森林火灾预警监控中心的制作方法
【专利摘要】本发明公开了森林火灾预警监控中心，包括底层监控中心、设在监控点的远程监控系统和微型气象站,所述底层监控中心设置有视频控制服务器、视频解码器、底层报警服务器、报警器、GIS服务器、GPS接收机、视频矩阵服务器、电视显示墙、气象服务器、底层网络交换机，远程监控系统和微型气象站均通过有线或无线网络连接底层网络交换机，底层网络交换机连接视频控制服务器和气象服务器，视频控制服务器连接视频解码器、底层报警服务器和视频矩阵服务器，底层报警服务器连接GIS服务器，GIS服务器连接GPS接收机，报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连，视频矩阵服务器连接电视显示墙。它具有效率高、决策科学、防灾减灾响应能力强等特点。
【专利说明】森林火灾预警监控中心
【技术领域】
[0001]本发明涉及安防【技术领域】，特别涉及一种森林火灾监控系统，更具体说是森林火灾预警监控中心。
【背景技术】
[0002]森林具有空气净化、固土保水、维持生态平衡、提供生产资源的作用。近年来，我国沙尘暴频发，荒漠化不断加剧，这与森林遭到破坏有着密切的联系。每年，全球会发生一定数量的森林火灾。森林火灾具有突发性、不确定性、短时间造成巨大毁坏的特点，大面积的森林火灾，往往是由不明显的隐火引发的。
[0003]最初，人类采用建瞭望塔，用人工瞭望的方式预警森林火灾，这种方式，只能发现较大的林火；后来，对高森林火险等级的林区，采用空中巡航预警，空中巡航成本昂贵，加上巡航受气候、昼夜等因素影响较大，不能7X24小时担当监测任务，由于空中巡航距地表的距离远，也同样很难发现隐火或者小火；目前，我国一些大的林区已普遍采用卫星监测，但卫星远离地球表面和火情发生区域，其对温度的分辨率通常只在1000平米左右，很难发现有可能引发森林大火的隐火和小火；
近年来，我国许多林区安装了的视频监测系统，用来弥补人工嘹望、空中巡航、卫星监测等手段在林火预警中的不足。这种系统，根据林区的地理特点，将林区分割成不同的监控区域，在每个监控区域的部分高点，设置监控点，通常一个点，可以监控9万亩左右的森林范围。
[0004]这种系统包括设在监控点的远程视频监控系统和设在林区地理中心位置的监控中心，远程视频监控系统将拍摄到的林区的视频图像数据通过网络传输给监控中心，监控中心通过大屏幕实时监看林区各个点的森林情况。这种监控中心存在以下缺陷:
1.这种森林火灾预警监控中心的火警信息单一，通常只有林区实时的火警视频图像信息，没有林区涉及湿度、温度、风向的气象信息，只有林区的纸质地图，没有电子地图，没有这些数据无法制作林区最重要的火警等级分布图，不仅对林火预警不利，还对林火扑救工作不利。
[0005]2.这种森林火灾预警监控中心的火警点定位能力弱，这种监控中心，不具备不具备视频和地图联动的功能，无法及时、有效地对火警点进行准确定位，也无法准确知道火警点的地理条件，火灾发生后，不能提供更快捷、高效的救火通道。
[0006]3.这种森林火灾预警监控中心作业联动性差，通常在森林防火监控体系有多个这种的监控中心和多个林火防护部门，这些平级或上、下级监控中心之间是通过电话联系的，各个功能部门各自为政，在森林火灾预防和扑救方面，协同作业能力差，主要靠传统的配合模式来进行。
[0007]4.这种森林火灾预警监控中心作业监控点扩展能力弱，这种监控中心，采用视频解码卡输出到电视显示墙，由于受到电脑主机插槽和解码卡端口数量的限制，当监控点达到一定数量后，要再增加新的监控点非常困难，即使通过增加新主机的数量来实现扩容，却又带来整个系统无形中分成了几块，不便于同一管理与操作。
【发明内容】
[0008]为了克服现有技术在森林防火监控时，监控中心的作业方式人工成分占比高，火警分析能力弱，防火各部门联动性低，监控中心业务扩展能力低的技术缺陷，本发明提供森林火灾预警监控中心。
[0009]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
森林火灾预警监控中心，包括底层监控中心、设在监控点的远程监控系统和微型气象站，所述底层监控中心设置有视频控制服务器、视频解码器、底层报警服务器、报警器、GIS服务器、GPS接收机、视频矩阵服务器、电视显示墙、气象服务器、底层网络交换机，所述远程监控系统和微型气象站均通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器和气象服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器和视频矩阵服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接GPS接收机，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连，所述视频矩阵服务器连接电视显示墙。
[0010]本系统投入应用时，通过视频控制服务器将远程监控系统和微型气象站的设备调整到最佳的工作位置，然后启动所有相关设备进入工作状态，远程监控系统采集到的林区视频图像数据和微型气象站采集到的林区气象数据，通过有线或无线网络和底层监控中心的底层网络交换机，分别传给视频控制服务器和气象服务器。气象服务器对传来的气象数据进行处理，获取温度、湿度、气压、风向、风速等气象数据；视频控制服务器通过视频解码器对视频数据进行解压显示，当有触发条件触发录像或者人工手动选择录像时，视频控制服务器就会把对应的录像视频流保存到服务器的硬盘中，视频控制服务器还将将视频数据转发给视频矩阵服务器，视频矩阵服务器将以上信号输出到电视显示墙上，利于观察各个监控点，同时将解压的视频数据信息发给底层报警服务器，底层报警服务器对视频数据进行分析处理，判断是否有着火点，一旦确定有火情，就会通过报警器发出报警信号，提醒监控中心的工作人员，同时通过视频控制服务器向发现火情的远程监控发出停止转动的命令，当值班人员确定火情后，底层报警信息服务器就会把相应的着火点信息发给GIS服务器，GIS服务器收到底层报警服务器发出的信息后，GPS接收机进入工作状态，就会在电子地图上以醒目的符号或标识标注着火点的位置，提供出从附近的护林点到起火点的最佳路线，同时综合气象服务器的气象数据、底层报警服务器的林相数据、GIS服务器基础地理数据在视频控制服务器上生成火险指数图，划分火险等级，并生成火险等级图。
