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摘要:簡述了森林防火視頻監控技術的發展、技術指標及其應用，并對目前國內森林防火視頻監控技術存在的問題進行了探討，指出《森林防火視頻監控系統技術規范》的頒布實施促進了森林防火視頻監控技術的標準化及統一性，規范了市場競爭秩序，對推動森林防火技術的發展具有重要意義。

關鍵詞:森林防火;視頻監控;應用;標準化

森林火災是世界性的林業重大災害之一，不僅會對當地百姓造成人員傷亡，而且還會帶來巨大經濟損失，嚴重破壞生態環境。第一時間發現火災并快速地調度指揮進行及時撲救，實現“打早、打小、打了”目標，把損失降到最低，已成為各林業局防火單位的重要任務［1］。傳統的防火監控是人工瞭望，防火期間有專門人員到瞭望塔觀測，這種方法的弊端是存在時間間隔，無法做到全天候觀察，而且容易受天氣影響，霧霾天氣能見度低時達不到監測的效果，同時存在極大的安全隱患。森林防火視頻監控技術是以現代通信視頻無線監控設備為工具，可對易發生火災的林區及人工監管不便的地區進行規范、科學、有效地監控和管理，第一時間發現火災，為火災的指揮撲救提供技術支持。

1森林防火視頻監控技術的發展

森林防火視頻監控系統在我國的森林防火監測工作中發揮了重要作用，該系統經歷了以下幾個發展階段。(1)自1990年起，我國的一些城市采用視頻監控的方式來維護林區安全，這種方式必須經過人工查看，而且監控范圍小，圖像清晰度低，缺少對火源的識別與定位。(2)隨著視頻監控技術的發展，森林防火視頻監控系統已經能夠對火點進行初步定位，但存在定位、識別誤差較大以及巡航時間長等缺點，技術還有待提高。(3)21世紀以來，視頻監控系統技術的發展迎來高峰，進入一個新時代。新一代視頻監控產品的前端設備采用了高精度球型轉臺，并融入了智能煙火識別算法，不僅縮短了林火識別時間，而且提高了其定位精度和識別火情的準確率。目前，許多省市的林業部門正在建立基于無線遠程視頻監控的森林防火監控系統，該系統采用無線微波圖像傳輸，將遠程監控點拍攝的實時畫面傳送到監控管理中心［6－8］，監控中心的指揮人員可第一時間掌握火情，對火災撲救的指揮決策起到了重大作用。這種無線遠程傳輸方式解決了有線通信布線施工量大、長距離傳輸信號差、線路維護困難等一系列問題。

2森林防火視頻監控技術的應用

2.1火警信息處理

森林防火視頻監控系統帶有信息處理功能，當監測、識別到火情時可自動獲取火源的地理坐標，記錄火情時間及其他數據，將這些數據存儲到歷史火災數據庫，通過進一步數據分析，繪制出歷史火災的空間分布圖，可為后續林火視頻監控點的選擇提供科學的依據和參考［9］。

2.2智能識別

煙火智能防火視頻監控系統可24h連續獲取各監控點的狀況，并通過系統的智能圖像處理系統和林火識別系統發現火情，當自動報警系統顯示火警信號時消防監控室即向消防指揮中心發出報警信息，及時展開撲救指揮工作［10－11］。2.3國家衛星熱點信息集成森林防火視頻監控系統能夠集成國家衛星熱點管理系統，獲取國內森林防火的熱點數據，并將這些數據接入到防護應急指揮系統中，對其進行實時追蹤和查詢。

3我國森林防火視頻監控技術存在的問題及對策

3.1存在問題

目前，我國森林防火視頻監控技術在實際應用中還存在如下一些問題:①森林防火視頻監控系統前期建設及后期維護需要大量的資金投入，而且我國一些林區位置偏僻，山路陡峭崎嶇，有些還處于未開發狀態，在這種林區環境下建設森林防火視頻監控系統需花費更多的人力、物力;②在復雜天氣情況下，信號傳輸不穩定，林火識別容易出現誤報現象［12］;③視頻監控點的選址主要是通過管理者的經驗進行確定，容易出現重復監測或監測盲區的問題;④由于缺乏足夠的資金支持，森林防火視頻監控產品的質量水平差距較大，而且產品質量的評價與鑒定也因缺少相應的技術標準支持而無法進行。森林防火視頻監控產品的規范性、統一性、標準性將為我國各級森林防火監測工作的互通帶來便利。

