烟台市蓬莱区森林防火预警系统建设研究

丁 欣 刘 健 张冬生 邢思林

（1.山东省烟台市蓬莱区自然资源和规划局，山东 烟台 265600；2.山东省烟台市蓬莱区应急管理局，山东 烟台 265600）

森林防火手段日益进步，卫星监测、无人机巡护、智能视频监控、热成像智能识别等人工智能为森林火灾防治提供了助力[1-7]。本文旨在通过研究烟台市蓬莱区森林防火预警系统建设，进一步为改善当地森林防火工作提供借鉴。

1 蓬莱森林防火现状分析

1.1 森林资源现状

根据蓬莱区林地变更数据,全区土地总面积100 399.40 hm2。其中林地面积47 173.37 hm2,森林覆盖率42.33%。林地中:生态公益林地面积11 342.32 hm2,占24.04%；商品林地面积 35 831.05 hm2,占75.96%。

1.2 森林火险等级分析

根据森林火险区划原则和相关森林火险分级研究，采用蓬莱林地变更数据，对各林地小班森林火险指数进行统计，蓬莱火险区面积共43 485 hm2,占国土面积的43.31%，其中:一级火险区2 839 hm2，占火险区总面积的 6.53%；二级火险区6 139 hm2，占火险区总面积的14.12%；三级火险区34 508 hm2，占火险区总面积的79.35%。蓬莱森林火险地域明显,高火险区主要集中在村里集镇南部和西部、艾山林场、大柳行东部以及小门家、大辛店、南王街道交界处等地。中火险区则主要分布于蓬莱西南部、东南部、中部山区。低火险区则主要分布于蓬莱山下的经济林区。

1.3 森林防火设施建设概况

蓬莱区历来都非常重视森林防火工作,全面贯彻“预防为主、防灭结合、高效扑救、安全第一”的方针，按照“打早、打小、打了”的原则，加快森林防火基础设施建设和专业队伍建设。各镇街下大力气，着力强化路网、水网、监测网、阻隔网等重点设施建设，完成防火通道建设520 km，修建围栏隔离网8 km，建设蓄水池212 个、配备串联水泵82 套、水带800 盘；建设执勤卡口244 个。林火瞭望监测系统方面，共调整建设360°高山视频监控45 处、高山瞭望哨36 个，在村里集镇建成电子围栏综合监控中心1 处，配备地面巡护人员341名,巡护线路长度 550 km；配备监测瞭望人员86 名，监测覆盖率重点林区达到95%。

1.4 森林防火监测存在主要问题

近年来,虽然蓬莱加快了森林防火基础设施建设的步伐,但由于受经济、地理、交通等条件限制,森林防火监控监测网络尚处于起步阶段。

1.4.1 预警监测效率较低 蓬莱区的森林预警监测手段目前较多采用人工瞭望台监测、群众报告方式，发现能力有限，人力资源耗费严重。部分位置安装传统视频监控，智能化程度低，准确率低，且受环境影响较大。

1.4.2 监管水平亟待提升 林区进出人员车辆众多，春耕生产、上坟烧纸等林内活动频繁，管理困难，火灾隐患大，事后追溯困难，监管取证手段不足，监管水平亟待提升。

1.4.3 火情响应速度较慢 火情信息上报依靠口头依次传递，中心管理人员消息获取滞后。出现火情后无法快速定位，无法查看现场情况；指挥扑救依靠经验，决策依据不足，分析手段有限，决策难度增加导致防灭火效率低下。

2 系统建设必要性分析

森林防火智能预警系统是以保护森林资源为目的，利用先进的物联网、智能分析等技术手段，对森林火灾实时可视监控、预警预测，及时提供相关信息，森林防灭火指挥部和镇街政府可直观了解和掌握监控区域的火情动态，有效提高森林火灾管控水平[8-10]，较大限度地降低森林火灾损失，提供可视化现场依据，提高森林火灾的预防和处置能力，改变森林火灾防控的被动局面，有利于保护森林资源安全，巩固森林生态建设已经取得的成果，加快林区生态建设步伐[11-13]。

3 系统建设内容概述

3.1 系统设计

森林防火智能监测平台主要由前端感知系统、视频传输网络和森林防火系统平台等组成。

3.1.1 人车管控子系统 人车管控子系统通过在重点区域部署激光球机，对各进山道路、公路重要节点位置进行自动巡视，对闯入的车辆人员进行抓拍识别，对夜晚时间段进山人员进行图像抓拍报警，同时采集人像等数据进行后台比对报警。

3.1.2 林火监测预警子系统 林火监测预警子系统通过部署在关键点位的热成像双目高清摄像机实现，除进行对闯入人员报警外，可同时对区域内进行全天候监测火情隐患，当有火情隐患发生时，通过前端摄像机进行火情识别，火点定位并上传中心进行报警等。

