红外热成像森林防火产品解决方案

第1部分  北京索斯克夜视系统简介

随着我国安防行业技术的不断发展，夜视已经成为监控领域一项基本功能的代名词，北京索斯克科技为我国第一批研究激光技术在夜视监控领域应用专业的研发与生产型企业，为业内公安部授权的北京市公安局社会安全产品生产办公室审批的唯一一家特种产品生产单位，索斯克通过多年独立研究开发和引进国外技术实现了产品的产业化规模，产品线健全，产品的性能、质量水平均已达到国际上同类产品的先进水平。

由于我国森林覆盖率为13%左右，人均森林占有面积仅为世界平均值的1/6，可谓森林资源极其匮乏，但森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着中国造林事业的不断发展，如何解决森林防火的问题，又成为林业工作的重中之重。森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现，早解决。

针对林业部门的需求以及我国的林业发展事业的现实特点，北京索斯克科技开发有限公司开发出的新一代新型激光夜视系统和红外热成像夜视系统。激光夜视系统利用先进的半导体激光技术、激光红外增透与隔离、图像处理、透雾图像增强等技术，对森林防火的细节实时监控起到了独特的作用。红外热成像夜视系统具有极强的抗恶劣环境功能，无论是在大雾能见度极低的野外，还是在火焰、浓烟和粉尘四起的火灾现场，均能透过这些颗粒物质捕捉清晰的现场图像。

索斯克激光夜视系统夜间图像分辨率高达600TVLINE，红外热成像夜视系统具备内部AGC和DDE功能图像分辨率相当于640×480像素；均具备超强的夜视望远功能。但激光夜视更能体现出细节监控优势，能及时准确地记录各林区状态；而红外热成像夜视系统则在广角状态下的整体监控和森林大火时恶劣环境下识别现场状态极具优势。两类设备结合实用更能体现系统完整性和实用性，为林业管理和日常巡检及设备维护提供重要的参考依据。

目前索斯克全线产品已广泛应用于森林防火、水利、海事、公安、交通、武警、海关等部门在夜间巡逻、侦破、取证、道路执法、保安缉私、辑毒、扫黄反恐等重要领域中，银行、金库、文物、重要物资和仓库的夜间监控、保卫工作中；在与犯罪分子作斗争、反间谍保卫国家安全工作中，该系列夜视产品都是最重要的监控监测手段之一；在其他领域中，凡需要在黑暗的地方工作时，如感光化学工业、海底资源勘察、海上石油钻井平台的监视，远洋捕捞、环保监测等都是最重要的取证工具。

第2部分  森林防火夜视系统设计原则

本设计以国家林业系统工程操作标准作为设计依据，结合现场的具体情况，用最佳产品设计方案体现其实用性和最高性价比，是本方案设计的指导思想，也是本方案设计的基本出发点和追求的目标。本设计主要目的达到最佳的效果和最优的性能价格比。

1. 实用性：系统方案设计应满足林业监控管理工作的实际需要，如：着火点识别、火灾发展状态、林木生长状态、砍伐情况等，在夜间激光夜视的望远功能和镜头的日夜转换功能有效减少人为控制的时间差和降低操作人员工作强度等；除具备以上先进功能外，还有镜头变倍与激光变角联动功能，预置位设置一键返回守望位功能。而红外热成像夜视则能实现恶劣环境大面积大范围搜索异常情况区域。

2. 先进性：必须了解和预见到今后几年的林业事业发展全天候监控方面提出的要求，该系统必须适应科技发展的方向，具有一定的超前性的可扩展性，在发展过程中可以不断扩充，使系统在相当长的时间内与科技发展相适应，具有相当的发展潜力所选择的设备应在系统实施若干年后，亦能保持其功能完善、齐全，不至于落后。

3. 可靠性：系统的可靠性是指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。鉴于本系统的应用性质，其运行可靠性应得到充分保证。系统最重要的就是可靠性，系统一旦瘫痪的后果将是难以想象的，因此系统必须可靠地、能连续地运行，系统设计时在成本接受的条件下，从系统结构、设备选择、产品供应商的技术服务及维修响应能力等各方面均应严格要求，使得故障发生的可能性尽可能少。即便是出现故障时，影响面也要尽可能小。系统具有耐高温、抗寒、散热排风等基本功能，使用的各类电气接线端子、过载、雷电、漏电及断路保护等装置，均符合国家有关电气安全标准要求。且所有使用的技术和设备，必须是已经被证明为“成熟的而且面向工程的”，需要充分考虑施工中可能遇到的各种情况，避免各种不稳定的因素，确保工程质量。

