一、火災預警視頻信息采集系統
視頻監控系統中前端智能視頻采集系統是采用攝像機和長焦鏡頭對基站附近數公里范圍進行視頻監控圖像采集，采用熱成像模塊通過溫度智能生成圖像用于分析火險重點區，采用重型數字云臺對攝像機和鏡頭實現方位角360°，俯仰角-55°到+55°多方位監控，通過重型數字云臺的方位角和俯仰角以及長焦鏡頭焦距實現火點的精確自動定位，在攝像機后端配置一套*的嵌入式煙火識別系統，煙火識別系統應能識別煙火有效面積低至10×10像素，以達到幾乎沒有漏報，誤報率低的優點。為了進一步減少誤報率，煙火識別系統應能夠在發現疑似煙火后，通過控制信號自動推進長焦鏡頭將視頻監控圖像進一步放大后，進行第二次進行識別和確認。實現煙火的智能識別，一旦發現疑似煙火，煙火識別系統自動識別并自動向后端監控中心發送報警信號。
根據火災預警視頻監控圖像采集的要求，攝像機具有全天候24小時實時監測，在夜間極低的光線照明度下獲得監控圖像；日夜24小時拍攝清晰的圖像等功能。
由于火災預警視頻監控系統采用野外大型防護罩用來保護攝像機和長焦鏡頭，將攝像機和長焦鏡頭安裝在防護罩內現實智能監控全天候24小時工作的重要保障，面對野外惡劣的氣候條件，大型防護罩具有防火、防雨、防風、防潮、溫控、防腐性能指標。
火災預警視頻監控系統的位置較高，風力較大，極易導致基站上的攝像機發生晃動從而引起監控圖像抖動，為了滿足監控的需要，采用重型數字云臺安裝攝像機和長焦鏡頭防止晃動，同時由于基于火災預警的智能監控范圍較大，重型數字云臺能夠實現0-360°的多方位角以及-55°～+ 55°俯仰角度的大范圍監控滿足火災預警視頻監控系統的要求。火災預警視頻監控系統配置的750mm 長焦鏡頭能夠監控到5公里以上的范圍。
作為智能化的火災預警視頻監控系統，重型數字云臺具備自動巡檢和手動巡檢功能，日常運轉的情況下，通過系統管理員設定重型數字云臺預置位后，由系統控制云臺進行全天候24小時自動巡檢，當出現可疑情況時，可由管理員手動控制云臺到達需要的監看位置。
為了實現火災預警智能監控系統的火點自動定位，重型數字云臺具有定位功能，配合監控指揮中心的平臺軟件實現火點自動定位。
視頻采集系統主要包括全高清網絡攝像機、長焦鏡頭、野外大型防護罩、重型數字云臺、煙火識別模塊、熱成像模塊及控制模塊等。
1、全高清寬動態網絡攝像機
實現功能
火災預警智能監控系統視頻圖像采集的是：
全天候 24 小時實時監測；
在夜間極低的光線照明度下獲得監控圖像；
日夜 24 小時拍攝清晰的圖像 根據要求采用：全高清寬動態透霧網絡攝像機。
采用的攝像機具有：
成像器 1/2.8" PS Exmor 2.38M CMOS
日夜模式：自動 (ICR) / 彩色 / 黑白 / 外部 / 日程，滿足火災預警 智能監控全天候 24 小時實時監測需要；
照度：彩色 : 0.1 Lux (F1.2, 50IRE), 0.0017Lux (50IRE)，黑白 : 0.01 Lux (F1.2, 50IRE)，滿足火災預警智能監控在夜間較低光線照度下的監控需要；
分辨率：1920x1080，輸出 1080p 全高清畫質(實時圖像)，保證了攝 像機日夜 24 小時拍攝高清晰的圖像需要；
掃描方式：逐行掃描，讓圖像更為清晰，減少動態模糊，消除運動 圖像拖尾現象；
寬動態 120dB，滿足在光線較強的環境能夠拍攝清晰圖像；
