本站小編為你精心準(zhǔn)備了機(jī)載衛(wèi)星通信森林預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：根據(jù)森林消防預(yù)警預(yù)報(bào)的實(shí)際需要，提出了一種機(jī)載衛(wèi)星通信森林消防預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并對(duì)機(jī)載平臺(tái)及機(jī)載光電吊艙、通信網(wǎng)絡(luò)、音視頻傳輸、存儲(chǔ)和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)冗M(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以運(yùn)-12運(yùn)輸機(jī)作為機(jī)載平臺(tái)，利用機(jī)載光電吊艙對(duì)林區(qū)進(jìn)行可見光和紅外巡查，采集的信息經(jīng)衛(wèi)星通信和地面網(wǎng)傳至指揮中心，并在GIS地圖上顯示飛行軌跡和可疑火點(diǎn)，極大地提高了森林監(jiān)護(hù)工作效率和快速反應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：森林防火預(yù)警；衛(wèi)星通信；機(jī)載吊艙；GIS地圖

森林是一種重要的自然資源，具有涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)節(jié)氣候、降低噪音等作用，但是森林卻面臨著各種各樣的災(zāi)害，其中森林火災(zāi)給森林帶來(lái)的災(zāi)害位于亂砍濫伐、病害蟲害等所有森林災(zāi)害之首，因此，森林火災(zāi)的預(yù)警預(yù)報(bào)就顯得尤為重要。隨著森林火災(zāi)預(yù)警預(yù)報(bào)的技術(shù)不斷完善，航空護(hù)林在森林防火中所起的作用越來(lái)越大，以其機(jī)動(dòng)靈活性和“發(fā)現(xiàn)早、行動(dòng)快、滅在小”的優(yōu)勢(shì)，已成為森林火災(zāi)預(yù)警預(yù)報(bào)中不可替代的手段[1-3]。孫麗崢[4]提出了利用機(jī)載無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速移動(dòng)中實(shí)時(shí)高質(zhì)量圖像，但是傳輸距離只有40公里，傳輸距離有限。本文以運(yùn)-12運(yùn)輸機(jī)為載體，在飛機(jī)上安裝動(dòng)中通天線、機(jī)載光電吊艙、音視頻傳輸?shù)仍O(shè)備，利用“中星6A”衛(wèi)星提供傳輸鏈路，在運(yùn)-12巡航范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)森林可見光圖像、紅外圖像等信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和回傳，并在后端GIS地圖軟件上對(duì)飛行軌跡、可疑火源標(biāo)注，制作火場(chǎng)態(tài)勢(shì)圖，既可以將采集到的火場(chǎng)信息進(jìn)行存檔，建立防火信息庫(kù)，又可以供林業(yè)相關(guān)人員察看和研判。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)原則

1.可靠性：通信鏈路采用可靠的衛(wèi)星通信，衛(wèi)星通信具有覆蓋廣、受天氣和地形影響較小等優(yōu)點(diǎn)，確保國(guó)內(nèi)所有林區(qū)均可覆蓋到。

2.全天時(shí)性：選用機(jī)載光電吊艙對(duì)森林區(qū)域進(jìn)行可見光觀察和紅外視頻探測(cè)，可在白天或夜晚、晴天或霧霾等條件下全天時(shí)的進(jìn)行觀測(cè)。

3.靈活性：機(jī)載動(dòng)中通天線和地面站“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”傳輸，借助于移動(dòng)、聯(lián)通等地面網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)，建立VPN通道，可以靈活的將采集的視頻信息傳至指定地點(diǎn)。

4.實(shí)時(shí)性：可見光圖像、紅外圖像等信息實(shí)時(shí)回傳，同時(shí)飛行軌跡和可疑火源在GIS地圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

5.可擴(kuò)展性：在滿足當(dāng)前功能需求的基礎(chǔ)上，預(yù)留接口，便于后期提升系統(tǒng)的整體性能。

（二）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)

（一）提出的設(shè)計(jì)原則。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由機(jī)載發(fā)射部分、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)傳輸部分和地面接收部分組成，其中機(jī)載發(fā)射部分主要由動(dòng)中通天線、BUC、LNB、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器、機(jī)載光電吊艙、視頻會(huì)議終端、路由器、供電模塊等組成；衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)主要包括“中星6A”及相應(yīng)Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器；地面接收部分主要包括衛(wèi)星地面站、VPN、顯示及調(diào)度平臺(tái)。

