18智慧森林项目解决方案
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智慧森林项目解决方案
目 录
第1章 项目概述 1
1.1 项目背景 1
1.1.1 破坏森林生态系统的因素 2
1.1.2发生森林火灾的起因、特点及危害 2
1.1.3我省采取的森林防火措施 2
1.2 项目建设的必要性 3
1.3 发展现状和主要问题 4
1.3.1发展现状和信息化建设现状 4
1.3.2技术选型对比 5
1.4 建设条件 6
1.4.1技术条件 6
1.4.2政策条件 6
1.4.3自然地理条件 7
1.4.4自然资源条件 7
1.5 建设依据 7
第2章 需求分析 9
2.1 前端需求分析 9
2.2 传输网络需求分析 9
2.3 后端管理需求分析 10
第3章 总体设计 11
3.1 总体目标及意义 11
3.2 设计原则 12
3.3 项目运行管理模式设计 13
3.4 平台整体架构 13
3.5 平台的定位 14
第4章 建设内容 15
4.1 总体架构 15
4.2 前端系统 15
4.2.1 视频采集系统 17
4.2.2 智能烟火识别系统 19
4.2.3 供电系统 20
4.2.4 防盗报警系统 20
4.2.5 气象监测系统 21
4.2.6 GPS监测系统 22
4.2.7 基站控制系统 22
4.2.8 防雷接地系统 23
4.2.9 铁塔基建系统 24
4.3 传输网络 26
4.3.1 采用有线+无线的方式 26
4.3.2 配置建议 27
4.3.3 传输网络路由 29
4.4 后端管理 29
4.4.1 联网监控管理平台 29
4.4.2 GIS管理平台 32
4.4.3 远程会商系统 32
4.4.4 网络安全系统 33
4.4.5 主机与存储系统 34
4.4.6 监控中心建设 34
4.4.7 机房环境建设 35
第5章 投资估算和资金来源 36
5.1 估算依据 36
5.2 资金来源 36
5.3 分期建设 36
第6章 效益评价 38
6.1 经济效益评价 38
6.2 生态效益评价 38
6.3 社会效益评价 38
项目概述
项目背景
森林资源是林地及其所生长的森林有机体的总称，以林木资源为主，还包括林下植物、野生动物、土壤微生物等资源。森林资源是地球上最重要的资源之一，是生物多样化的基础，是人类赖以生存必备可少的资源之一。
我国现阶段的森林火灾防范大多数采取的措施是宣传教育、由森林防火指挥部安排护林员或其它人员对重点时段、重点区域野外火源进行人工巡查和管理、日常工作防范以护林员进入林区巡护为主、建立灭火扑救队等措施。根据大多数地方的实际情况分析，有限的护林员面对大范围的林区资源进行巡护时，很难做到较大范围的巡查覆盖，而且大多数林区的道路条件不好，到达每个w枰XXXXX呀铣さ氖奔洌蘼凼茄膊楦哺欠段XXXXX故鞘毙远疾荒苈阆纸锥稳找嬖龀さ牧智嗽被疃募嗷ぱ膊樾枰?
