳統(tǒng)普通森林防火監(jiān)控由人工監(jiān)看向智能設備自動監(jiān)看的重要轉(zhuǎn)換，采用智能設備自動監(jiān)看的森林防火監(jiān)控系統(tǒng)能夠提高工作效率，減少因人工的疏忽而造成的漏報情況，系統(tǒng)能夠?qū)崟r全天候24小時監(jiān)測森林防火，智能設備一旦發(fā)現(xiàn)疑似火情通過系統(tǒng)報警平臺及時為用戶提供的現(xiàn)場信息，讓用戶在第一時間通過智能監(jiān)控系統(tǒng)迅速判斷，并作出相關(guān)的應急處理措施。 先進的前端工控機是將紅外熱成像儀采集到的視頻圖像經(jīng)過壓縮后通過獨特的像素色深算法對火源進行智能分析，一旦發(fā)現(xiàn)疑似火情，智能處理器自動識別并自動向后端監(jiān)控中心發(fā)送報警信號。由于沒有對監(jiān)測的圖像進行壓縮，智能處理器能識別的火情有效面積低至22像素，能夠準確的識別火情，有效地降低誤報的優(yōu)點。 高清透霧攝像儀 為提升攝像儀森林防火監(jiān)控范圍，方案站點采用廣角鏡頭以獲取最大的監(jiān)控范圍，根據(jù)監(jiān)控范圍實際所需，部分站點選用長焦電動變倍鏡頭，以滿足森林防火監(jiān)控大范圍大視野監(jiān)控的需要。 方案采用高清晰鏡頭與高性能日夜兩用高清攝像機配套使用，即使在霧氣、灰塵、煙霧、小雨等可見光(彩色圖像)環(huán)境中，也可拍攝到非常清晰、高對比度的影像，提升遠距離觀察效果。 野外大型防護罩 系統(tǒng)前端基站在一般安裝在野外，在野外惡劣的自然環(huán)境為保證基站24小時全天候的正常運行，野外大型防護罩是實現(xiàn)智能監(jiān)控的重要保障，大型防護罩具備除濕、加溫、雨刮，風扇功能、滿足全天候運行、滿足IP66防護等級，很好的保護了基站的紅外熱成像儀和高清透霧鏡頭。 重載變速數(shù)字云臺 前端基站大多位于野外鐵塔頂端，野外風力較大，容易導致前端基站晃動，需要采用中載數(shù)字云臺安裝前端基站，同時由于基于森林防火的智能監(jiān)控范圍較大，需要中載數(shù)字云臺能夠?qū)崿F(xiàn)0360176。的全方位角以及－45176?！?5176。俯仰角度的大范圍監(jiān)控才能滿足森林防火智能監(jiān)控的要求。森林火險綜合管理系統(tǒng)配置的長焦鏡頭能夠監(jiān)控到數(shù)公里的范圍，較遠的監(jiān)視距離對重載數(shù)字云臺的運轉(zhuǎn)精度要求也非常高，越小的運轉(zhuǎn)精度在遠距離監(jiān)控時才能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控畫面的平滑過渡，不會造成遠端林區(qū)監(jiān)視范圍畫面不連續(xù)的情況。 作為智能化的森林火險綜合管理系統(tǒng)，其重載數(shù)字云臺必須具備自動巡檢和手動巡檢功能，日常運轉(zhuǎn)的情況下，通過系統(tǒng)管理員設定中載數(shù)字云臺預置位后，由系統(tǒng)控制云臺進行全天候24小時自動巡檢，當出現(xiàn)可疑情況時，可由管理員手動控制云臺到達需要的監(jiān)看位置，對于遠距離大范圍的森林防火監(jiān)控，中載數(shù)字云臺的預置位越多越好，越多的預置位是實現(xiàn)對于森林防火所需的遠距離大范圍全面監(jiān)控的重要保證，云臺的定位功能配合后端GIS平臺軟件實現(xiàn)火點自動定位。 視頻編碼器 視頻編碼器由專用音視頻壓縮編解碼器芯片、數(shù)據(jù)和報警輸入輸出通道、網(wǎng)絡接口、音視頻接口（HDMI，VGA，HDSDI）、RS232串行接口控制、協(xié)議接口控制、嵌入軟件等構(gòu)成，為保障編碼器正常工作將編碼器安裝在基站箱內(nèi)，滿足森林火險的監(jiān)控視頻分辨率編碼D1或1080p、720p、UXGA的要求。 視頻采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 我們用3D技術(shù)對系統(tǒng)前端基站進行立體方式展示，可以全方位直觀地了解基站整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)?；菊w外觀圖：野外大型護罩野外數(shù)字重型云臺 野外大型護罩 基站的野外護罩是為了保證高清鏡頭、紅外熱像儀工作的可靠性，延長其使用壽命，護罩具有多種特殊性保護措施還能防止對內(nèi)在設備的人為破壞。同時要防護罩密封性要高，以避免雨水進入。同時進線口要開在防護罩的下方，避免雨水順線纜倒流入防護罩。在防護罩前方安裝有雨刷，以便及時清理所積雨水和污垢，使攝像機能通過玻璃，攝取清晰的圖像。