孙　虎，顾　伟，鲍文龙，李文友

（东北林业大学凉水自然保护区，黑龙江　伊春　153106）



视频监控系统在凉水自然保护区林政防火工作中的应用

孙虎，顾伟，鲍文龙，李文友

（东北林业大学凉水自然保护区，黑龙江伊春153106）

摘要：文章重点阐述了凉水自然保护区林政视频监控系统建设情况，介绍了该系统的组成、主要功能和工作过程。肯定了自然保护区建设视频监控系统的必要性，结合实际分析了视频监控系统在自然保护区林政防火工作中的重要性，同时指出了该系统目前存在的问题、解决办法和今后改善提高的措施和方向。

关键词：凉水保护区；视频监控；林政防火

森林防火一直是林区各项工作的重中之重[1]。随着计算机技术和通信技术的高速发展，数字视频压缩技术和解码技术日益成熟，新技术和新设备在国家各个部门得到了广泛应用，尤其在公安、交通、金融、教育等部门工作中的应用已相对较成熟[2]。视频监控系统是集成多媒体技术、计算机网络技术、工业控制技术和人工智能技术等为一体的综合系统。传统管理仅仅基于数据、文本、图形等信号做出决策，在引入视频监控系统之后，通过前端音、视频采集设备将音频、视频资料传输到指挥中心，使指挥者可以实时掌握事件动态，便于做出最优选择[3]。近十年来，视频监控系统在森林防火工作中得到了广泛应用，森林防火远程视频监控系统是以保护森林资源为目的，利用现代技术手段对森林火灾进行实时预警监控，兼顾森林资源，同时具有森林火灾可视指挥（会商）功能，使各级林业主管部门能直观地了解和掌握监控区域的森林火灾动态，有效提高森林火灾管理水平的视频预警监控系统[4]。早在2007年2月9日，时任国务院副总理回良玉同志在国家森林防火指挥部第二次全体会议暨2007年全国森林防火工作电视电话会议上的讲话中就指出：要加强对高火险区、自然保护区等的巡护瞭望和预警监控，及时发现和排除隐患[5]。目前，视频监控技术发展迅速，技术已经成熟，性能较为可靠，如能在森林资源管护工作中合理运用该技术，将有效降低人力成本，提高森林资源管护工作的科学性和有效性。

1　黑龙江凉水国家级自然保护区林政防火视频监控系统应用分析

1.1保护区基本情况简介

1.1.1保护区森林资源简介

黑龙江凉水国家级自然保护区位于小兴安岭东南部，行政区划属于伊春市带岭区，距离省会哈尔滨市320 km，地理坐标47°7′15″～47°14′38″N，128°48′8″～128°55′46″E，保护区总面积6 394 hm2。保护区主要保护对象是以红松为主的阔叶红松林及其森林生态系统，区内自然资源丰富、植被群落类型复杂多样，分布有大片原始红松针阔混交林，是我国目前保存下来的最为典型和完整的原始红松针阔叶混交林分布区之一，也是中国和亚洲东部具有代表性的温带原始红松针阔叶混交林区[6]。经过早期森林采伐利用后更新造林和森林火灾后火烧迹地天然更新，凉水保护区形成了以原始红松林为主，天然次生林和人工红松、人工落叶松、人工云杉等人工林共存的森林资源现状，是研究东北地区小兴安岭森林生态演替过程的重要本底资料。

1.1.2保护区林政防火工作简介

凉水林区自开发建设以来，仅发生过几次较小面积的森林火灾，且大都是由于人为因素造成的。成立自然保护区以来，林政防火工作一直是保护区日常工作的重点，每年都投入大量人力物力，按照上级春、秋两季防火期工作部署制定严格的森林防火工作制度，顺利完成森林防火工作。同时与凉水森林公安分局积极配合，做好了保护区林政工作，确保森林资源安全，森林资源保护效果显著。

