權(quán)威解讀《森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》

《森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)經(jīng)過(guò)全國(guó)森林消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和編制組及相關(guān)單位兩年的不懈努力，于2016年1月18日由國(guó)家林業(yè)局頒布，于2016年6月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)家森林防火指揮部辦公室提出，全國(guó)森林消防標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 523 )歸口?！皹?biāo)準(zhǔn)”實(shí)施將對(duì)全國(guó)林業(yè)視頻防火的信息化建設(shè)有著深遠(yuǎn)影響。

制訂背景：設(shè)備參差不齊行業(yè)規(guī)范待提升

目前市場(chǎng)上的森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能多樣，硬件設(shè)備參差不齊，無(wú)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。影響了全國(guó)森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的統(tǒng)一性和業(yè)務(wù)適用性，給未來(lái)全國(guó)森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通帶來(lái)了障礙，同時(shí)隨著高清視頻傳輸、圖像識(shí)別處理等新技術(shù)的引入，可使森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)性能得到有效提升。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂將會(huì)加快科技成果的擴(kuò)散，規(guī)范市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)秩序。

產(chǎn)品發(fā)展：三個(gè)階段逐步走向成熟

森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)已是我國(guó)森林防火預(yù)防監(jiān)測(cè)的重要手段之一，它的發(fā)展歷經(jīng)了三個(gè)階段逐步走向成熟。

第一階段：使用傳統(tǒng)城市安防視頻監(jiān)控產(chǎn)品，指揮中心采取人工視頻查看方式。這種方式監(jiān)控范圍小，圖像模糊，系統(tǒng)不能進(jìn)行識(shí)別和定位，完全依賴人工查看，僅僅解決了“看”的問(wèn)題。

第二階段：在第一階段基礎(chǔ)上，視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)云臺(tái)的性能進(jìn)行了提升，配備了簡(jiǎn)單的煙火識(shí)別算法功能，能夠?qū)瘘c(diǎn)進(jìn)行初步定位。但系統(tǒng)仍存在著識(shí)別能力差、巡航時(shí)間長(zhǎng)、火點(diǎn)定位誤差大等問(wèn)題，設(shè)備難以滿足林區(qū)惡劣環(huán)境的要求，雖然“能用”但并不“好用”。

第三階段：隨著技術(shù)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也同步進(jìn)入了智能時(shí)代。新一代前端設(shè)備采用高精度球型轉(zhuǎn)臺(tái)及完備的智能煙火識(shí)別算法，縮短了設(shè)備巡航時(shí)間，提高了定位精度和識(shí)別能力，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)火情的“早期發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)備報(bào)警、精準(zhǔn)定位”。森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)入了“易用”和“好用”的階段。

目前，森林防火視頻監(jiān)控產(chǎn)品品質(zhì)不一，處于三個(gè)階段的水準(zhǔn)兼而有之。緣于此，《森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》實(shí)施，就此規(guī)范了行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足了森林防火“打早、打小、打了”的方針，對(duì)提升森林防火信息化水平具有重要意義。同時(shí)彌補(bǔ)了視頻監(jiān)控系統(tǒng)在森林防火應(yīng)用中無(wú)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的缺失，促進(jìn)了森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工作的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

指標(biāo)解讀;五項(xiàng)指標(biāo)直指防火要害

巡航周期——全監(jiān)控區(qū)域巡航周期不大于30分鐘

為盡早發(fā)現(xiàn)森林火情，給火災(zāi)撲救爭(zhēng)取時(shí)間，研究認(rèn)為：能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情的最長(zhǎng)時(shí)間不能超過(guò)30分鐘。如果用于發(fā)現(xiàn)火情的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，錯(cuò)過(guò)最佳撲救時(shí)機(jī)，會(huì)給森林資源造成更大的損失。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度看，在森林防火應(yīng)用中，以覆蓋半徑15公里為例，行業(yè)內(nèi)部分設(shè)備廠商20分鐘內(nèi)即可完成有效識(shí)別。為此，“標(biāo)準(zhǔn)”巡航周期定義為30分鐘較為適宜。