4. 效率性：森林监控系统的应用最终目的是为了林业管理部门监管的安全力度，最大限度地节约人力物力，从而提高监管效率，降低劳动强度。因此该系统的设计应充分体现“科技服务于人”的设计理念，保证系统的有效、高效运作。

5. 规范性：由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中应参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好产品系统的标准化设计与施工。一切应从实际出发，使智能系统具有较高的实用效能。这也是索斯克夜视系统在当今之所以能被广泛应用并发展的关键所在。

6. 易维护性：系统应在设计时充分考虑其易维护性，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。该系统产品应具备体积小、重量轻备用机更换方便，整机外部调试方便无需拆机调试，具备断电保护和断电记忆等功能，以方便日常维护。

第3部分  设计依据

《林业机械.操作者保护结构.实验室试验和性能要求》NF U34-253-2003

《林业机械.防止物体坠落结构.实验室试验与性能标准》NF U34-252-1990

《自行式林业机械.倾翻防护装置.实验室试验和性能要求》NF U34-251-2003

《农业和林业拖拉机和机械.动力输出(PTO)主动轴和防护罩.安全》NF U02-212-2003

《农林业用拖拉机及机械.系列控制和通信数据网.第5部分:网络管理》NF U05-100-5-2001

《林业机械.自行式机械.安全要求》BS EN 14861-2004

公安部《公安计算机信息系统“九五”规划》

公安部《特种行业与产品生产管理规定》

国家技术监督局《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》

国家技术监督局《信息技术设备的安全》

智能建筑设计标准GB/T 50314-2000

建筑物防雷设计规范GB50057-94

系统接地的型式及安全技术要求GB14050-93

安全防范工程程序与要求GA/T75-94

安全防范工程验收规则GA/T308-2001

工业电视系统工程设计规范GBJ 115

工业、企业通信设计规定GBJ42-81

防盗报警器通用技术条件GB12663-90

电工电子产品基本环境试验规程GA2423

建筑装饰工程施工及验收规范JGJ 73-91

建筑装饰工程施工及验收规范（JGJ 73-91）条文说明

室内装饰工程质量规范84

建筑工程质量检验评定标准（摘录）GBJ 301-88

建筑内部装修设计防火规范GB 50222-95

建筑内部装修设计防火规范（GB 50222-95）条文说明等

第4部分  系统整体描述

4.1 系统性能指标

SSK/NW-IR150（白天、夜间为夜视图像）昼夜可视距离为3000米以上。

性能指标表

技术参数表

SSK/NW-IR80（白天、夜间为夜视图像）昼夜可视距离为1500米以上

4.2系统功能概述

红外热成像夜视仪独特功能描述表

第5部分  系统详细介绍

5.1 设备参考图片

红外三波段夜视仪                                                                                                               红外三波段夜视仪

5.2 系统功能

由于大的林区一般面积广阔，而且大多数林区没有电，没有有线通讯设施。因此本监控系统相对于常见的监控系统而言，有以下几点需要特殊考虑：    

需要选择特殊的摄像机，能够保证全天候的对林区进行监控；

各个监控前端的供电问题，需要采用太阳能方式进行供电，本单位所供设备无需逆变转换即可实现交直流电瓶直接供电，更适合森林防火应用场合；

前端和监控中心之间的通讯采用无线通讯方式。

因此该森林防火远程无线监控系统，由林区监控中心、无线传输系统，以及前端监控点构成。

前端监控点，一般设置在林区各消防瞭望塔制高点上，包括红外低照度全天候摄像机、云台控制系统、视频服务器；各监控点通过无线传输系统，将图像传输到监控中心，无线网络基站由无线网桥和天线、馈线系统构成；监控中心通过无线监控系统，不仅可以获得全面的、清晰的、可录制并回放的多画面现场实时图像，而且还可以对前端摄像机焦距和云台运动进行操作和控制，满足对监控画面的各种要求。

通过远程无线监控系统，森林防火管理中心能实时监控林区火情实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的；火灾发生时，该系统能将现场图像实时传回指挥中心，为指挥中心的远程指挥调度提供有力的保障，最大限度地减小火灾造成的损失；该系统能真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为火情的预防、治理提供真实有效的历史资料。

热成像广角大范围成像功能

索斯克夜视系统图像层次清晰，不仅能实现夜视功能，而且强光灯不产生大面积泛白，夜间能够分清各类标杆、人员、车辆等目标的监测功能，实现一机多用。

5.3 森林防火系统特点

森林防火系统主要包括：前端监控部分、无线传输部分、后台指挥调度部分等。

终端部分：包含激光夜视仪或红外热成像夜视仪、全方位云台、网络视频服务器等；信号传输部分包括兼容802.11a标准的电信无线网桥、高增益天线、避雷器、高频馈线。

各野外终端部分监控点设备连接方式：（如下图所示）

分控中心无线基站选用兼容802.11a标准的电信级无线网桥，配合高增益定向天线或扇区天线，汇聚接收其覆盖范围内的各监控点图像；分控中心通过光纤与监控总部网络相连。