透霧 自動/手動/關
數字降噪 SSNRIII (2D+3D 噪點波濾器) (關/開)；
聚焦控制 簡易聚焦/手動，過網絡遠程操控,按鈕控制(手動,簡易聚焦,日夜轉換)
視頻壓縮格式 H.264 (MPEG-4 Part 10/AVC), H.265, MJPEG；
網絡接口：10Base-T/100Base-TX，RJ-45 端口；
工作溫度/濕度-10°C ~+55°C(+14°F ~ +131°F) /小于 90% RH；
2、長焦鏡頭
根據火災預警監控范圍的不同，選用不同焦距的長焦電動變倍鏡頭，以滿足火災預警監控大范圍大視野監控的需要，本項目選用750mm的長焦鏡頭，確保5公里的監控范圍。
采用的長焦電動變倍鏡頭具有：
焦距：750mm，滿足火災預警 5公里監控范圍要求；
倍率：62 倍
光圈：F3.5，大光圈是實現較遠距離清晰圖像的重要前提；
驅動：DC 自動；
規格：1/2″,與高清攝像機配套獲取大范圍清晰圖像；
帶預置位：是實現火災預警智能監測系統火點自動定位的重要功能；
分辨率：2 百萬像素。 采用的高清晰鏡頭與高性能日夜兩用高清攝像機配套使用，即使在霧氣、灰塵、煙霧、小雨等可見光(彩色圖像)環境中，也可拍攝到非常清晰、高對比度的影像，提升遠距離觀察效果。
3、野外大型防護罩
由于火災預警智能監控系統前端長焦攝像頭需要采用野外大型防護罩用來保護攝像機和長焦鏡頭，將攝像機和長焦鏡頭安裝在防護罩內是實現智能監控全天候 24 小時工作的重要保障，面對野外惡劣的氣候條件，大型防護罩需要防火、防雨、防風、防潮、溫控、防腐性能的要求。
采用的野外大型防護罩具有：
材料主體：鋁合金，滿足野外火災預警監控的防腐、防雨、防火?要求；
視窗：雙視窗，紅外熱成像視窗，可將管視窗采用高清晰納米自潔透明玻璃，滿足野外視頻監控攝像機在獲得到更好的圖像效果的同時，長時間無需人工維護，即納米自潔玻璃不易附著灰塵等雜物，在下雨的情況下，由于納米材料的親水性，可以讓雨水均勻分布在玻璃上，將玻璃上附著的灰塵等通過雨水粘貼，在雨水重力的作用下帶走達到自潔的目的，并且能夠有效的防止霧氣；
智能溫控系統：低于設定溫度自動加熱至設定溫度，高于設定溫度自動開啟風扇降溫至設定溫度；確保護罩內電子設備全年全天候?正常工作。
4、重型數字云臺
前端長焦視頻一般都位于較高的位置，風力較大，極易導致基站上的攝像機發生晃動從而引起監控圖像抖動，為了滿足野外濕地公園監控的需要，采用重型數字云臺安裝攝像機和長焦鏡頭防止晃動，同時由于基于火災預警的智能監控范圍較大，需要重型數字云臺能夠實現 0-360°的角以及-55°～+55°俯仰角度的大范圍監控才能滿足火災預警智能監控的要求。火災預警智能監控系統配置的長焦鏡頭能夠監控到數公里的范圍，較遠的監視距離對重型數字云臺的運轉精度要求也非常高，越小的運轉精度在遠距離監控時才能夠實現監控畫面的平滑過渡，不會造成遠端監視范圍畫面不連續的情況。
作為智能化的火災預警監控系統，其重型數字云臺必須具備自動巡檢和手動巡檢功能，日常運轉的情況下，通過系統管理員設定重型數字云臺預置位后，由系統控制云臺進行全天候24小時自動巡檢，當出現可疑情況時，可由管理員手動控制云臺到達需要的監看位置，對于遠距離大范圍的火災預警監控，其重型數字云臺的預置位越多越好，越多的預置位是實現對于火災預警所需的遠距離大范圍全面監控的重要保證。