[0011]采用网络作为视频数据的传输通道，有网络的地方就可以设置监控点，可以轻松拓宽监控区域，让监控中心获得更偏远林区的火警数据；采用视频控制服务器作为总的控制平台，有利于监控中心各部门协同作业，提高作业质量；采用底层报警服务器专门分析火警视频图像数据，有利于提高监控中心火警识别的专业能力，结合GPS接收机和GIS服务器协同工作产生的基础地理数据，气象服务器提供的气象数据，可以制定最好的森林防火方案，出现火警后的森林灭火方案，提高决策的专业性、科学性、准确性；采用视频矩阵和电视显示墙来实时监控，视频矩阵可设置多个摄像机组及摄像机巡视组，可同时任意组合、切换调用任何一个监视器上的任何一个画面或任何一个摄像机组及巡视组，便于统一管理多台电视墙显示设备。
[0012]为了利于采集到的视频图像数据通过网络传递，同时更利于在林区环境工作，作为优选，所述远程监控系统包括红外网络摄像机、全向云台、视频编码器，所述红外网络摄像机安装在全向云台上，所述红外网络摄像机连接视频编码器，所述红外网络摄像机通过有线和无线网络连接底层网络交换机。
[0013]以上是对监控中心在监控点获取火警视频数据能力的进一步改进。采用视频编码器，可以及时、高效将采集到的视频图像数据进行编码，以便实时传输到远端的监控中心；采用红外网络摄像机，可以全天候，7X24小时对林区进行监控，采用全向云台可对监控点周围的林区进行360度，无死角监控。
[0014]为了提高报警服务器数据吞吐量，及时、有效地处理多个非制冷红外探测器终端的视频图像数据，作为优先，所述报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
[0015]以上是对监控中心火警视频数据处理能力进一步改进。采用图像数据处理卡来处理视频图像数据，和软件相比，数据吞吐量极大，计算机处理能力强，处理速度快，丰富的外设接口和高度的可编程性，具有较强的自学习、自调整、自适应能力；采用图像处理数据处理卡连接GIS服务器，可以实现报警信号的快速传递，及时确定火警点，掌握火警点的地理条件。
[0016]为了利于报警信息及时、快速传送到监控点和相关林火防护部门，作为优选，所述底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在报警服务器上。
[0017]以上是对监控中心报警效率和可靠性的进一步改进。采用GSM调制解调器，可以更好地适应林区的通信条件，同时将报警信息快速传送到各个林火防护部门以及上级监控中心。GSM调制解调器比其他的通信方式限制小，传送速度快。
[0018]为了便于视频控制服务器管理、控制、操作监控点和监控中心的设备，作为优选，所述底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
[0019]以上是对底层监控中心设备管理控制能力的进一步改进。网络键盘，支持网络接口、485接口、RS232接口、无线遥控控制方式。网络键盘，可通过有线或无线网络，直接调整每个监控点的视频编码器和红外网络摄像机的工作状态，以及红外网络摄像机镜头的工作姿态，从而轻松实现摄像机监控视场的调整，发现火警时，将摄像机快速定位到火警点；通过RS-485通讯方式连接全向云台，通过键盘上的摇杆可以轻松控制云台，配合红外网络摄像机调整视场和角度；通过RS-232通讯方式连接视频解码器和视频矩阵，实现对多路解码器输出的矩阵切换控制，从而将各个监控点的异常信息快速反映到电视显示墙上，方便监控、分析火警点，指挥和调度林火扑救工作。出现报警后，自动地切换视频输入到视频输出，实现报警联动。
[0020]为了方便快捷地将监控点传回的异常视频信息存储、管理，以便于回放、查询、研究林火预警，同时具有很强的扩展能力，作为优选，所述底层监控中心还包括集中存储服务器、磁盘阵列，所述磁盘阵列连接集中存储服务器，所述集中存储服务器连接视频控制服务器。
[0021]以上是对底层监控中心数据存储能力、数据分析研究能力的进一步改进。采用磁盘阵列，磁盘阵列具有很强的扩展性，可以很好地解决监控点增多、图像清晰度提高，画面尺寸增加带来的视频数据量几何级数的增加，同时磁盘阵列较强的容错能力，保证了视频数据的安全性；采用所述磁盘阵列连接集中存储服务器，有利于分类管理视频数据，方便数据的回放、查询、和研究；采用所述集中存储服务器连接视频控制服务器，有利于及时存储、更新视频资料和备份关键数据，后续还要和报警服务器、GIS服务器等的其他业务的数据进行整合，以利于今后能更科学、更有效、更快捷的对森林火灾进行预警和扑救。
[0022]为了确保监控中心和林火防护部门的工作人员，能通过办公电脑快捷、有效获得相关林火预警的信息，作为优选，所述底层监控中心还包括有流媒体服务器、WEB服务器，所述流媒体服务器和WEB服务器均连接底层网络交换机。
[0023]以上是对监控中心和相关部门工作人员火警信息获得能力的进一步改进。采用在底层监控中心配置流媒体服务器和WEB服务器，相关工作人员，就可通过办公电脑直接访问流媒体服务器和WEB服务器，及时获得相关火警信息，提高了林火防灾部门的协同作战能力，这种方式，不占用监控系统的带宽资源。
[0024]为了更好地利用现有网络资源，下级监控部门向上层监控部门共享监控，实现各级森林防火行政中心和功能单位联动，作为优选，所述森林火灾预警监控中心还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述的级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述的中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