各分控中心无线基站的连接方式：（如下图所示）

系统示意图：（如下图所示）

随着长期发展需要可配备车载机载GPS固台、便携式手持GPS和GPS手机，可根据客户需求，加载以下部分或全部功能模块：定位、导航、语音通讯、短信、数据上传、视频传送、车辆控制等功能。依据具体情况，可选择GPRS/EDGE、CDMA或者3G。后台可集成指挥调度部分：人员、车辆和飞机的调度指挥、火场监控、GIS地图、防火设施管理等功能。实现系统的进一步升级改造。

系统拓扑结构图如下：

5.4 系统设计关键

移动监控

配合定点监控系统，可以配备车载防火监控指挥车。其特点是灵活机动，监控面积大，并且随时随地在各分控中心信号覆盖范围内自由切换，实时传输火情图像，甚至跟踪火情蔓延的情况，并将现场火情实时的通过最近的分控中心传输到监控指挥总部。

森林防火监控系统应具备六大特点：监控范围大；全天候监控；无线传输；             太阳能供电（阴雨天最少保证24小时）；避雷接地安全可靠；前端设备工作状态中心监控。

1、监控点的选择，首先摄像机应安装在森林制高点，要求视野宽、无障碍、监控面大，尽量少设监控点，并尽可能使得每个监控点监控覆盖的森林面积最大，如无法回避有死角，可增加监控点。

2、监控点要全天候工作，这就需要选择摄像机时应选用具备夜视功能的昼夜型全天候摄像系统；镜头应选用日夜两用型镜头，并且3KM外能看清移动目标；云台要求选用螺杆传动的室外一体化云台，为了减少远距离图像的抖动，摄像机的安装也要确保牢固稳定。

3、由于森林防火监控自身的特点，传输方式不可能采用有线或光缆。因此应首先考虑无线微波传输方式，无线微波传输方式施工方便，造价低廉，图像实时传输、清晰，传输频率可选L波段、S波段、Ku波段，并且可根据传输距离的远近、现场自然条件的不同，其功率的大小可以按要求配制，在遇障碍物阻挡的情况下，可采用微波中继（图像/数据）系统。在选择无线微波产品时，应首先选择专业的微波生产企业，因为监控前端设备身处深山老林，维护极为不便，作为前端重要设备，长期工作在潮湿高温的环境之中，其自身的稳定与可靠性尤其显得重要，微波产品的生产要求比较特殊，它的生产和调试不仅需要昂贵的调试设备而且更重要的还要有稳定的生产队伍，所以小企业即使勉强生产，也无法保证该产品的质量与售后服务。深圳市兴海电科技有限公司依托军品卫星通讯技术，生产无线微波产品已有十八年历史，一直以技术过硬、性能稳定可靠著称，其性能价格比在行业内也是有口皆碑。

4、太阳能供电系统是森林防火监控系统重点，它的性能优劣将直接决定森林防火监控前端系统的成败。首先，要选择专业的太阳能电源公司的产品，其次，太阳能供电系统最少要保证在阴雨天，能给每一个监控点的前端所有设备提供24小时的电力。太阳能供电系统由太阳电池组件构成的太阳电池方阵、太阳能充电控制装置、逆变器、蓄电池组构成。太阳电池方阵在晴朗的白天把太阳光能转换为电能，给负载供电的同时，也给蓄电池组充电；在无光照时，由蓄电池给负载供电。

5、森林防火监控系统的软肋是前端的避雷与接地，前端设备的避雷与接地直接影响整个工程的安全性和可靠性，忽视了避雷与接地将会给用户带来巨大的损失，避雷原则是所有设备都要安装在避雷针的保护范围之内，接地电阻不大于10欧姆，如工程商没有避雷与接地能力，建议与本地专业的避雷与接地公司合作，避雷与接地的自身特点是环境决定并影响避雷与接地的实际效果，因此脱离了工程所在地的具体情况而设计避雷与接地是纸上谈兵，切不可行。 

6、由于整个监控前端设备地处深山，维护极为不便，所以中心要是能随时掌握前端设备的工作状态，对维护将起到重要的指导分析作用，一方面降低了整个系统维护工作的强度和费用，另一方面也保护了用户和工程商双方的利益。