為了實現火災預警智能監控系統的火點自動定位，需要采用的重型數字云臺具有定位功能，配合后端 GIS 平臺軟件實現火點自動定位。
5、智能雙重識別系統
智能雙重識別系統(煙火識別+紅外熱成像)是構成火災預警監控智能監測系統核心的和重要的功能，是實現傳統普通火災預警監控由人工監看向智能型火災預警監控由智能設備自動監看的重要轉換，采用智能設備自動監測的火災預警監控系統能夠提高工作效率，減少因人工的疏忽而造成的漏報情況，智能監控系統能夠實現全天候24小時監測火災預警，智能設備一旦發現疑似煙火通過系統報警平臺及時為用戶提供的現場信息，讓用戶通過智能監控系統迅速判斷，并作出相關的應急處理措施。
火災預警智能雙重識別系統主要由基于濕地公園視頻監控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器和基于濕地公園熱輻射探測通過不同目標溫差實現林火的智能探測的紅外熱成像識別構成。
基于視頻監控圖像智能分析煙火的智能煙火識別處理器可以在監控中心通過遠程視頻監控圖像直觀、真實的反映濕地公園的情況，并且能夠在能見度較好的環境下有效識別林火，且即使濕地公園內部出現林火的情況也能有效的識別，但是在霧霾天氣由于能見度較低造成視頻監控的圖像不清晰從而會出現不能夠正確識別林火的情況存在。
紅外熱成像智能識別系統由于紅外熱成像探測濕地公園熱輻射，通過不同目標溫差實時成像，且圖像為灰度圖像，不能直觀、真實的反映濕地公園的情況，但是由于紅外熱成像是通過探測濕地公園熱輻射不受霧霾天氣影響，所以能夠全天候的探測，但是紅外熱成像探測的物體之間不能有遮擋，例如濕地公園內部出現林火時，由于有高大的樹木遮擋，存在有遮擋的地方不能有效的探測物體表面溫度從而造成不能正確探測的情況。
基于以上單個智能識別系統的優缺點分析，采用基于視頻圖像分析的智能煙火識別處理器+基于物體溫差探測的紅外熱成像構成的雙重智能識別系統，可以有效的解決單一智能識別系統存在的缺點，可以極大的提高濕地公園林火的智能識別能力，從而達到全年全天候的高效智能預警系統。
6、智能煙火識別處理器
公司具有自主創新開發的前置嵌入式煙火識別系統來解決智能火災預警監測系統的要求。考慮到野外環境，已將煙火識別系統嵌入到基站控制系統內。
煙火識別系統具有：
基于可編程攝像技術的煙火智能識別方法，支持根據不同濕地公園實際環境進行調整的需要；
采用前置嵌入式煙火智能識別技術，支持快速發現快速報警的需要；
基于視頻圖像分析技術的濕地公園煙火智能處理技術；
在夜間能有效避免環境路燈、車燈等干擾，有效地識別火點，有效避免誤報的發生；
具有火點二次判別機制，有效降低誤報；
一旦判斷監視區域圖像上具有疑似火點，自動觸發報警；
靈敏度：煙火在視頻圖像中的靶面面積為 10*10 像素即可識別；
處理器內含圖像去抖動功能；
7、紅外熱成像模塊
采用紅外熱成像設備，配合帶預置位的高清重型數字可控云臺，系統可實現以下防火預警功能：
手動或自動開啟紅外熱成像設備，對區域進行掃描、圖像采集和溫度數據分析，實時進行溫度搜索，實時顯示當前視場的高點溫度，一旦達到火點溫度或設定溫度，系統通過自動報警接口向后端發送防火預警信號；
可將采集到的紅外圖像存儲下來，送入數據庫，在數據庫管理系統的支持下分析比較，利用設定的判斷依據，確定是否發出防火預警信號。