基于这些存在的问题进行分析，有效的手段是能够对林区的资源进行大范围、大视野的全天候24小时实时监测，能够对林某某的明火或者烟雾自动报警，并且能够将火点的位置定位，通过这种方式可以解决因人工护林造成的森林防火不足的情况。
有效的解决手段是利用视频监控技术结合智能化的烟火识别技术，对数公里范围内的森林资源进行监测的一种方式，通过智能化的森林防火预警手段，不仅可以实时监看和记录森林资源的情况，同时由于采用了智能化的监测机制，可以通过智能化设备自动完成对森林资源的火灾监测和报警，辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测，由传统的人工监测转变为由机器自动监测的智能化科技手段，一旦遇到火灾自动报警，及时通知相关的工作人员的一种先进合理的预警机制，采用这种预警机制可以为现阶段森林防火预警提供一种非常有效的解决方法。
1.1.1 破坏森林生态系统的因素
火灾是森林的大敌，森林火灾是当今世界发生面广、危害性大、时效性强、处置救助极难的自然灾害。森林火灾不仅对生态环境、自然景观和野生动植物造成巨大危害，而且严重危及人民生命财产安全，严重干扰社会稳定和经济建设。 毁林开荒，非法砍伐也是导致森林蓄积量下降的因素之一。
1.1.2发生森林火灾的起因、特点及危害
引起我省森林火灾的原因主要有人为火和天然火两种。人为火源主要是由于人们在林区生产生活用火不慎而造成的。据统计，我省的森林火灾，人为火源造成的占总火源的98％左右。我省森林火灾的特点是：引发火灾的原因多，突发性强；起火初期不易察觉，一旦燃起，火势凶猛，蔓延速度快；波及面广，区域性大，受灾面积广；受自然条件和气象因素影响大，不易控制，难以扑灭，造成相当大的经济损失和森林生态系统的严重破坏。2012春3-5月份，全省平均降水量比常年偏少，其中XX、XX、XX、XX、XX市降水量比常年偏少一至三成，大部分地区气温偏高，大风、沙尘天气较常年偏多，春旱已成定局，森林火险等级将长期处于高位，防火形势异常严峻。
1.1.3我省采取的森林防火措施
xx省的森林防火工作,按照“预防为主，积极消灭”的防火工作方针，坚决贯彻执行“隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山”的十六字方针以及《森林法》、《森林防火条例》、《xx省森林防火规定》等法律法规、方针政策，加强森林防火综合防治体系建设，把森林防火各项制度和措施落到实处，有效地控制了森林火灾的发生,保护了森林资源和人民生命财产的安全，维护了全省社会政治稳定和自然生态平衡。主要采取了如下措施:
1、领导重视
省委、省政府始终把森林防火工作摆上重要议要日程，多次下发森林防火通告、戒严令。每年及时调整森林防火指挥部成员。坚定地不移地实行森林防火行政领导负责制。将森林防火基地设施建设纳入十二五发展规划。安排森防专项资金，纳入财政预决算。并多次亲自到火灾现场组织指挥，亲自参加节庆期间森防值班，亲自参加生物防火林带营造。
2、宣传深入
每年进入“春防”、“秋防”时期，全省普遍开展声势浩大的宣传月活动。每年出动宣传车、电视讲话、发放戒严令、建设永久性大型宣传碑全民防火意识明显增强。
3、严管火源
建立了野外火源管理制度：防火期野外用火审批制度；入山作业交纳押金制度；适时发布森林防火戒严令；发放火险隐患整改通知；进入重点防火单位，入山检查制度。
4、舍得投入
至2017年，xx省将在重点林区建设79个森林火险监测站、16个因子采集站、42个视频监测点，逐步构建完善的森林防火预警监测网络每年都按预案逐级进行培训和演练，采取多种措施，大力改造易燃林分提高林分生物多样性，降低森林燃烧性能，并积极筹资，着手组建林火信息网络和林火管理决策支持系统，不断提高森林防火科技含量。
项目建设的必要性
