林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)
摘 要:本文提出了一種基于CDMA 的林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案,簡要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識(shí),描述了CDMA 無線傳輸應(yīng)用于林業(yè)防火安全的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用,獲得了理想的效果。
關(guān)鍵詞:CDMA;VPDN;林業(yè);防火;安全;遠(yuǎn)程;監(jiān)控;
一、背景介紹
隨著造林事業(yè)的不斷發(fā)展,林地面積、林業(yè)蓄積量逐年增加,防火工作是首要任務(wù)。森林火災(zāi)具有突發(fā)性、災(zāi)害發(fā)生的隨機(jī)性、短時(shí)間內(nèi)能造成巨大損失的特點(diǎn)。因此一旦有火警發(fā)生,就必須以極快的速度采取撲救措施,撲救是否及時(shí),決策是否得當(dāng),重要原因都取決于對林火行為引的發(fā)現(xiàn)是否及時(shí)。為此國內(nèi)外都在為預(yù)防、減少和控制森林火災(zāi)而努力。
二、系統(tǒng)構(gòu)成
林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)由林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)、攝像機(jī)和鏡頭系統(tǒng)、云臺(tái)控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)組成。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的圖像顯示、圖像錄像控制中心,具有遠(yuǎn)程控制功能,向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像。林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心系統(tǒng)還具有向上級林業(yè)局和省林業(yè)廳接口的功能。
為了監(jiān)視系統(tǒng)的簡潔可靠,采用專用的無線網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器。它采用一體化設(shè)計(jì),集成了視頻捕捉、視頻分割、網(wǎng)絡(luò)傳輸及報(bào)警觸發(fā)等功能。無線視頻服務(wù)器通過CDMA模塊實(shí)時(shí)無線發(fā)送視頻圖像。前端采用三可變夜視級攝像機(jī),并配備紅外聚光燈,解決大霧、暴雨等惡劣環(huán)境下的照明問題??刂浦行牟捎脤I(yè)的監(jiān)視軟件,并為應(yīng)用程序提供接口,可以讓應(yīng)用程序調(diào)用、控制遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像。
三、 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
(圖)林業(yè)防火安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖
林業(yè)重要區(qū)域內(nèi)各監(jiān)視點(diǎn)現(xiàn)場布置一臺(tái)攝像機(jī)以及燈光等輔助設(shè)施,通過無線視頻服務(wù)器進(jìn)行視頻采集、編碼、發(fā)送和控制,組成一套監(jiān)視前端系統(tǒng)。監(jiān)控點(diǎn)為固定監(jiān)視前端,采用市電為主電源,1000W UPS作為備份;車載移動(dòng)監(jiān)視前端,采用汽車蓄電池進(jìn)行供電。
各監(jiān)視前端通過CDMA無線信道連接監(jiān)控中心的監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器,由視頻監(jiān)視系統(tǒng)軟件進(jìn)行集中顯示和統(tǒng)一管理。傳輸網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成。
監(jiān)視前端主要由前端無線視頻服務(wù)器、攝像機(jī)(防護(hù)罩、攝像機(jī)、鏡頭)、燈光等設(shè)備組成。主要完成圖像的采集、編碼以及傳輸工作。監(jiān)視前端是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制命令執(zhí)行部分,是整個(gè)系統(tǒng)重要組成部分。其中攝像機(jī)和燈光等設(shè)備位于室外高處,由防護(hù)罩保護(hù);無線視頻服務(wù)器等可以放置在附近的室內(nèi)或其他防護(hù)嚴(yán)密的地點(diǎn),固定不動(dòng),服務(wù)器和攝像機(jī)之間通過控制信號線、視頻信號線連接。選用的前端設(shè)備應(yīng)該滿足下列要求:技術(shù)先進(jìn),功能強(qiáng)大,符合國際標(biāo)準(zhǔn)和未來發(fā)展方向;設(shè)備低功耗,同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定可靠;設(shè)備免操作、免維護(hù);設(shè)備抗惡劣環(huán)境(電磁干擾、惡劣氣候),設(shè)備必須有防雷措施。
四、系統(tǒng)組成
1、無線視頻服務(wù)器