采用的基于視頻圖像分析的智能煙火識別+紅外熱成像智能識別雙重識別系統可以大幅提供防火預警效果，利用遠程視頻監控圖像智能識別結合紅外熱成像對濕地公園的溫度測量的雙重判斷，可以大幅提供防火預警的準確性，在天氣條件較好的情況下充分利用可見光煙火智能識別、紅外熱成像物理判斷的雙重識別判定，在天氣條件較差的情況下充分利用熱成像物理判斷，可確保這套防火預警系統能夠全年全天候的正常防火預警工作。還可以在監控指揮中心借助可見光遠程 監控視頻圖像觀測前端濕地公園報警點的現場情況。
二、基站控制系統
由于前端長焦視頻設備都工作在野外，前端長焦視頻涉及到煙火識別系統、防盜報警的數字報警主機、逆變器、控制電路、編碼器、交換機等設備，針對野外惡劣的氣候條件，這些電子設備都無法正常工作在野外的環境，只有采用一體化設計的集成控制設備，將前端長焦視頻的智能監控設備集成到一個恒溫控制防水箱內，才能保證野外火災預警智能監控系統長時間穩定可靠運行。
基于火災預警智能化監控的特點，我們采用：基站控制系統采用一體化集成電路設計，集成煙火識別系統、防盜報警的數字報警主機、逆變器、控制電路、編碼器、交換機等火災預警前端長焦視頻全部控制系統。
三、視頻傳輸網絡設計
1、網絡傳輸協議要求
聯網系統網絡層應支持IP協議，傳輸層應支持TCP和UDP協議。
2、媒體傳輸協議要求
視音頻流在基于IP的網絡上傳輸時應支持RTP/RTCP協議；視音頻流的數據封裝格式應符合GB/T 28181-2011標準要求。
3、信息傳輸延遲時間
當信息(包括視音頻信息、控制信息及報警信息等)經由IP網絡傳輸時，端到端的信息延遲時間(包括發送端信息采集、編碼、網絡傳輸、信息接收端解碼、顯示等過程所經歷的時間)應滿足下列要求：
1)前端設備與信號直接接入的監控中心相應設備間端到端的信息延遲時間應不大于2s；
2)前端設備與用戶終端設備間端到端的信息延遲時間應不大于4s。
網絡帶寬需求
結合項目實際需求，視頻傳輸專網網絡帶寬設計應能滿足前端設備接入、監控中心互聯、用戶終端接入監控中心的帶寬要求，并留有余量：
1、視頻監控前端接入線路滿足視頻監控前端數據傳輸需求，同時考慮到網絡傳輸過程中的開銷，建議300萬像素高清網絡攝像機，至少提供10Mbps以上的接入帶寬；
2、中心網絡設備滿足服務器、存儲設備接入帶寬需求，傳輸帶寬至少達到千兆以上；
網絡質量要求
聯網系統IP網絡的傳輸質量(如傳輸時延、包丟失率、包誤差率、虛假包率等)應符合如下要求：
1、網絡時延上限值為400ms；
2、時延抖動上限值為50ms；
3、丟包率上限值為1×10-3；
4、包誤差率上限值為1×10-4。
4、網絡傳輸設備選型和光纖使用要求
核心交換機承載能力按預留50%以上，采取雙機熱備的形式進行搭建。核心交換機使用的華為S7700產品，2個端口做鏈路聚合連接到OLT，共接入攝像機321路，卡口設備37路，共計視頻圖像358路。考慮到網絡傳輸過程及其他應用的開銷，鏈路的可用帶寬理論上為鏈路帶寬的80%左右，為保障視頻圖像的高質量傳輸，帶寬使用時建議采用輕載設計，輕載帶寬上限控制在鏈路帶寬的50%以內。
1)核心交換機到接入交換機的網絡采用光纖傳輸，帶寬建議達到千兆；
2)OLT到交核心換機之間的帶寬需達到千兆；
