案例展示

深圳市微浩微浩科技有限公司4G DTU应用在森林防火的现场摄像头图片，各种传感器，电池板等设备的数据采集，无线传输

一、概述：
森林火灾以成为全球性的问题，防火成为重中之重。随着我国退耕还林政策的实施，造林事业的不断发展，林地面积、林业蓄积量逐年增加，防火工作是首要任务。森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生，就必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，决策是否得当，重要原因都取决于对林火行为的发现是否及时。为此国内外都在为预防、减少和控制森林火灾而努力。针对我国森林面积覆盖的实际情况，由于林区地形条件很复杂，不适用通常的有线传输模式。目前，基于无线网络技术的远程无线监控系统，已广泛应用于森林防火监控领域。
二、系统技术方案：
森林防火无线视频监控系统是一个森林防火数字化、网络化远程无线监控工程，它以森林现场图像采集为中心，以远程通信网为传输平台，将光电转换技术、数字图像处理技术、微波无线/光缆有线传输技术、通信网络技术、计算机软件技术等高新技术综合应用于森林防火监测和森林资源管理中，能够全天候、全方位、远距离地以高清晰度图像方式监控大范围的森林目标，把大面积的森林场景通过图像方式实时传输到防火监控中心，实现防火人员在室内对野外的远距离集中监控；而且，该系统在监控森林防火灾的同时，还可以对森林资源、森林病虫害及野生动物实施监控，甚至可以用于植被保护和树木监护，通过图像记录发现非法伐木者，录像资料可以作为处罚依据。因此，远程图像监控系统在森林保护工作中的应用前景将十分广阔。
该系统除主要用于森林防火、防护外，还广范应用于边防监视、油田、水利保护、风景区、旅游区、自然保护区监控及洪涝、干旱、虫害等自然灾害的提供发现和预防。 该系统具有明显的社会、生态效益，其在监控自然资源，保护生态环境和生态平衡方面将发挥极大的作用，是一项造福子孙后代的有益工程。 在管理方面，它实现了远距离、免维护、自动即时监控。
在实现这一功能的过程中，避免了以往监控设施出现的由于架设线路装置及人员巡查对自然环境造成的损害，特别是弥补了“卫星监控、航空拍照、人工巡视”等方式的诸多不足。在使用效果方面它可以做到全天 24 小时全方位、多角度、多内容实时监控，及时、准确地反馈信息，即为领导决策提供了第一手有价值的参考资料，又为林业工作者提供了大量的数据资料，对减少森林经济损失将起到重大作用。因此，该项目是一项实用、高效、低投入、高产出的利国利民项目，为应用高科技手段监控森林火灾开辟了一条新路，其使用将大大提升我国林业的管理水平，提高我国保护生态环境的能力，为我国林业的持续发展奠定牢固的管理平台。

1.视频监控方案
如上图所示，在林区关键位置设置IP高清网络摄像头进行图像采集，同时将采集的传感数字信号通过室外LTE无线路由设备CPE（Customer Premises Equipment）上传到4G基站，再由基站通过无线方式传回监控指挥中心。小范围林区（景区）覆盖，4G无线网络的中心可以设置在林区监控范围最高点，各监控点分别通过室外CPE和监控中心实现连接。监控中心将各林区监控图像和数据通过该平台传输到监控中心大屏，可以通过PC机进行监控，也可通过液晶电视墙或大屏进行集中监控；大规模覆盖可以通过微波进行4G基站之间的互连，实现大范围的监控。

2.防火通讯方案
方案利用其先天的高速数据优势，具有大容量的实时高清视频集群调度功能。
系统可以随时向护林人员发送文字、图片、视频等信息，起到通知、指令下达、行动指引等作用；监控指挥中心可以选择呼叫某个护林人员，进行双向的高清720p音视频通信，进行现场情况了解、指令下达、行动的指挥等；监控指挥中心可以选择某些护林人员或者全部护林人员进行统一的高清音视频通信，进行统一的行动指挥、指令下达；护林人员具有GPS 定位功能，其位置可以实时显示在地图上，指挥人员可以随时看到护林人员的位置，可以实时确定其行进路线，进行实时指挥。因此现场图像采集，图片功能的重要性是不可分割

3.防火应急应用方案

若突发火灾，火灾现场的通信保障工作将显得尤为重要。

4.徒步应急方案
当应急通信车无法驶入，只能徒步进入时可以按照下面推荐方案，用于灭火应急通信。


通过该机动平台可以快速部署高清宽带，实现指挥、调度重要操作过程，实现实时图像能及时分发到现场的决策人手上，远程用户能分享到指挥控制中心处各种相关信息，使决策过程便捷化、可使化，更加科学。


系统设计关键点
     在林区复杂环境下实现实时监控，系统要考虑具备以下特点：
     1 、环境导致监控范围大。监控点的选择，首先摄像机应安装在森林制高点，要求视野广、无障碍、监控角度大，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 、全天候监控。监控点要全天候工作，这就需要选择摄像机时应选用红外敏感型彩色转黑白摄像机；镜头应选用日夜两用型镜头，并且 3KM 外能看清人物活动；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 、传输链路是系统中最关键的环节。 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的方式，因此最理想的方式就是无线传输。无线传输方式以施工简便，成本低，一次性投入等优势，无疑成为监控系统传输链路的首选。图像实时传输、清晰，传输频率可选，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，可采用架设中继（图像 / 数据）系统。
     4、 森林防火涉及的范围广，距离远。各个需要监控的林区与监控管理中心距离较远，分布较为分散。通常采用 2.4G 与 5.8G 产品混合组网模式。对于分布密集的远端点采用 5.8G 点对多点组网模式；对于个别距离较远的远端点可以采用 2.4G 产品组网。
     5、 前端设备的供电。在森林防火监控系统中，能够给前端设备提供稳定的电源是非常重要的。所以我们在选择监控点的时候，要尽量考虑选择有固定电源的地方，但大家会考虑到有电源的监控点距离中心很远，这时就体现出远距离传输的无线设备优势。如果无法找到合适的有源点，那么只能采用太阳能供电方式。
        在采用太阳能供电方式时，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。
     6、 避雷接地要安全可靠。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由环境决定的并影响到的实际避雷效果，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，且不可行。
     7、为及时发现火警，前端需要有烟感等感应器以及报警联动设备。此时，需要注意：
         （1）将感应器与报警联动设备正确与视频编码器的 485 线连接。
         （2）设置 485 地址。
         （3）前端和后端的控制协议必须保持一致。
8、中心实时监控前端设备工作状态。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。
     9、后端监控指挥控制系统通常是以多客户端方式查看图像。在无线链路带宽足够的前提下，所有图像应采用组播方式传输，以便节约无线链路带宽，保证无线链路的稳定性。此时，监控中心的交换机必须具备组播转发控制功能，防止广播风暴发生。
无线传输链路的要求
     在选择微波产品时，要满足能够在恶劣复杂的森林环境下建立可靠高效的链路，从而保证整个系统的性能，那么必须要考虑以下因素：
满足室外型产品。
支持远距离和点对多点大规模组网传输，提供足够高的链路带宽，同时支持带宽分配。
支持视频组播包的转发控制。
无线传输的高稳定性和可靠性。
安装简便、具有强大的管理功能、维护成本低