[0025]以上是对整个涉及森林防火的监控中心的预警联动、协同作战能力的进一步改进。采用级联服务器，能使森林防火涉及的所有监控中心，实现多个上下级中心无缝级联、平级中心之间互相访问；采用级联将各级监控中心联网联动，会在不增加现有网络负载的情况下，实现各级行政中心和功能单位，协同处理森林防火作业，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。
[0026]为了提高各级监控中心的响应能力，提升各级森林防火部门联动作业水平，作为优选，所述森林火灾预警监控中心还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述的顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
[0027]以上是对监控中心报警服务器报警能力的进一步改进。采用各个监控中心设置互相联动的报警服务器，可以实现各级行政中心和功能单位，在第一时间准确掌握火警信息，协同处理森林防火作业，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。
[0028]为了确保顶层监控中心、中间层监控中心、底层监控中心之间有效共享火警信息，提高协同作战的能力，作为优先，所述底层监控中心还包括接入服务器、路由器，所述接入服务器分别连接底层网络交换机和路由器。
[0029]以上是对各层监控中心之间协同作战能力的进一步改进。采用接入服务器，有利于合理利用公网资源，在各层监控中心之间建立快捷、方便、安全、内部的虚拟专用网络，这种网络更利于不同地域的森林防灾部门协同作战。
[0030]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
由于采用网络作为视频数据的传输通道，有网络的地方就可以设置监控点，极大提高了监控中心的监控范围；又由于采用红外网络摄像机、全向云台、视频编码器作为远程监控相关设备，可以对林区进行全天候、全角度、全时空监控，提高了监控中心在监控点获取火警视频数据能力；又由于采用具有自学习、自调整、自适应能力图像数据处理卡来处理视频图像数据，控中心火警视频数据处理能力得到很大的提高，加上GIS服务器和GPS接收机能实时提供最新的基础地理数据，还加上气象服务器提供的气象数据，可以对各种森林火警提供专业、科学、准确、高效的应对方案，极大地提高了监控中心的决策水平和响应能力；再由于在现有网络的基础上将各个相关监控中心级联起来，联网联动，提高了整个森林火灾预警监控中心的协同作业能力；更由于监控中心的扩展能力强、功能化、模块化布足，可以根据业务需要快捷方便地进行调整，极大提高了监控中心的运作能力。它最终实现决策科学、防灾减灾响应能力强、资源应用效率高地进行森林防火预警。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的结构示意图。
[0032]图2为本发明多层监控中心级联示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。
[0034]实施例一:
如图1所示，本发明，包括底层监控中心、设在监控点的远程监控系统和微型气象站，所述的底层监控中心设置有视频控制服务器、视频解码器、底层报警服务器、报警器、GIS服务器、GPS接收机、视频矩阵服务器、电视显示墙、气象服务器、底层网络交换机，所述远程监控系统和微型气象站均通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器和气象服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器和视频矩阵服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接GPS接收机，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连，所述视频矩阵服务器连接电视显示墙。
[0035]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0036]实施例二:
为了提高监控中心在监控点获取火警视频数据能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，本实施例的远程监控系统包括红外网络摄像机、全向云台、视频编码器，所述红外网络摄像机安装在全向云台上，所述红外网络摄像机连接视频编码器，所述红外网络摄像机通过有线和无线网络连接底层网络交换机。
[0037]实施例三:
为了提高监控中心火警视频数据处理能力，本实施例在实施例一?二的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
[0038]本实施例组件的具体数据为:图像数据处理卡的数量为I个，采用Matrox的芯片，支持16路视频输入。
[0039]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0040]实施例四: 为了提高监控中心报警效率和可靠性，本实施例在实施例一?三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在报警服务器上。
[0041]本实施例组件的具体数据为:GSM调制解调器数量为I台，采用高通的MDM9625芯片。
[0042]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0043]实施例五:
