1.1方案背景
旭安IMC森林防火綜合管理系統以現代地理學、大氣科學、林學、火災科學等為理論基礎，以地理信息系統（GIS）、數字高程圖（ASTERDEM）、全球定位系統（GPS）、空間決策支持系統以及計算機網絡、現代通訊技術等為技術支撐，突破傳統的林火預防和撲救模式，運用系統工程的理論方法，融專家經驗、現代信息技術、科學計算于一體，對森林防火信息管理，林火監測、火險預報、火行為預測、撲火方案輔助決策、林火損失評估等工作具有很大的幫助。系統的設計思路主要體現以下幾個方面：
1. 強化森林防撲火信息的綜合管理
提高森林防撲火信息綜合管理能力的目的，是使林業部門在森林火災到來之前和出現之后能夠做到信息來源暢通、信息處理及時、應急反應敏捷。具體地可分為以下幾種情況：
（1）在非防火期做好以下工作：
信息日常管理：包括信息發布、文獻管理、報表管理、值班調度、熱點分布、信息查詢、態勢信息、信息專遞和報表統計等。
防火設施規劃：主要是對觀測點的位置進行優化，保證其監測網的監視覆蓋區最大。
火險知識訓練：通過本系統培訓各級管理人員判斷火險指標的能力。
林火行為知識訓練：通過在計算機上點“假想火”，模擬各種條件下火蔓延過程，使管理人員了解并掌握林火行為特征。
林火撲救決策訓練：通過向指揮者提供各種圖文資料，使其能針對各種模擬火場制定撲救方案。
（2）在防火期能夠順利完成以下工作：
火險天氣預測預報：為用戶提供火險天氣預報。
火險等級預測預報：進行分地區的火險等級預測預報。
林火監測輔助決策：根據各地區的火險天氣預報和火險等級預報，為各地分別提供各自不同的火災預防措施、火源管理措施、撲火隊伍戰備措施等輔助決策意見。
（3）林火發生時能夠完成以下工作：
林火行為預測。林火一旦發生，系統可迅速向決策者提供預測的火蔓延速度、火場擴展趨勢、火線強度等重要的火行為特征參量值。
視頻實時監測。通過視頻監控技術對林火的自動定位，為林火的預警、接警提供快速準確實時的依據。
林火撲救輔助決策。系統針對不同火情幫助指揮者制定決策方案，包括確定撲救方式、撲救力量配置和撲救隊伍行軍路線等。
2. 提高森林防撲火機制和手段的智能化和自動化程度
本系統從管理模型、管理方法、管理軟件到人機界面，全面提高森林防火機制和手段的智能化和自動化程度。具體如下：
（1）管理模型：不局限于運籌學的數學模型，而且引入人工智能的知識模型。由系統的總控模塊把多種模型進行集成，完成不同的管理任務。
（2）管理方法：系統擬實現的預測、規劃、優化、決策等功能，都建立在科學的理論模型基礎上，在地理信息系統和計算機仿真平臺上完成。
（3）多庫協同：管理軟件不僅使用數據庫、模型庫、知識庫，還引入圖形庫、圖像庫、文字庫等多媒體文檔庫，由庫管理子系統對它們進行協調管理。這種多庫協同的方式便于儲存、管理、查詢、維護多模式的林火信息和模型，為智能管理提供靈活高效的支持環境。
（4）人機界面：系統應建立多種智能導航界面，為管理人員和計算機通信提供友好直觀的接口。當用戶選取某一菜單或執行某一功能時，智能向導將一步步提示用戶進行下一步操作，給出輸入參數的含義和取值范圍等等。當用戶熟悉軟件后，也可把智能向導選項關閉以加快速度。
（5）地理信息系統基礎平臺：除完成基礎的和常規的地理信息采集、信息存儲與管理、信息處理與分析、信息顯示和輸出等任務外，還應為各應用子系統提供模型接口和數據接口，并能夠完成以下特殊功能：
矢量、柵格和TIN等多種數據格式之間的相互轉換；
多源、多類數據的融合與匹配；
進行三維分析，生成和顯示火險區地面的3D圖，計算了望臺監測覆蓋區等；
進行網絡分析，優化撲救隊伍調度路線；
用2D和3D方式顯示林火預測和決策結果，如林火蔓延趨勢、撲救隊伍行軍路線等；
3. 提高范圍內森林防撲火行動的整體協調性、聯動機制和反應速度