火情識(shí)別率——漏報(bào)率不大于1‰;萬(wàn)公頃日誤報(bào)次數(shù)不大于3次

森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要的功能是對(duì)煙、火準(zhǔn)確有效的識(shí)別后進(jìn)行報(bào)警。識(shí)別能力指標(biāo)應(yīng)滿足：在對(duì)比度不小于10%時(shí)，可見(jiàn)光最小識(shí)別煙、火能力要求不大于10×10像素，紅外熱成像最小識(shí)別煙、火能力要求不大于2×2像素。目前智能識(shí)別技術(shù)的發(fā)展還未能做到“完美”，在火情識(shí)別時(shí)會(huì)存在漏報(bào)和誤報(bào)現(xiàn)象，為兼顧現(xiàn)有技術(shù)水平，且能夠滿足森林防火業(yè)務(wù)需要，“標(biāo)準(zhǔn)”要求系統(tǒng)的漏報(bào)率不得高于1‰。系統(tǒng)誤報(bào)需滿足值班人員可接受程度，為每萬(wàn)公頃日誤報(bào)次數(shù)不大于3次。

定位精度——定位誤差不大于100 米

在森林火災(zāi)撲救過(guò)程中，尤其是火情發(fā)生在森林面積較大的區(qū)域，判斷火點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，將會(huì)直接影響到指揮與撲救人員能否選擇正確的撲火路徑、合理調(diào)配周?chē)鷵浠鹳Y源以及掌控最佳的撲火時(shí)間。原則上，對(duì)火點(diǎn)定位精度的要求是誤差越小越好，但因定位精度受設(shè)備生產(chǎn)加工、工程安裝、GIS誤差等主要因素的限制，為此“標(biāo)準(zhǔn)”明確了定位精度優(yōu)于100米的指標(biāo)，這樣既考慮到了實(shí)際應(yīng)用效果，又照顧到了設(shè)備生產(chǎn)、實(shí)施難度及系統(tǒng)建設(shè)成本。

可見(jiàn)光和紅外——系統(tǒng)應(yīng)具有可見(jiàn)光煙火自動(dòng)識(shí)別能力;系統(tǒng)應(yīng)具有紅外煙火自動(dòng)識(shí)別能力

目前，森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)多采用可見(jiàn)光與非制冷紅外雙鏡頭設(shè)備監(jiān)控方式。這種融合較為科學(xué)，主要是由于兩種方式各有各自的特點(diǎn)。可見(jiàn)光系統(tǒng)具有圖像清晰，分辨率較高，成本低的特點(diǎn)，與人眼視覺(jué)基本一致。白天監(jiān)測(cè)距離遠(yuǎn)，對(duì)煙霧較敏感，通過(guò)對(duì)煙的識(shí)別，可早期發(fā)現(xiàn)火情。但是在濃霧、夜晚天氣條件下，很難完成遠(yuǎn)距離對(duì)煙的識(shí)別。在高照度天氣條件下，很難完成強(qiáng)光及火光的判別。非制冷紅外熱像儀對(duì)通視熱源敏感，透霧能力優(yōu)于可見(jiàn)光，夜間判斷火能力較好。但是對(duì)煙的識(shí)別不敏感，監(jiān)測(cè)距離較近，不論白天還是夜晚，都很難完成非通視條件下的火點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

為確保森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)能全天候地完成森林防火監(jiān)測(cè)與預(yù)警，系統(tǒng)宜配備可見(jiàn)光與紅外熱像儀融合使用，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙火全天候地交叉確認(rèn)識(shí)別。目前，有些設(shè)備廠商已做到了這一點(diǎn)，而且具備了識(shí)別算法前置、多光譜融合識(shí)別等能力。

前端監(jiān)控設(shè)備防護(hù)安全——整體防護(hù)等級(jí)不小于IP66;鏡頭、攝像機(jī)保護(hù)倉(cāng)防護(hù)等級(jí)不小于IP67

林區(qū)自然環(huán)境惡劣復(fù)雜，經(jīng)常遭受雨、雪、風(fēng)沙等侵襲，要求前端監(jiān)控設(shè)備整體防護(hù)等級(jí)必須達(dá)到IP66，方能完全防止灰塵、雨水等侵入設(shè)備，才不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。鏡頭和相機(jī)是系統(tǒng)重要的視頻采集設(shè)備，“標(biāo)準(zhǔn)”要求保護(hù)倉(cāng)防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP67，才能去除因溫差變化造成的可見(jiàn)光視窗結(jié)露，同時(shí)可有效保護(hù)鏡頭和相機(jī)的工作環(huán)境，延長(zhǎng)其使用壽命。