为了提高底层监控中心设备管理控制能力，本实施例在实施例一?四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
[0044]实施例六:
为了提高底层监控中心数据存储能力、数据分析研究能力，本实施例在实施例一?五的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括集中存储服务器、磁盘阵列，所述磁盘阵列连接集中存储服务器，所述集中存储服务器连接视频控制服务器。
[0045]实施例七:
为了提高监控中心和相关部门工作人员火警信息获得能力，本实施例在实施例一?六的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括有流媒体服务器、WEB服务器，所述流媒体服务器和WEB服务器均连接底层网络交换机。
[0046]实施例八:
为了提高整个涉及森林防火的监控中心的预警联动、协同作战能力的，本实施例在实施例一?三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图2所示，本实施例的森林火灾预警监控中心还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述的级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述的中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
[0047]实施例九:
为了提高监控中心报警服务器报警能力，本实施例在实施例八的基础上做出了以下改进，如图2所示，本实施例的森林火灾预警监控中心还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述的顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
[0048]实施例十:
为了提高各层监控中心之间协同作战能力本实施例在实施例一?九的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括接入服务器、路由器，所述接入服务器分别连接底层网络交换机和路由器。
[0049]如上所述便可实现该发明。
【权利要求】
1.森林火灾预警监控中心，包括底层监控中心、设在监控点的远程监控系统和微型气象站，其特征在于:所述的底层监控中心设置有视频控制服务器、视频解码器、底层报警服务器、报警器、GIS服务器、GPS接收机、视频矩阵服务器、电视显示墙、气象服务器、底层网络交换机，所述远程监控系统和微型气象站均通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器和气象服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器和视频矩阵服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接GPS接收机，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连，所述视频矩阵服务器连接电视显示墙。
2.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述远程监控系统包括红外网络摄像机、全向云台、视频编码器，所述红外网络摄像机安装在全向云台上，所述红外网络摄像机连接视频编码器，所述红外网络摄像机通过有线和无线网络连接底层网络交换机。
3.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
4.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在底层报警服务器上。
5.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
6.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层监控中心还包括集中存储服务器、磁盘阵列，所述磁盘阵列连接集中存储服务器，所述集中存储服务器连接视频控制服务器。
7.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层监控中心还包括有流媒体服务器、WEB服务器，所述流媒体服务器和WEB服务器均连接底层网络交换机。
8.根据权力要求I?7中任意一项所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述森林火灾预警监控中心还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述的级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述的中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
9.根据权力要求8中所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述森林火灾预警监控中心还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述的顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
10.根据权力要求I所述的森林火灾预警监控中心，其特征在于:所述底层监控中心还包括接入服务器、路由器，所述接入服务器分别连接底层网络交换机和路由器。
【文档编号】G08B17/12GK103617691SQ201310555804
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】殷刚 申请人:成都市晶林电子技术有限公司