1.2建设林政防火视频监控系统的重要性

虽然凉水保护区位于相对封闭的区域内，但是东、北、西三面均以公路与带岭林业实验局林场接壤，乌带公路从保护区境内通过，尤其是公路两侧人为活动较为频繁，火源管控难度较大。由于常年实行严格的保护措施，林地内枯枝落叶、朽木、病腐木和风倒木等积累较多，林内可燃物载量持续增大，尤其是公路两侧次生林内阔叶树种较多，火险隐患高；在保护区原始林实验区建有供东北林业大学及其他科研院所教学实习用的木制栈道，同时也兼顾了科普宣教功能，人员活动较密集，火险隐患较高，对保护区森林资源安全和生态环境都造成了重大威胁虽然保护区常年投入大量人力物力进行森林资源管护工作，但是职工年龄普遍偏大，年龄结构极其不合理，单纯依靠人工瞭望和地面巡护已不能满足现阶段森林资源保护工作的需要。并且带岭区、凉水保护区近几十年来都没有发生过重大森林火灾，老百姓森林防火意识虽然较高，但是依然存在麻痹和侥幸心理。同时保护区建立的扑火半专业队和群众性扑火队大都没有扑火实战经验，扑火实力不足。因此凉水保护区森林防火工作的重点应该是严格管控火源，看住人，以积极预防为主。

建立保护区林政防火视频监控系统将彻底改变凉水保护区单纯依靠人力进行森林资源保护的现状，通过瞭望塔、前端监控摄像头、抓拍照相机和广播等系统，可以对道路、厂区和其他重点区域实现实时的监控，将大大降低保护区森林火险隐患。

1.3林政防火视频监控系统组成及工作过程

1.3.1系统组成

凉水保护区林政防火视频监控系统主要由指挥中心、前端视频监控系统、网络传输系统和广播系统等构成。

1.3.1.1指挥中心

指挥中心建筑面积85 m2，由指挥室、值班室等构成。指挥室集成了操作指挥台、电脑、大屏幕、硬盘录像机、数字音频切换矩阵、光端机、交换机、路由器、门禁控制等软、硬件设施设备，是整个系统的核心。

1.3.1.2前端视频监控系统

前端视频监控系统由2座防火瞭望塔、道路两侧18个野外定点监控摄像机、4台高速抓拍相机、原始林重点区域内14个野外定点监控摄像机、场区范围内10个室外定点监控摄像机及各楼宇室内定点监控摄像镜头构成。包括远程图像传输、图像显示、音频接收和播放、瞭望塔云台控制、红外球机远程操作控制等功能，可对实时图像进行录像、存储及调取，对过往车辆和行人进行拍照，对野外热点及时预警。

1.3.1.3信息传输系统

根据保护区地形情况和实际需要，本系统电力和网络信号传输全部采用铠装光电复合缆进行，共铺设光缆24 km，实现了24小时全天候实时监控，也尽最大可能降低了降雨、下雪和极端低温等因素的影响。基于铺设的光缆，安装了网络电话和重点区域的门禁系统，实现了与管护站的实时联系，也便于对车辆和人员进行控制。

1.3.1.4广播系统

广播系统由2座防火瞭望塔顶端的扩音系统、厂区扩音系统和重点区域双向音频系统构成，实现了全厂区及公路两侧森林防火广播全覆盖。在重点区域建立了双向音频系统，可进行实时双向拾音及通话，对突发事件可及时处理，对入山人员不文明行为及危害森林资源安全的行为可及时制止。

1.3.2系统工作过程

在2座瞭望塔顶端架设具备夜市功能的红外摄像机，电力和信号都通过光缆进行传输，配有完善的云台控制系统和电源系统，可以进行360°转动扫描，不间断地旋转拍摄，把可视范围内森林图像传回指挥中心，对疑似热点可进行预警；道路及野外监控摄像头和高速抓拍相机通过光缆将实时监控图像和抓拍照片传回指挥中并自动存储，对发现的问题可结合地面巡护及时处理，也可对录像进行事件回放，查找原因作为事件处理证据；在重点区域通过广播系统宣传《森林防火条例》等内容，对进入保护区人员进行森林防火宣传教育；在原始林栈道区域通过双向音频系统，可对突发问题及时处理，确保进入保护区人员安全的同时提高了重点区域森林资源管护力度。指挥中心安排专人值班，对发现的问题及时汇报、处理，充分发挥了该系统的作用。

1.4林政防火视频监控系统实际应用效果分析

林政防火视频监控系统能在第一时间对野外疑似火情进行预警，并且对进入凉水保护区的人员和车辆进行实时监控，发现问题及时处理，有效降低了火险隐患，同时还具有监控森林病虫害、监控盗砍、滥伐森林资源及监控保护野生动物的功能。