2端口接入視頻計算公式：1000×0.8÷4×2=417路。
總承載能力計算公式：1000×0.5÷4×48=3000路。
以上的計算為流媒體轉發方式，如采用視頻直接調取的方式，總承載能量將減半。
傳輸網絡主要作用是接入各類監控資源，為中心管理平臺的各項應用提供基礎保障，更好地服務客戶。傳輸網絡結構如下圖所示：
網線直接接入：當前端IPC距離交換機小于100m時，可采用以太網線直接將前端IPC接入交換機。
光纖接入：當前端IPC距離交換機大于100m時，可采用一對光纖收發器實現點對點接入或者采用PON實現點對多點接入。
5、網絡整體架構設計
視頻監控傳輸網絡建設的目的是將各子系統集中聯網并形成統一的網絡，網絡整體架構采用星形，其特點是易于擴展、故障隔離較容易、控制簡單、網絡維護方便。
1）前端視頻資源接入
前端攝像機和卡口視頻資源通過網絡接入監控中心。
2）數據中心網絡
本項目中的監控中心需要部署管理平臺，前端所有的數據信息將在此處匯聚并對相應的數據進行存儲。
因此監控中心將會部署大量的服務器和存儲設備，考慮到服務器及存儲設備對網絡接入的需求(穩定性、可靠性、網絡帶寬方面)，數據中心網絡將部署兩臺核心交換機組成集群交換機系統，為中心管理平臺的統一接入提供基礎保障，以便能夠更好的服務于各項業務應用。
四、火災預警平臺功能介紹
火災預警監控管理平臺是實現對火災預警視頻監控系統的視頻圖像進行實時監控、保存處理，以及控制和管理前端基站設備的重要核心系統，通過視頻監控管理平臺配合前端煙火識別系統在發現疑似煙火后實現后端監控管理中心自動報警功能，由于監控管理平臺系統支持聯網功能，所以系統具有可以與上、下級單位的系統聯網的功能，實現統一的視頻監控管理平臺。
監控指揮中心是整個火災預警視頻監控系統的處理中心，所有前端的視頻監控圖像、報警信息、監控前端長焦的遠程控制、輸出展示等均在后端監控管理中心完成。
監控中心設置在縣級指揮中心，具有顯示、控制、火點定位、煙火識別報警等功能。
后端監控管理中心主要包括：視頻監控管理平臺軟件、以及支撐軟件系統的硬件服務器、監控管理 PC 機、報警相關的軟硬件、顯示系統及相關控制器、控制臺等構成。及同時顯示畫面數量的控制，對于可控攝像機的旋轉、預置、變焦等功能，使用視頻監控平臺里的云臺控制模塊來實現。
火災預警視頻監控管理平臺是實現對前端長焦視頻監控視頻圖像進行實時監控、保存處理，以及控制和管理前端長焦視頻設備的重要核心系統，通過視頻監控管理平臺配合前端煙火識別系統在發現疑似煙火后實現后端監控管理中心自動報警功能，由于監控管理平臺系統支持聯網功能，所以系統具有可以與上、下級單位的系統聯網的功能，實現統一的視頻監控管理平臺。
火災預警視頻監控管理平臺主要包括：聯網監控管理軟件、服務器以及其它功能附件等構成。
基于以上分析，視頻監控管理平臺配置如下：
火災預警視頻監控管理平臺軟件采用：管理模塊、代理服務模塊、流媒體服務模塊、電視墻管理模塊、遠程管理模塊、報警管理模塊、存儲服務模塊、客戶端管理
采用的網絡數字監控系統具有以下功能：軟件平臺由聯網監控管理系統軟件、輔助決策及應急指揮系統軟件以及其它控制軟件等組成。
聯網監控管理平臺是一套視頻監控的解決方案，系統包含：管理模塊、代理服務模塊、流媒體服務模塊、電視墻管理模塊、遠程管理模塊、報警管理模塊、存儲服務模塊、客戶端管理。具有以下主要功能：