3.2解決措施

在充分保證視頻監測效果的前提下，增大監控設備的半徑將減少系統建設所需的費用，對于地理位置偏僻的山區，瞭望塔之間的距離較遠，鋪設線路投資金額大，可采用無線傳輸的方式［13］。對影響信號傳輸的地形因素、天氣因素和火源等，可通過野外調查和系統技術相結合的方法進行驗證，以提高火情的識別精度。采用地理信息系統的空間分析方法、數學建模方法和計算機技術，科學地選擇適用于大多數研究區域的視頻監控點，減少技術人員的野外勘查工作［14］。針對市場上的森林防火視頻監控產品質量差距大的問題，2016年6月1日，首次頒布實施了《森林防火視頻監控系統技術規范》，此規范由國家林業局制定，填補了該領域行業標準規范的空白，并綜合考慮了當前的產品水平［15］。標準的出臺實現了我國森林防火視頻監控產品的規范化，確保了省級、市級、縣級之間森林防火監測工作的互通。不久的將來，隨著視頻監控技術水平的提高、行業發展水平的提升，技術規范也會隨發展形勢的變化進行修訂，逐步完善。

4森林防火視頻監控技術指標

4.1有效識別時間

早期撲救可使火災消滅在初期階段，避免由火勢蔓延而導致的火災加重。為第一時間發現火源，森林防火視頻監控的有效識別時間為小于30min，目前市場上的火情監控產品已經能夠達到這個標準，有的產品可在20min內完成火情識別的工作。

4.2火情識別率

及時發現火情并準確定位，對早期撲救具有重要意義，可減少因火災蔓延造成的森林破壞和人員傷亡。火災初期火焰較少不容易發現，但煙霧卻很明顯，因此，現代森林防火視頻監控系統大多采用煙氣識別報警系統，由于智能識別技術水平的原因有時可能造成火情漏報，一般要求系統的漏報率不得高于1‰，萬公頃日誤報次數不大于3次。

4.3定位精度

森林防火視頻監控系統發現火情的位置與實際位置的差距越小意味著系統的定位精度越高，準確的火災位置信息能幫助撲救人員迅速到達火場展開早期撲救，有助于指揮人員制定合理的火災撲救方案。定位精度的大小與監控產品的加工水平、系統安裝精密程度以及軟件誤差緊密相關，考慮到實際應用效果、設備生產水平、實施難度等，要求定位精度小于100m。

4.4可見光和紅外融合應用

目前，視頻監控的鏡頭多采用可見光與非制冷紅外融合的方式，通過火焰和煙霧在圖像上表現出來的特征來識別火災，充分發揮可見光與紅外各自的特點。可見光在白天視線較好，對煙的識別精度高，能夠第一時間發現火災，但晚上對火的識別能力大大減弱，采用紅外鏡頭則可有效地識別夜間林火。采用可見光和紅外融合的方式可實現對煙火全天候的交叉確認識別，提高森林防火監測與預警能力［16］。

4.5前端監控設備防護安全

森林防火監控視頻大多安裝在林區內，在較惡劣的自然環境(雨、雪)或溫差較大的室外條件下工作，需要高標準的防護等級阻止灰塵和雨水的侵蝕，前端監控設備整體防護等級要求為IP66，攝像機的防護罩等級需達到IP67，以保證設備的正常運轉。

4.6識別算法

前置前端設備采用嵌入式識別算法，根據攝像頭拍攝到的視頻圖像，對煙和火焰的顏色、特征、運動形態進行預處理，可極大地提升火災的識別能力。小規模和生產技術水平不高的廠家難以完成這種設計，目前行業內只有極少數廠家可應用這項技術。以上這幾項技術指標是森林防火視頻監控系統的支撐要素，是實現火災高效識別、精準定位的關鍵技術。高質量的前端設備以及高清晰度的成像系統是整個視頻監控系統的載體，是識別火災的基礎，識別算法的置入不僅可提高火點定位的精度，保障有效的識別時間，而且還可以在早期發現火情。因此，在進行防火監控視頻系統設計及購買生產廠家生產的監控設備產品時應綜合考慮這些關鍵因素。

5小結

森林防火視頻監控系統實現了全天候24h監控及火情自動報警，在林火預防、監測方面應用前景廣闊。行業標準的制訂促進了森林防火視頻監控技術的標準化，規范了市場競爭秩序，促進了科技成果的應用。隨著高清視頻傳輸、圖像識別處理等新技術的引入，我國森林防火視頻監控技術的發展必將邁上一個新臺階［17］。

參考文獻:

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［17］舒立福．權威解讀《森林防火視頻監控系統技術規范》［N］．中國綠色時報，2016－06－03.

作者：劉柯珍1；舒立福1；于澤蛟2；陳春廣2；王靈祥2；趙晨晨2 單位：1.中國林業科學研究院森林生態環境與保護研究所，2.浙江省航空護林管理站