罩前或玻璃上除霜器，在視窗積霜、積雪時將其融化。其次，內(nèi)裝有加熱器，在溫度較低的環(huán)境中進行加熱，提升防護罩內(nèi)部溫度，確保攝像機鏡頭正常工作；內(nèi)裝或外裝風扇可以使罩內(nèi)空氣流通，降低防護罩內(nèi)的溫度，保證圖像監(jiān)視效果。野外重型數(shù)字云臺 野外重型數(shù)字云臺采用耐磨系數(shù)高的新金合金并經(jīng)過特殊工藝處理，可在高強度工作條件下連續(xù)運轉(zhuǎn)，并針對最易發(fā)生故障的電子線路，云臺采用背部開口、電子線路板可拔插的專利設計，無需整體拆卸，僅通過更換電路板即可完成維護，具有維護快捷、維修成本低、防水、防塵，負載大的特點。前端基站內(nèi)構(gòu)圖： 前端路由器前端工控板高清鏡頭基站控制板高清攝像儀紅外熱像儀紅外熱像儀 紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學成像物鏡接受被測目標的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。通俗地講紅外熱像儀就是將物體發(fā)出的不可見紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷臒釄D像。熱圖像的上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度。 高清鏡頭 可見光成像設備，做為紅外熱成像儀的補充。當熱成像發(fā)生火災報警時，也可以通過可見光攝像進一步確認報警的真實性，提高防火預警準確性，同時可以為遠程指揮提供現(xiàn)場真實畫面，作為輔助手段。高清攝像儀 圖像清晰度高高清IP網(wǎng)絡攝像機，能全實時廣播級圖像畫質(zhì)，清晰度遠遠高于傳統(tǒng)意義上的CCD模擬攝像機，真正實現(xiàn)了高清監(jiān)控的目標。而且具有自適應的智能調(diào)節(jié)模式，會根據(jù)不同光線環(huán)境自動調(diào)節(jié)攝像機的光圈、增益、降噪等參數(shù)，能夠始終保持最完美的畫面效果。 由于系統(tǒng)實現(xiàn)了監(jiān)控從采集到存儲的全數(shù)字化，因此，對于傳統(tǒng)意義上所存在的攝像機受到光線變化影響直接影響畫質(zhì)的現(xiàn)象將不會存在。 同時對于線路傳輸中普遍存在的視頻信號干擾等也將徹底消失。前端工控板 工控機（Industrial Personal Computer，IPC）即工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。工控機具有重要的計算機屬性和特征，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡和協(xié)議、計算能力、友好的人機界面。能提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機?；究刂瓢? 前端設備基站控制板可自動重啟和自主排障功能可自動采集機內(nèi)與外界溫度與濕度的數(shù)據(jù)，控制護罩的雨刷系統(tǒng)、排氣扇、加熱系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)機內(nèi)的溫度和濕度，使前端設備處于合適的工作環(huán)境。前端路由器 能根據(jù)信道的情況自動選擇和設定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號的設備。實現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接。將紅外線熱成像儀、可見光攝像儀和工業(yè)電腦連接，并組成內(nèi)網(wǎng)，可以透過WiFi和千兆網(wǎng)口與外部遠程微波網(wǎng)橋連接。 供電系統(tǒng)設計 供電方式前端監(jiān)控基站所處位置在野外，基站附近有市電，可以采用電纜電力輸送。根據(jù)實際情況建議配置600W1000W的UPS后備電源系統(tǒng)即可滿足前端基站所有設備的供電要求。對于基站附近有市電或者要求采用市電時，由于基站設備大多數(shù)為直流電源設備，考慮到電壓的不穩(wěn)定容易造成基站設備損壞，需采用穩(wěn)壓電源設備為前端基站提供穩(wěn)定的電壓以保護基站設備的用電安全。對于沒有市電的地區(qū)，需采用風光互補方式進行系統(tǒng)供電。