在系统运行期间，瞭望塔红外摄像机可对疑似热点进行报警，保护区防火办第一时间组织人员到现场调查后排除了森林火灾发生的可能，对疑似烟雾也及时排查，确保防火期森林资源安全。利用道路视频监控系统，对进入保护区捡拾烧柴、采集山野菜、中草药和捕猎林蛙、各种鸟类等破坏森林资源的行为进行了有力的打击，同时道路抓拍摄像机对进出保护区的车辆进行监控，大力打击了盗砍、滥伐林木等违法行为，也为当地公安交警部门破获相关案件提供了支持。自该系统建成后，保护区未发生森林火灾和重大林政案件，有效节约了人力和物力成本；通过视频监控系统及时发现并处理的入山人员也逐年减少，目前已在当地社区形成了较大震慑力，起到了宣传预防作用。

2　目前系统存在的问题及需要改进的方面

2.1存在问题

通过近4年的建设和运行，系统整体效果良好，但是依然存在以下问题。

1）硬件设备需进一步升级改造。在冬季低温及夏秋多雨、雾的条件下监控相机的夜间拍摄功能有待加强，监控效果不太理想。高速抓拍相机还需进一步调试升级，对信号传输的稳定性还需进一步加强[7-8]。

2）专业人员缺乏。由于视频监控系统集成了计算机、网络传输和电力等方面技术，保护区现有人员只能处理系统出现的简单故障。虽然现阶段整个系统运行稳定，但是随着电子设备老化，出现故障不能及时排解，将影响系统整体效果。

2.2解决措施

1）对野外监控摄像头进行升级改造，选择更适合当地自然环境的摄像头。更换设备，保证高速抓拍相机信号传输稳定性。在重点区域建设防雷电设施，在指挥室建设电力保护设施，确保系统硬件安全和运行稳定性。

2）对现有人员进行全面培训，建设年龄结构合理的人员队伍，保证视频监控系统持续稳定、高效运行。

3　结论

2011年6月开始，凉水保护区开始尝试建立林政防火视频监控系统。首先对第一瞭望塔进行升级改造，安装了云台和红外摄像机，使用太阳能作为动力进行森林防火瞭望，通过微波传输信号，彻底结束了凉水保护区人工瞭望的历史。由于太阳能无法满足电力供应的需求，随后又增加了风力发电设备，直至现在全部铺设光缆进行信号传输和电力供应，凉水保护区林政防火视频监控系统从无到有、从点到面经过了4年多的建设和发展，目前已初具规模，起到了良好的效果，并且在黑龙江省起到了良好的带头示范作用，已有很多保护区、林业局和风景区到凉水保护区参观交流。从整体投资上看，该系统建设资金全部来自于自然保护区能力建设资金补助，目前已投入资金约250万元，平均每个监控点约6万元，虽然一次性投入较多，但是从长远看来切实可行。

虽然凉水保护区林政防火视频监控系统建设已初具成效，但是需要改进的地方依然很多。视频监控系统可以预警险情，如果能和地理信息系统有机结合，就可以准确定位发生险情的位置，为指挥者选择最优路线提供参考[9-10]；同时作为基层林业信息化建设的重要部分，将来应该建设凉水保护区信息管理系统，可以分为保护区基础资料、科研观测、教学实习、森林资源管护、基础建设等方面，真正实现数字化办公，这也是实现现代林业建设的必要途径，势必对森林更好发挥生态效益、社会效益和经济效益提供有力保障。

参考文献

[1]郑焕能.森林防火[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1994.

[2]陈辉.森林视频监控系统[J].森林防火，2010（2）：39-42.

[3]宋磊，黄祥林，沈兰荪.视频监控系统概述[J].测控技术，2003，22（5）：33-35.

[4]郑展祖，夏克明.浅论远程视频监控系统在森林防火工作中的应用[J].森林防火，2007，（1）：26-27.

[5]回良玉.在国家森林防火指挥部第二次全体会议暨2007年全国森林防火工作电视电话会议上的讲话[J].森林防火，2007，（1）：3-5.

[6]马建章，刘传照，张鹏.凉水自然保护区研究（第1集）[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，1993:1-3.

[7]刘鑫，杨鑫.视频监控系统的应用现状与发展趋势[J].信息通信，2015，（9）：177-178.

[8]王维.浅谈高校数字化视频监控系统现状与发展趋势探讨[J].才智，2012，4（12）：157-159.

[9]柴红玲，方陆明，王苏燕.视频和GIS技术在森林防火中的应用[J].农机化研究，2009，（1）：196-199.

[10]刘宇欣，王建伟，梁井余.基于视频和GIS技术在森林防火中的应用[J].现代园艺，2014，（5）：228-229.

（责任编辑：韩焕金）

中图分类号：S762.3

文献标识码：A

收稿日期：2016-02-29