無線視頻服務(wù)器是監(jiān)視系統(tǒng)前端的核心設(shè)備,它將選中的模擬視頻信號編碼壓縮成所需格式的數(shù)字視頻流,通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送。無線視頻服務(wù)器還根據(jù)網(wǎng)絡(luò)接口收到的控制指令,對指定的前端設(shè)備進(jìn)行各種控制。無線視頻服務(wù)器將控制指令編碼后通過CDMA網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)端指定地址的服務(wù)器。
2、攝像機(jī)
攝像機(jī)是獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像的設(shè)備,它以面陣CCD圖像傳感器為核心部件,外加同步信號產(chǎn)生電路、視頻信號處理電路及電源等。
攝像機(jī)有黑白和彩色之分,彩色攝像機(jī)信息豐富,而黑白攝像機(jī)具有高分辨率、低照度等優(yōu)點(diǎn),特別是它可以在紅外光照下成像,而目前已經(jīng)有自動(dòng)轉(zhuǎn)換夜視黑白模式的彩色攝像機(jī),因此本項(xiàng)目所選用的攝像機(jī)應(yīng)該支持彩色(正常)/黑白(夜視)自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。攝像機(jī)都應(yīng)該使用防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù),達(dá)到防水、防塵的目的。
為保證無光及微光情況下工作,系統(tǒng)中每個(gè)攝像機(jī)左右分別配置1套紅外聚光燈,單燈有效照明距離150米左右,視角20度。
3、鏡頭
鏡頭是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的部件,鏡頭與CCD攝像機(jī)配合,可以將遠(yuǎn)距離的目標(biāo)成像在攝像機(jī)的CCD靶面上。一般在監(jiān)控系統(tǒng)中提到的攝像機(jī)均為CCD 裸機(jī)(自帶鏡頭或自帶鏡頭及云臺(tái)的一體機(jī)除外),因此在實(shí)際應(yīng)用中,還需要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境的現(xiàn)場情況及用戶要求來選擇一個(gè)合適的鏡頭與攝像機(jī)配套。
從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可靠性角度出發(fā),建議采用自帶變焦鏡頭的一體化三可變攝像機(jī),可以兼顧各個(gè)方向、不同遠(yuǎn)近的監(jiān)視目標(biāo)。
4、防護(hù)罩
防護(hù)罩是監(jiān)控端的輔助設(shè)備,用于固定和保護(hù)攝像機(jī)。它們與攝像機(jī)之間一般不需要電氣連接。防護(hù)罩的主要作用是保護(hù)攝像機(jī)不受自然環(huán)境的侵蝕,如雨雪、煙霧等,并在高溫和嚴(yán)寒環(huán)境中自動(dòng)為攝像機(jī)吹風(fēng)降溫或加熱升溫。本項(xiàng)目所用的防護(hù)罩應(yīng)滿足暴雨等惡劣天氣下攝像機(jī)正常工作的需要。
5、后端設(shè)備
局域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng),觀看端在局域網(wǎng)內(nèi),在觀看端的計(jì)算機(jī)上除了安裝接收端軟件外,還需要在局域網(wǎng)的路由器(或類似功能的設(shè)備)上進(jìn)行端口映射,指定接收計(jì)算機(jī)。
監(jiān)控系統(tǒng)的后端控制設(shè)備主要由圖像監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)、監(jiān)控客戶終端及監(jiān)視控制軟件等組成,完成現(xiàn)場圖像接收,用戶登錄管理,優(yōu)先權(quán)的分配,控制信號的協(xié)調(diào),圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控,錄像的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。
遠(yuǎn)程視頻監(jiān)視系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合的統(tǒng)一體。在保證硬件系統(tǒng)物理連通的基礎(chǔ)上,通過軟件實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的功能。遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)軟件可以對各攝像機(jī)傳來的圖像進(jìn)行各種各樣的處理,選擇權(quán)限范圍內(nèi)的攝像機(jī),監(jiān)視4/9/16分割、中畫面或滿屏畫面。
五、總結(jié)
在信息高速發(fā)展的今天,CDMA網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已日趨完善,CDMA無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控設(shè)備與監(jiān)控中心之間通過CDMA網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程圖像傳送和移動(dòng)監(jiān)控的目的;結(jié)合先進(jìn)的CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)80K以上的數(shù)據(jù)傳輸可實(shí)現(xiàn)每秒1-15幀(單卡);解決了被監(jiān)視場景不能固定在一個(gè)位置而無法傳輸?shù)膯栴},在學(xué)校、幼兒園、社區(qū)、煤礦安全生產(chǎn)、在建施工現(xiàn)場、交通安全、高速公路等等項(xiàng)目上可推廣應(yīng)用。
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