尽管近几年来xx省森林防火工作虽然做了大量的工作，但从总体上看还处于预防上死看死守，扑救上人海战术，指挥上凭老经验，手段上原始落后的初级水平，森林防火工作中一些深层次矛盾尚未得到根本性解决，特别是在改革开放和建立社会主义市场经济的新形势下，森林防火工作面临很多新情况和新问题，任务越来越重，要求越来越高。当前我省森林防火工作面临的形势依然十分严峻。一是林业地位日趋重要，森林防火工作任务越来越重。特别是随着国家六大生态工程的实施，我省的造林绿化速度加快，质量提高，有林地面积特别是易着火的中幼林面积逐年增加，森林防火任务越来越重。二是气候条件变化异常，对森林防火工作十分不利。我省入夏以来雨水较少长期干旱气温将较常年偏高，冷暖变化幅度较大，高火险天气将会集中出现森林火险等级居高不下，对森林防火工作十分不利，增加了发生森林火灾的机率。三是林内可燃物增多，发生森林大火的危险性越来越大。近年来，我省实施封山育林、公益林保护等重点林业工程项目效果显著，且大部分林区多年没有发生大的森林火灾，林内枯枝落叶杂草等易燃物越积越多。随时都有发生森林大火的危险，且极易酿成大的火灾，一旦起火，难于扑救。四是林区社情林情复杂，火源管理的难度越来越大。①进入林区人员增多。随着林区开发特别是生态旅游的兴起，进入林区旅游渡假的人员大量增加，这些人员活动分散，防火意识差，野外火源管理难度很大。②人为故意纵火的隐患加大。随着打击破坏森林资源和野生动植物资源违法犯罪活动等措施的全面落实，一些不法分子产生报复心理，存在故意纵火的隐患。③一些地方，***抬头，上坟烧纸、烧香、燃放鞭炮屡禁不止，增加了森林火灾的隐患。④社会不稳定因素增多。随着我国加入WTO和经济、政治体制改革的不断深入，各种社会利益的再调整，一些人心理不平衡，有可能报复社会。四是基础设施落后，控制扑救森林火灾的能力依然没有得到明显改变。我省多数地方的森林防火基础设施装备严重不足，现有的设施设备年久失修，难以满足防扑火的需要。因此，加强森林防火工作，建立xx省林火统一监测指挥中心是保护国家和人民生命财产安全，加快林业发展的需要，是维护林区长治久安，保护社会稳定的需要，是改善生态环境，促进经济可持续发展的需要，功在当代，利在千秋。
发展现状和主要问题
1.3.1发展现状和信息化建设现状
1、国外森林防火技术
如德国的FIRE-WATCH森林火灾自动预警系统、美国的护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻及加拿大的卫星巡回监测系统等，技术虽然可靠，但需要借助高空卫星，且施工太复杂；有的技术方案基础实施投资太大，多达几十万美元，投入成本过高，这些难以满足我国森林资源监测的实际需要。
2、国内采用的监测方法
（1）地面巡护
地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。
（2）w嗖?
了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；了望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。
（3）航空巡护
航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，固定飞行费用2000元/小时，成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。
（4）卫星遥感
卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。
1.3.2技术选型对比
森林火灾危害大，扑灭困难，于是在火灾还在萌芽状态立即扑灭它就显得尤为重要。森林火灾因为常常处在深山老林某某，不易发现，故而发现火灾对于早扑灭火灾具有重要意义。 1、兴建w? 国内存在的比较落后的监测方式。 了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，优点是覆盖面较大 。不足是无生活条件的偏远林区不能设了望台，观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白。
2、建立视频监控系统 国内主流的监控方式。 这是传统监控的简单延伸，将采集视频图像通过微波汇总，由人工完成集中监视；人工监视易造成肉眼疲劳 ，监控中心的视频线路较多易造成漏报。 3、建立智能预警系统 这是森林防火的发展方向，实现森林防火的智能化，信息化。 利用无缝融合智能图像识别技术、GIS技术、GPS定位技术、大型网络监控技术等高新科技，利用多项专利技术，结合林业管理的专业知识和林业防火的经验，建立林业防火智能监测预警及应急指挥系统，从而实现林区视频的自动监控、烟火准确识别、火点精确定位、火情蔓延趋势推演、扑救指挥的辅助决策、灾后评估等多方面功能，建立森林防火的完整业务链，并针对性地解决用户的各种个性化需求。