建議在日照比較豐富的地方采用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，在風能比較豐富的地方采用風能和太陽能互補的發(fā)電系統(tǒng)，前端基站功耗不應超過120W，發(fā)電系統(tǒng)需根據(jù)實際功耗情況配置以滿足前端所有設備的供電要求。 防盜系統(tǒng)設計 防盜設計進行認真的現(xiàn)場勘察，結(jié)合現(xiàn)場環(huán)境進行有效設計，針對勘察結(jié)果選用適合的防盜設計，在系統(tǒng)的設計應符合有關(guān)風險等級和防護級別標準的要求，符合有關(guān)設計規(guī)范、環(huán)境條件、防范對象、投資規(guī)模、維護保養(yǎng)以及接處警方式等要求。防盜設計能24小時全天候監(jiān)測設備所在位置和獨特的安裝設計。 數(shù)字防盜設計 配有GPS全球定位防盜系統(tǒng)（ Global Positioning System）、GSM（Global System for Mobile Communications）利用導航衛(wèi)星進行測時和測距的全球定位系統(tǒng)和應用最為廣泛的移動電話標準，具有精度高、全天候和全球覆蓋能力，能24小時全天候監(jiān)測設備所在位置，當前端設備遭到非法移動時GPS防盜系統(tǒng)能及時發(fā)出被盜信號和精確經(jīng)緯度信息，通過發(fā)送短信息方式和互聯(lián)網(wǎng)方式通知，這樣就能實時知道設備所在位置，進行有效的抓捕，并能保持6小時以上的續(xù)航能力用來防盜追蹤。 異形防盜螺絲設計位于野外設備產(chǎn)品中需使用異形螺絲，因為野外，在管理上出現(xiàn)很多弊端，而使用異形螺絲就大大減少了不必要的損失。而且異形螺絲使用方便，使用專用扳手就可以安裝，而不需要特別且復雜的工具，會配備專用工具用于安裝，輕而易舉的解決了安裝問題。應用“逆向鎖定”原理，使防盜性能獨特可靠，同時采用防盜鋼套保護全面， 使盜竊者無從下手。 基站控制系統(tǒng)設計前端基站涉及到紅外熱成像儀、基站工控機、高清熱像儀、防盜報警的數(shù)字報警主機、功放、控制電路、編碼器、交換機等多種設備，針對野外惡劣的氣候條件，系統(tǒng)需具備一體化設計的集成控制設備以保證野外森林防火智能監(jiān)控系統(tǒng)長時間穩(wěn)定可靠運行?；究刂圃O備需采用一體化集成電路設計，集成紅外熱成像儀、基站工控機、高清熱像儀、防盜報警的數(shù)字報警主機、功放、控制電路、編碼器、交換機等森林防火基站全部控制功能。基站控制設備需具有特點：設備采用一體化集成電路設計，確保系統(tǒng)長時間穩(wěn)定可靠運行；設備功能：視頻處理、遠程控制、智能采集、數(shù)據(jù)交換、通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡I/O控制、防盜功能；設備接口：視頻輸入/輸出接口（2路輸入/1路輸出），控制接口（可遠程控制云臺、攝像機），網(wǎng)絡接口（10/100BaseT以太網(wǎng)接口），數(shù)字報警接口（可接報警喇叭、拾音器）電源接口（220V輸入，12V/24V輸出）；設備外觀：要求防銹合金機身；防護性能：具有防雨、防風、防潮、防腐、散熱性能；工作溫度要求：20176。C+60176。C；基站MCU嵌入式控制板 前端基站設備長期位于野外環(huán)境，自主研發(fā)了適用于前端設備基站控制板可自動重啟和自主排障功能，同時為全天候了解設備的周圍環(huán)境，基站控制板可自動采集機內(nèi)與外界溫度與濕度的數(shù)據(jù)，控制護罩的雨刷系統(tǒng)、排氣扇、加熱系統(tǒng)可自動調(diào)節(jié)機內(nèi)的溫度和濕度，使前端設備處于合適的工作環(huán)境。 防雷接地系統(tǒng)設計 防雷接地系統(tǒng)設計要求對于野外的森林防火監(jiān)測基站，防雷接地是保障基站及設備安全必不可少的一項，森林防火監(jiān)測基站防雷接地系統(tǒng)包含2個部分，第一部分為：基站鐵塔的防雷接地，第二部分為：基站設備的防雷接地， 按照防雷接地的國家標準：基站鐵塔防雷接地小于10Ω，基站設備的防雷接地小于4Ω?；痉览捉拥刂饕ǎ罕芾揍?、小于10Ω接地系統(tǒng)；基站設備防雷接地主要包括：電源防雷器、信號防雷器等、小于4歐姆接地系統(tǒng)?；痉览捉拥胤绞剑合到y(tǒng)的前端基站多數(shù)是處于野外，野外的自然環(huán)境惡劣，防雷設計尤為重要。系統(tǒng)外部防雷包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極等等，其主要的功能是為了確保建筑物本體免受直擊雷的侵襲，將可能擊中建筑物的雷電通過