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林业防火安全监控系统

摘    要:本文提出了一种基于CDMA 的林业防火安全监控系统设计原理和实现方案,简要介绍了CDMA 技术的基本知识,描述了CDMA 无线传输应用于林业防火安全的实现方法。通过实际应用,获得了理想的效果。

关键词:CDMA;VPDN;林业;防火;安全;远程;监控;

一、背景介绍

随着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引的发现是否及时。为此国内外都在为预防、减少和控制森林火灾而努力。   

二、系统构成

林业防火安全监控系统由林区监控管理指挥中心系统、无线传输系统、摄像机和镜头系统、云台控制系统、电源系统组成。林区监控管理指挥中心系统是整个系统的图像显示、图像录像控制中心,具有远程控制功能,向指挥调度人员提供全面的、清晰的、可操作的、可录制、可回放的现场实时图像。林区监控管理指挥中心系统还具有向上级林业局和省林业厅接口的功能。

为了监视系统的简洁可靠,采用专用的无线网络视频服务器。它采用一体化设计,集成了视频捕捉、视频分割、网络传输及报警触发等功能。无线视频服务器通过CDMA模块实时无线发送视频图像。前端采用三可变夜视级摄像机,并配备红外聚光灯,解决大雾、暴雨等恶劣环境下的照明问题。控制中心采用专业的监视软件,并为应用程序提供接口,可以让应用程序调用、控制远程监控图像。

三、 拓扑结构

 

图片关键词 

(图)林业防火安全监控系统示意图


林业重点区域内各监视点现场布置一台摄像机以及灯光等辅助设施,通过无线视频服务器进行视频采集、编码、发送和控制,组成一套监视前端系统。监控点为固定监视前端,采用市电为主电源,1000W UPS作为备份;车载移动监视前端,采用汽车蓄电池进行供电。

各监视前端通过CDMA无线信道连接监控中心的监视系统服务器,由视频监视系统软件进行集中显示和统一管理。传输网络由计算机网络子系统负责完成。

监视前端主要由前端无线视频服务器、摄像机(防护罩、摄像机、镜头)、灯光等设备组成。主要完成图像的采集、编码以及传输工作。监视前端是远程监控系统的数据采集和控制命令执行部分,是整个系统重要组成部分。其中摄像机和灯光等设备位于室外高处,由防护罩保护;无线视频服务器等可以放置在附近的室内或其他防护严密的地点,固定不动,服务器和摄像机之间通过控制信号线、视频信号线连接。选用的前端设备应该满足下列要求:技术先进,功能强大,符合国际标准和未来发展方向;设备低功耗,同时运行稳定可靠;设备免操作、免维护;设备抗恶劣环境(电磁干扰、恶劣气候),设备必须有防雷措施。

四、系统组成

1、无线视频服务器

无线视频服务器是监视系统前端的核心设备,它将选中的模拟视频信号编码压缩成所需格式的数字视频流,通过网络接口发送。无线视频服务器还根据网络接口收到的控制指令,对指定的前端设备进行各种控制。无线视频服务器将控制指令编码后通过CDMA网络传送到远端指定地址的服务器。

2、摄像机

摄像机是获取监视现场图像的设备,它以面阵CCD图像传感器为核心部件,外加同步信号产生电路、视频信号处理电路及电源等。

摄像机有黑白和彩色之分,彩色摄像机信息丰富,而黑白摄像机具有高分辨率、低照度等优点,特别是它可以在红外光照下成像,而目前已经有自动转换夜视黑白模式的彩色摄像机,因此本项目所选用的摄像机应该支持彩色(正常)/黑白(夜视)自动转换功能。摄像机都应该使用防护罩进行保护,达到防水、防尘的目的。

为保证无光及微光情况下工作,系统中每个摄像机左右分别配置1套红外聚光灯,单灯有效照明距离150米左右,视角20度。

3、镜头

镜头是远程监控系统中必不可少的部件,镜头与CCD摄像机配合,可以将远距离的目标成像在摄像机的CCD靶面上。一般在监控系统中提到的摄像机均为CCD 裸机(自带镜头或自带镜头及云台的一体机除外),因此在实际应用中,还需要根据具体应用环境的现场情况及用户要求来选择一个合适的镜头与摄像机配套。

从系统结构的可靠性角度出发,建议采用自带变焦镜头的一体化三可变摄像机,可以兼顾各个方向、不同远近的监视目标。

4、防护罩

防护罩是监控端的辅助设备,用于固定和保护摄像机。它们与摄像机之间一般不需要电气连接。防护罩的主要作用是保护摄像机不受自然环境的侵蚀,如雨雪、烟雾等,并在高温和严寒环境中自动为摄像机吹风降温或加热升温。本项目所用的防护罩应满足暴雨等恶劣天气下摄像机正常工作的需要。

5、后端设备

局域网接入互联网,观看端在局域网内,在观看端的计算机上除了安装接收端软件外,还需要在局域网的路由器(或类似功能的设备)上进行端口映射,指定接收计算机。

监控系统的后端控制设备主要由图像监控系统服务器、图像存储系统、监控客户终端及监视控制软件等组成,完成现场图像接收,用户登录管理,优先权的分配,控制信号的协调,图像的实时监控,录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。

远程视频监视系统是软硬件结合的统一体。在保证硬件系统物理连通的基础上,通过软件实现应有的功能。远程监视系统软件可以对各摄像机传来的图像进行各种各样的处理,选择权限范围内的摄像机,监视4/9/16分割、中画面或满屏画面。

五、总结

在信息高速发展的今天,CDMA网络建设已日趋完善,CDMA无线视频监控系统将监控设备与监控中心之间通过CDMA网络进行数据传送,实现实时的远程图像传送和移动监控的目的;结合先进的CDMA网络实现80K以上的数据传输可实现每秒1-15帧(单卡);解决了被监视场景不能固定在一个位置而无法传输的问题,在学校、幼儿园、社区、煤矿安全生产、在建施工现场、交通安全、高速公路等等项目上可推广应用。


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