在多區域同時出現森林火災時，應采用GIS管理平臺技術，以一個總中心、多個分中心、分級監視與信息反饋、統一指揮調度的方式對全局的森林防撲火行動進行整體協調，保持相互之間的聯動，以此提高全局范圍內森林防撲火行動的整體反應速度。為此，本系統按照控制中心與各區、片分中心，控制中心與普通用戶，以及控制中心與現場救災人員之間的關系機制不同，劃分為三種不同的體系結構：
（1）控制中心與分中心之間的客戶/服務器體系結構
（2）信息中心與普通用戶之間的瀏覽器/服務器體系結構
（3）移動用戶的單機運行模式
1.2系統概述
森林是世界的主要碳庫，對于維持全球氣候與環境的穩定性起著關鍵作用；而森林大火則會燒毀大量林木，帶來包括加劇碳排放和全球暖化等嚴重的環境問題，以及導致生命及財產損失。國家林業局數據顯示，中國每年大約有2%的森林因火災而遭受嚴重破壞，林火災具有突發性、災害發生的隨機性、短時間內可造成巨大損失的特點。因此迅速發現和撲滅林火，就成為了森林防火的重中之重。
傳統視頻監控的現狀
無論是傳統的第一代模擬視頻監控系統，還是第二代、第三代部分或完全數字化網絡化的視頻監控系統，都具有一些固有的局限性：由于人類自身的弱點，易導致漏報。
一般在很多情況下，人類并非一個可以完全信賴的觀察者，他們在觀察實時的視頻流或觀察錄像回放的時候，由于監控人員個體條件的不同以及自身生理上的弱點，經常無法察覺到安全威脅，從而可能導致漏報現象的發生。
各個監控點不能每時每刻都處于監控
除了一些規模較小的視頻監控應用之外，很少有視頻監控系統會按照1∶1的比例為監控攝像機配置監視器。因此，對于機場、港灣等大型的視頻監控系統，各個監控點并非每時每刻都處于監控當中。
報警發生后對錄像數據進行分析通常是安全人員必須要做的工作之一，而誤報和漏報現象則進一步加劇了對數據分析的需求。安全人員經常被要求找出與報警事件相關的錄像資料，找到肇事者、確定事故責任或評估該事件的安全威脅。 由于傳統視頻監控系統缺乏智能因素，錄像數據無法被有效地分類存儲，最多只能打上時間標簽，因此數據分析工作變得極其耗時，并且很難獲得全面的信息，而經常發生的誤報現象使無用數據進一步增加，從而給數據分析工作帶來更大的難度。
響應時間長
對于安全威脅的響應速度關系到一個安全系統的整體性能。傳統的視頻監控系統通常都由安全工作人員對安全威脅作出響應和處理，這對于處理一般性的、實時響應要求較低的安全威脅來說已經足夠。 但是很多情況下，在威脅發生時，需要安全系統的多個功能 部分，甚至多個安全相關的部門在最短的時間內協調配合，共同處理危機。這時候，監控系統的響應速度將直接關系到用戶的人身或財產的損失情況。
我們認為森林火災難以完全避免，因此保護林木的最佳方法，便是縮短火災偵察的時間，防止火勢蔓延及失控。因此我們本著保護國家山林及天然資源的使命，建設智能森林火險綜合管理系統，并根據不同林業的需求提供度身訂造及針對性的解決方案。
「智能森林火險綜合管理系統」是偵察森林火災技術的突破。現時常用的偵察火災方法大多依靠森林內瞭望臺當值人員及游客的報告，但這樣既非自動化，亦太依賴個人的判斷力。另外亦有機構使用紅外線人造衛星影像系統，但這方法只能反映已擴散蔓延的森林大火，卻難以偵測小規模的山火。而且要為紅外線圖片進行分析亦不容易，機構最少要用一至兩小時，才能偵測到火災位置。我們設計的「智能森林火險綜合管理系統」，正是要跨越這些限制。
視頻監控是最直觀最有效的方式，從最開始的人員巡邏到現在的攝像機監控都是想通過視覺畫面來直接監控，但是由于人眼容易疲勞和其他畫面太多等因素導致視頻監控不能發揮應有的效果，更多的成為了事后的查詢記錄，雖然也能幫助解決一些問題，但是我們更多的希望是防止非正常事件的發生，把他們消滅在萌芽之中。要做到這些，就要解決用人眼監控的弱點，我們將提供智能視頻分析技術，通過機器眼+機器腦來防范，真正做到24小時有效監控。
系統建設方案
1.1監控模擬布點