建设条件
1.4.1技术条件
随着国际国内林业信息化的快速普及和发展，信息技术和产品的可获得性、使用的便利性大大增强，性价比不断提高，为我省林业信息化发展创造了有利条件。另一方面，经过近几年的不断努力，全省森林防火形势趋于明显好转，重特大火灾得到有效遏制，但形势依然严峻，事故可控性不强，迫切需要通过信息技术手段加强对事故的预防和提高火灾处置能力。
1.4.2政策条件
在党中央、国务院、省委、省政府的正确领导下，以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，认真落实科学发展观，国民经济和社会发展取得了很大的成就，各项社会事业取得新进步，人民生活环境质量进一步提升。
林业部门在历届省委、省政府的正确领导下，在全省人民和林业系统干部职工的努力下，全省林业建设取得了巨大成就，并且随着以生态风景林、森林公园和自然保护区、湿地及沿海防护林、绿色通道为主的林业生态建设进程的推进，城市林业建设进入了快速发展阶段。
1.4.3自然地理条件
1、地理位置
xx省环绕首都XX，地处东经113°27′～119°50′、北纬36°05′～42°40′之间。全省总面积18.88万平方公里，高原、山地、丘陵、盆地、平原等地貌类型齐全。
2、地形地势
xx省地处中纬度沿海与内陆交接地带，地势西北高、东南低，从西北向东南呈半环状逐级下降，依次为坝高.上原、XX和太行山地、xx平原三大地貌单元。坝高.上原是xx省的重要林区，也是xx省皮毛、肉食、禽蛋等畜产品的主产区。
1.4.4自然资源条件
1、自然气候条件
xx省属温带大陆性季风气候。大部分地区四季分明。年XX时数 2500-3100 小时；年无霜期 120-200 天；年均降水量 524.4 毫米；月平均气温在 3 ℃ 以下 , 七月平均气温 18 ℃ 至 27 ℃ ，四季分明。
2、土地资源
全省土地面积187693平方公里，其中：山地70194平方公里，占37.40%；高原24343平方公里，占12.97%；丘陵9068平方公里，占4.83%；平原57223平方公里，占30.49%；盆地22709平方公里，占12.10%；湖泊洼淀4156平方公里，占2.21%。
建设依据
本设计严格按照中国国家相关标准进行，主要遵循以下标准：
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）
《中国人民共和国公共安全法》
《视频安防监测系统技术要求》（GA/T367-01）
《报警图像信号有线传输装置》（GB/T6677-96）
《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-94）
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《安全技术防范产品管理办法》国家技术监督局 公安部令第12号
《电气装置安装工程施工及验收规范》（BGJ232.90.92）
《无线局域网标准》(IEEE802.11)
《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94)
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB5025-2001)
《中华人民共和国森林法》
《中华人民共和国环境保护法》
《森林防火条例》
《森林重点火险区综合治理工程项目建设标准》
《森林资源非空间数据》(DF01-1110)
《林业数字矢量基础地理数据标准》(DF01-1311)
《林业政策法规数据标准》(DF01-1410)
《林业文献资料数据标准》(DF01-1430)
《中华人民共和国森林法》
需求分析
根据全省“智慧森林”项目的规划，以及林区结合实际情况，需要在全省的重点林区、景区、重点防火单位及珍稀动物区部署智能化森林防火监控点，采用无线网络方式将视频监控图像及信号传回监控中心，监控中心采用联网监控管理平台管理，需要采用大屏显示前端监控视频图像等信息。