3.1.3 中心平台子系统 中心平台子系统负责接入前端报警设备，实现统一管理、预览回放、报警管理等功能，同时可对前端传回中心的视频、报警记录图片进行存储，并支持对前端人脸数据比对。

3.2 热成像监测云台

热成像监测云台采用一体化设计，热成像采用非制冷氧化钒焦平面探测器，能在远距离对林火进行识别，具有较高的准确性。同时，摄像机还能对火点位置进行准确定位，支持火点探测报警、支持烟雾识别、火点检测，并对检测到的异常情况进行标注。

3.3 空中无人机监测系统

空中无人机检测系统主要包括以下3 个方面：1）巡护林区。由于林区具有地域广、地形地貌多样的特点，利用无人机巡护效率高、视野广、机动性强等特点，尤其是在人、车无法快速覆盖的偏远区域等，可做到快速巡视的目的；2）火情监测。无人机能搭载摄像设备，对已经发生的火情进行态势持续观察，地面人员通过接收无人机传输的实时影像数据可以使灭火指挥部门能够迅速有效地组织部署扑救力量，提高灭火作战效率，降低火灾事件对环境造成的损害；3）辅助救援。无人机可携带多种功能类挂载进行辅助救援和应急指挥，可利用无人机喊话器传递逃生、救援信息，有效提升异常情况下应急指挥效率。

3.4 中心系统化建设

防灭火指挥中心包含控制部分、解码及显示部分、存储部分和平台承载服务器。指挥中心是整个视频监控系统的核心，实现视频图像资源的汇聚，并对视频图像资源进行统一管理和调度。视频综合平台完成视频解码上墙和图像的拼接控制，同时其在硬件层面支撑管理平台，并通过网络键盘进行视频切换和控制，通过高清大屏对高清视频进行精彩展现[14-15]。

3.5 监控点位设计

3.5.1 监控点建设 监控设备包括基座、立杆、摄像机、防雷系统、太阳能板、太阳能专用蓄电池、控制器等以及红外热成像、可见光摄像系统等。

3.5.2 技术指标 热成像机：氧化钒非制冷型探测芯片，最大图像尺寸≥384 mm×28 mm ，热成像视频图像输出分辨率≥706 px×576 px；热成像镜头：焦距75 mm，光圈：F1.0，电子调焦和自动聚焦双模式；高清透雾摄像机镜头：400 万像素，最大分辨率1 920 px×1 080 px，支持光学透雾、自动聚焦、逆光补偿功能；数码云台：最大承载 30 kg；水平角度360°。

3.5.3 林区位置 十公里覆盖范围点位3 个：艾山（艾山林场）、空山（村里集镇）、马山（南王街道）。 五公里覆盖范围点位27 个：歪嘴山、卸甲山（艾山林场）；插旗顶、城隍山、单孤顶西山、老朵顶北山、马山、圈柱山、香炉顶（村里集镇）；龙山、丘山、鹰回山（大辛店镇）；磁山北山、磁山南山、东石硼南山、何头箭、强家沟西山、燕山（大柳行镇）；盒山、虎山、巨山、抓髻山（小门家镇）；烽台、宋家店北、雨山（北沟镇）、红石山（新港街道）；西大山（紫荆山街道）。公里覆盖范围点位15 个：凤林口、冷山、南崮顶、紫牛山、小柱山（村里集镇）；韩家山、回家虎山、蓬半山（大辛店镇）；九目山（大柳行镇）；大王山（北沟镇）；风山、金果山、战山（刘家沟镇）；西峰台（紫荆山街道）；雨山北（南王街道）。

4 系统建设效益浅析

森林防火预警系统建成后，可打造“战区化”防灭火体系，某一防区发生火情，平台值守人员及相关管理人员即时接收火警信息，联动火点附近摄像机实时查看现场、确认火情，并汇报至防灭火指挥部，无人机迅速抵达火点上空侦察、实时展示火场视频，为指挥员灭火决策提供信息支持，一键远程调度附近森林防灭火人员10 min内到达火点，其余各防区队员在20 min内抵达现场共同处置，实现“打早、打小、打了”。森林防火是一项公益性事业，加强森林防火预警监测系统建设，一方面将进一步增强森林资源保护和建设能力，另一方面可解决过去林区用电困难、无移动网络问题。

5 结语

烟台市蓬莱区森林防火预警系统建设，将“互联网+”与森林防火结合在一起，可充分利用云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术，为绿水青山撑起一片智慧保护伞，能够对森林火灾进行的有效预防和科学扑救、保护人民群众的生命财产和森林资源安全，巩固林区生态建设成果，实现国民经济可持续发展。