多層級、多元式聯網監控視頻監控管理平臺將不同地區、不同環境的濕地公園監控設備有效整合，實現分布式監控，集中式管理。
管理權限層級分明，具有多層次、管理，建立視頻監控、報警聯動。
集成報警聯動系統設計采用基于視頻分析技術的煙感智能預警技術，前端智能監測點設計防盜報警裝置，當濕地公園出現疑似火情或防盜警情，系統在作出響應并報警，報警發生時，將當前瀏覽窗口自動切換成報警畫面。支持報警信息的接收，同時具備聲音，圖像，文字的提示，并要隨機生成報警日志，有報警自動恢復功能；報警類別，可能包括為火情報警、防盜報警、設備故障以及其它類型的報警信息等；當發生報警時，可自動在屏幕上顯示報警類型。報警信息應該和錄像數據相結合，可由報警信息檢索回放相應的圖像錄像。
林業行業的遠程聯網監控管理系統區別于其它行業的聯網監控系統的特點之一是豐富的產品兼容性，在林業系統的視頻控體系中，所采用的監控設備和輔助設備，考慮它們的兼容性和擴展性，避免出現設備不兼容的情況，采用的設備或系統應為系統的擴展升級預留接口。
監控管理平臺軟件。根據多級聯網監控需要管理和使用海量的監控資源，結合行政管理架構的特點，將海量的監控資源劃歸各監控中心管理，各監控中心按行政管理架構多級級聯形成倒置樹狀結構。從功能上可以將系統分解為下圖結構：一級監控中心，二級監控中心，三級監控中心，內部用戶，社會用戶群體，外部監控資源及內部監控資源。其中監控中心是管理平臺，用戶為服務對象。
四、防雷等電位系統
機房精密設備，由于內部結構的高度集成化，從而造成設備耐過電壓，耐過電流的水平下降，對電流的水平下降，對雷電(包括感應雷及操作過電壓)浪涌的承受能力下降。感應雷侵入機房系統的途徑主要有三個方面:交流電源380V、220V電源線引入；信號傳輸通道引入；地電位反擊等。
1)、電源系統保護
電源防雷器并聯安裝于線路上，當電網由于雷擊出現瞬時脈沖電壓時,防雷器在納秒內導通，將脈沖電壓短路于地泄放，后又恢復為高阻狀態，從而不影響用戶設備的供電。
電源系統實行二級防雷防過壓保護，配置如下：
一級防雷保護：在機房UPS輸出配電柜前端加二級防雷器。由于電子設備的高速、高密，微小的過電壓和浪涌電壓以及線路的二次感應，都會引起脆弱的電路損壞。能在≤25ns的響應時間內吸收達40KA的峰值電流，從而致使雷電流進一步減小。按實際情況我們在UPS輸出配電柜加裝二級電源防雷器，其前端加裝32A空氣開關。其接地線接至共用接地排(PAS)。
二級防雷保護：在機房內重要設備前端加裝三級插座型防雷器，從而達到精細保護的目的。
2)、接地系統
接地系統是防雷接地的重要組成部分，他不僅直接影響通信設備的通信質量和電源系統的正常運行，還起到保護人身安全和設備安全的作用。本工程按一級防雷建筑考慮，弱電系統與大樓其它電氣系統共用一個聯合接地體，其接地電阻不大于1歐姆。
中心機房設置局部等電位均壓帶和等電位接地網，所有設備均與接地線連接。但為提高可靠性，將保護接地、工作接地與防雷器接地的引入線分開，各自單獨接至接地體，防雷器通過防雷接地引入母線泄放浪涌電流，安全保護、直流工作接地另一引入母線。等電位均壓帶采用規格為30×0.5mm 的銅帶以網格方式敷設。機房設備通過設備地線、屏蔽接地線等與均壓帶連接，同時將等電位均勻帶與獨立接地體相連，使機房所有設備處于等電位狀態。