智能化的森林防火监控系统是由前端基站、智能烟火识别处理器、传输网络、后端联网监控管理平台构成，根据森林防火智能监控的系统特点结合我省“智慧森林”项目需求进行部署的监控点具体分析如下：
前端需求分析
前端基站对于森林防火智能监控系统是非常重要的，是实现林区视频采集、烟火智能识别、GIS定位等森林防火中非常重要功能的设备站点。由于前端基站位于野外林某某，四周一般都有较高的灌木林，综合林区的地形地势条件森林防火智能监控需要考虑监控半径范围、野外供电、烟火智能识别，根据地势地形结合智能监控的特点需要进行基站选址，根据四周灌木林的高度以及所需监控的范围选择修建铁塔的高度，根据气候条件考虑设备是否需要保温措施等；在无人值守的环境需要考虑基站自身的防盗问题，以及野外环境必须要考虑的防雷接地，铁塔基站等问题。
传输网络需求分析
传输网络是构建森林防火智能远程监控系统重要组成部分，前端基站的监控视频图像、双向控制信号、报警信息、火点定位等重要信息都需要通过网络传回到监控中心，与普通监控不同，森林防火智能监控一般距离监控中心都较远，需要采用有线光缆或者无线网络才能够实现远距离传输。由于智能化的森林防火监控系统现在及未来需要通过传输网络承载更多的视频、图像、数据、语音等信息，所以传输网络需要采用基于IP技术的数字化网络。
传输网络选择有线光缆还是无线网络，需要根据实际情况决定，对于距离前端基站较近或者已有光缆的采用光缆，如果距离较远时需要考虑采用无线网络，无线网络根据工作频段划分有多种形式，350～850MHz频段专用于移动环境的无线微波网络系统，2.4G和5.8G用于民用无需申请的无线数字网络，10-13G专用于广电标准的无线微波网络，以及包括移动、电信的3G网络等，根据森林防火智能监控系统的特点以及无线网络的性价比综合分析，建议优先考虑采用性价比最高的5.8G无线数字网络，这是因为专用频段的无线网络设备价格昂贵，性价比低，而且与智能化监控系统兼容和匹配不好，5.8G无线网络相对于移动、电信的3G网络来说，3G网络的带宽目前还无法满足视频监控实时传输的需要。而采用5.8G无线网络，不仅费用低而且传输带宽高，不仅可以满足现有的需要，而且也可以满足未来多种应用的需要。
后端管理需求分析
后端联网管理监控管理平台是森林防火智能监控系统重要的智能化监控存储、管理、控制、监视、展示、自动报警、火点自动定位及展示等综合功能需求。通过后端联网监控管理平台需要实现对前端基站监控视频图像的保存，以及需要通过大屏幕电视墙在指挥中心展示，需要通过联网监控管理平台实现远程操作和控制前端基站的重型数字云台等设备进行大范围、大视野的监控；需要通过网络实现与上、下级单位联网实现统一的联网智能监控管理系统。本系统可与现有的自动化办公系统和应急指挥系统相衔接，可在指挥中心随时获取全省的各级火灾情况及野生动物及非法采伐的信息动态，并通过指挥中心与各级部门进行决策会商和实施应急救援指挥 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 林区的试点建设，前端通过有线光缆+无线微波等方式进行图像、语音及数据传输。
2、项目推广期
遵循一期工程建设标准开展全省所辖地市、县区的森林防火智能预警系统的建设，包括传输网络、监控中心及前端设备的建设。
3、防火监控覆盖期
在一期工程和二期工程建设的基础上实现覆盖xx全省林区的森林防火智能预警系统的建设。
效益评价
经济效益评价
xx省森林防火项目的建设将使xx省森林火灾的预防、预报水平及扑救手段再上一个新台阶，对火情能够做到早发现、早扑救，既降低森林火灾引起的森林资源和其它野生动植物资源的损失，又降低森林火灾的扑救费用。
生态效益评价
该项目的实施可以增强预防和控制森林火灾的能力，对维持森林生态系统的平衡，保护生态环境，保持生物多样性，使森林充分发挥水土保持，调节气候，防风固沙，防治污染，美化环境等生态作用有着极其重要的作用
社会效益评价
xx省森林防火项目建设工程顺利实施，不仅能大大减轻森林火灾的危害程度，更好地保护森林资源和人民生命财产的安全。同时，随着森林火灾的有效控制，生态环境的改善和森林资源的增加，必将带动林业二、三产业的迅猛发展，从而进一步促进经济繁荣和社会进步。
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