以上火情識(shí)別率、設(shè)備精度、巡航周期以及光學(xué)成像的這幾項(xiàng)指標(biāo)最為關(guān)鍵、相互制約。在系統(tǒng)工作時(shí)，沒(méi)有很好的設(shè)備精度和良好的光學(xué)成像系統(tǒng)相結(jié)合使用為基礎(chǔ)，再好的識(shí)別算法也很難體現(xiàn)出識(shí)別能力，無(wú)法支撐系統(tǒng)早期、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火情。如不具備多維度融合識(shí)別能力的算法，再好的硬件設(shè)備也無(wú)法確保巡航周期達(dá)到要求，無(wú)法精準(zhǔn)定位火點(diǎn)。因此，生產(chǎn)企業(yè)和防火部門(mén)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用時(shí)要綜合考慮這些關(guān)鍵因素。

建設(shè)保障：確保投資效益和安全運(yùn)營(yíng)

由于我國(guó)森林面積廣闊且大部分處于無(wú)人區(qū)，多數(shù)沒(méi)有通信與供電系統(tǒng)。在森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，傳輸、供電系統(tǒng)及工程基礎(chǔ)建設(shè)的投資占比非常高，在充分保證監(jiān)測(cè)覆蓋范圍的前提下，優(yōu)先使用大半徑的視頻監(jiān)控設(shè)備，將會(huì)減少建設(shè)投資成本及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本。同時(shí)使其能兼顧無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)人機(jī)中繼設(shè)備、小氣象設(shè)備等設(shè)備的應(yīng)用，提升監(jiān)測(cè)站的運(yùn)營(yíng)安全性、智能化水平。提高系統(tǒng)的整體使用效益。

發(fā)展趨勢(shì)：提升技術(shù)能力，展現(xiàn)更好前景

由于《森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》首次頒布實(shí)施，“標(biāo)準(zhǔn)”兼顧了當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)水平，為照顧更多的生產(chǎn)企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)，“標(biāo)準(zhǔn)”兼顧了當(dāng)前現(xiàn)實(shí)水平。。但可以預(yù)見(jiàn)，隨著行業(yè)發(fā)展水平的提升，伴隨著森林防火現(xiàn)代化推進(jìn)步伐的不斷加快，標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)隨形勢(shì)不斷提高。這里特別介紹一些目前在國(guó)內(nèi)行業(yè)發(fā)展較為先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)，與大家分享。

算法前置

智能圖像識(shí)別算法結(jié)合高精度球型轉(zhuǎn)臺(tái)是保障火情準(zhǔn)確識(shí)別、精準(zhǔn)定位的關(guān)鍵。前端設(shè)備采用嵌入式識(shí)別算法，系統(tǒng)在識(shí)別算法運(yùn)行的過(guò)程中，因?yàn)閳D像無(wú)需經(jīng)過(guò)壓縮和傳輸，質(zhì)量無(wú)損，可極大提升識(shí)別能力。在帶寬有限或網(wǎng)絡(luò)傳輸中斷的情況下，仍能在本地正常運(yùn)行并監(jiān)測(cè)火情，同時(shí)將火情報(bào)警信息存儲(chǔ)于前端。另外，設(shè)備采用嵌入式硬件設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了火情識(shí)別的硬件系統(tǒng)，使結(jié)構(gòu)更加緊密，穩(wěn)定性更高。由于前端嵌入式算法設(shè)計(jì)對(duì)生產(chǎn)廠商的研發(fā)技術(shù)能力要求非常高，目前行業(yè)內(nèi)只有極少數(shù)廠商完成了此項(xiàng)技能的突破。縱觀技術(shù)發(fā)展，算法前置是解決煙火識(shí)別準(zhǔn)確度的關(guān)鍵所在，也是森林防火視頻監(jiān)控智能化演進(jìn)的必經(jīng)之路。

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

目前，全國(guó)的森林防火視頻監(jiān)控建設(shè)多以基層為中心，并未實(shí)現(xiàn)由縣到市，市到省等多級(jí)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。前端硬件的標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放性和兼容性設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的前提，也是實(shí)現(xiàn)森林防火統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一調(diào)度的基礎(chǔ)保障。

標(biāo)準(zhǔn)化是推進(jìn)國(guó)家治理現(xiàn)代化的重要手段，《森林防火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為我國(guó)森林防火工作走向現(xiàn)代化注入了“新風(fēng)”，我們祝愿有更多林業(yè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，以加快實(shí)現(xiàn)林業(yè)建設(shè)發(fā)展的現(xiàn)代化。