根據前期摸查和調研，發現森林火險事件多發生在東西面的兩個部位，而東西兩組團范圍廣闊，最遠距離達90公里，監控難度較大。結合規劃任務與過往實際災害數據，森林防火體系現計劃分別于1區、2區、3區、4區建設10個森林防火視頻監控點，具體分布區域見下表：
1.2模擬覆蓋效果圖
根據軟件技術的地形模擬功能，對某市進行模擬選點（坐標位置）。下列（1）（2）兩張模擬覆蓋圖更真實的體現到實際覆蓋情況，供客戶參考與有針對性的選址。
（1）
（2）
林區的山體情況復雜，實際安裝需按現場調研后協商制定。
1.3系統技術特點及優勢
1.3.1系統技術特點
1.基于遠紅外設備的長距離森林火災分析算法
獨特的森林火災熱成像分析算法，最遠能監測2公里處2米*2米木質火源；能去除車輛等轉瞬即逝的熱源和日間太陽照在山體沒有植披的石層和土層導致的高溫干擾。高火情識別率，低誤報率。
我們的平臺自帶離線GIS系統，并通過DEM高程庫實現了站點周邊全區域的三維建模，客戶可自由編譯路徑、地名與周邊設施。精度為Google地球中國區的9倍。
3.基于DEM庫三維建模實現的單站點精確火情定位
通?；鹎榛蚴录亩ㄎ恍枰?個站點配合完成(類似人類的雙眼定位原理)，我們的系統可由單個站點通過DEM高程庫完成的三維模型實現單站點精確定位，經實測定位精度小于半徑27米，火情精確定位有助于業主方的預防、決策與撲救工作。
4.雙光譜火情分析
系統在紅外熱成像火災算法基礎下利用前端工控機配合長焦成像設備接入我司自有煙感分析軟件，輔助紅外分析軟件觀測山背/山溝火情，同時實現了周邊林業資源觀測、病蟲害觀測與其他的觀測功能。
5.火情所見即所得
出現火情后，用戶可點擊地圖上多個火情標志中的任意一處火點，系統可自動分析鎖定火點，自動調整云臺水平/垂直方位與鏡頭焦距/視場角，使指揮人員能立即觀看現場視頻，做到火情的所見即所得。
6.全景圖與智能屏蔽功能
支持360度全景拼圖，系統可以實現紅外熱像圖的無縫智能拼圖的全景紅外熱像分析功能。獲得前端現場所有環境信息，快速實現全方位的火情決策分析。支持靜態屏蔽功能通過標識監控區域內的已知熱對象，對已知熱源進行屏蔽，最大程度上減少人為誤報，如建筑物/光伏，太陽能板等。
7.系統覆蓋范圍仿真功能
通過準確的高度數據庫與三維模型，我們可在系統的地理信息系統上軟件仿真所有建設站點，模擬站點覆蓋范圍，選取最優站點達到最大的覆蓋范圍，大大減少了勘測成本。
1.3.2系統技術優勢
微小火源識別前提下的大范圍覆蓋——獨有專利的火災熱成像圖像分析算法，單臺終端最遠能監測5公里處2米*2米木質火源。
智能視頻分析——通過雙目可見光和熱成像分析技術，可精確定位火情火災情況。
自動巡檢與主動告警——監控終端支持全范圍自動掃描，指定范圍自動掃描，手動掃描功能。支持火情主動告警功能，包括聲音告警和短信告警。
數據分析——支持基于事件的歷史信息檢索。監控數據、異常數據和報警信息會自動存儲在相對應的設備數據欄目中，可以實現快速準確的調用分析。
終端防盜設計——監控終端主控板內嵌GPS芯片，可支持斷連6小時內識別終端位置。云臺和防風桿采用異形螺絲緊固連接，普通扳手無法打開。防風桿離地3米內無扶手，只能使用梯子攀援。
站點軟件仿真——通過準確的高度數據庫與三維模型，我們可在系統的地理信息系統上軟件仿真所有建設站點的可視范圍，做到系統識別盲區可視化，大大降低了選點與勘測成本
1.3.3系統核心技術及價值
核心技術:
智能視頻監控系統對已知干擾源屏蔽功能和方法
遠紅外智能識別火情算法與自動告警功能
利用二維攝像設備配合三維地圖進行距離測量和三維地理位置標定的實時算法
客戶價值:
識別微小火源的能力：在長距離識別微小火源的能力使客戶能在火情早期迅速作出火情應對判斷；
主動告警的能力：不依賴于肉眼，系統自動識別火情后的第一時間以聲音、短信、push消息等多種方式主動向多個有關人員及部門進行告警；
成本的降低：通過系統對站點仿真、防雷、防盜、告警能力、遠程管理能力、數據分析能力等方面的獨特設計，大大降低方案整個生命周期的安裝、維護運營成本。