（二）分系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.機(jī)載平臺(tái)及機(jī)載光電吊艙系統(tǒng)的機(jī)載設(shè)備搭載于運(yùn)-12運(yùn)輸機(jī)，其航程可達(dá)1000多公里，滿足大多數(shù)林區(qū)的巡航要求。機(jī)載光電吊艙安裝于機(jī)翼下側(cè)，對(duì)林區(qū)進(jìn)行可見光觀察和紅外探測(cè)，觀察員在機(jī)上通過(guò)操作平臺(tái)對(duì)吊艙進(jìn)行操作，完成對(duì)巡護(hù)區(qū)域火情的搜索、觀察、定位等功能。

2.通信網(wǎng)絡(luò)為解決林區(qū)面積大、線路長(zhǎng)、環(huán)境復(fù)雜等問(wèn)題，同時(shí)保證音視頻、GPS數(shù)據(jù)等信息及時(shí)穩(wěn)定的傳回指揮中心，系統(tǒng)采用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，主要是采用“中星6A”衛(wèi)星。

3.音視頻傳輸及存儲(chǔ)系統(tǒng)配置麥克風(fēng)，分別接入機(jī)載和指揮中心視頻會(huì)議終端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)指揮中心和機(jī)載操作員的實(shí)時(shí)雙向?qū)χv。經(jīng)機(jī)載光電吊艙采集的視頻信息，一路由硬盤錄像機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，用于后期對(duì)重點(diǎn)視頻信息的編輯與處理，繪制態(tài)勢(shì)圖并存入信息庫(kù)；另一路經(jīng)視頻會(huì)議終端進(jìn)行編碼，并通過(guò)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)傳至地面站。

4.VPNVPN技術(shù)是指在公共網(wǎng)絡(luò)中建立專用網(wǎng)絡(luò)，是“線路中的線路”，數(shù)據(jù)通過(guò)安全的“加密通道”在公共網(wǎng)絡(luò)中傳播，具有良好的保密性和抗干擾性。機(jī)載平臺(tái)的音視頻及數(shù)據(jù)信息傳送至地面站后，可以借助于公網(wǎng)，建立VPN通道，接到顯示器或者大屏后便可實(shí)時(shí)觀看傳回信息，終端主要接入設(shè)備只需要一臺(tái)具有VPN功能的路由器和視頻會(huì)議終端，部署靈活。

5.GIS平臺(tái)

利用GIS強(qiáng)大的地圖顯示、分析查詢、導(dǎo)航等功能，結(jié)合衛(wèi)星通信和GPS等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)位置信息的采集、巡查和林區(qū)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將火情信息與地理信息相結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路下傳到地面終端，同時(shí)對(duì)采集到的火場(chǎng)信息進(jìn)行存檔，建立防火信息庫(kù)，提供森林防火的預(yù)警預(yù)報(bào)、輔助決策、信息等功能。

（三）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

如圖3為巡查過(guò)程中所采集的可見光和紅外圖像。

三、結(jié)語(yǔ)

本文圍繞森林消防的預(yù)警預(yù)報(bào)，結(jié)合機(jī)載平臺(tái)、光電吊艙、衛(wèi)星通信、音視頻傳輸和GIS地圖等設(shè)備或模塊，構(gòu)建了機(jī)載衛(wèi)星通信森林預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)前全過(guò)程、全方位、一體化的動(dòng)態(tài)巡查和預(yù)警決策支撐平臺(tái)，為森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、預(yù)報(bào)等提供技術(shù)支撐和實(shí)時(shí)依據(jù)，并為林區(qū)的日常管理提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔣岳新,王新巖.森林防火應(yīng)急多媒體VSAT通信系統(tǒng)的建立與應(yīng)用[J].防火通信，2006,(02):36-38.

[2]張步春,周靖.森林消防大型通信指揮車在森林防火中的應(yīng)用[J].森林撲救,2007,(04):32-33.

[3]蔡志勇,陳麗娜,張景忠,劉凱,李存宇,李丹丹.機(jī)載監(jiān)測(cè)林火圖像無(wú)線傳輸系統(tǒng)的研究[J].林業(yè)科技,2011,(03):38-41.

[4]孫麗崢.淺析機(jī)載無(wú)線圖像傳輸系統(tǒng)在森林航空消防中的作用[J].河南林業(yè)科技,2014,(03):55-57.

作者：梁功權(quán)；張利；段世元；王威 單位：中電科信息產(chǎn)業(yè)有限公司，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所