森林火災的危害不容小覷,一方面,森林火災能燒毀成片的森林,降低森林的更新能力,使森林蓄積下降,生長受到嚴重影響。例如,1987 年的大興安嶺特大森林火災,燃燒了 27 個晝夜,過火面積 133 萬公頃,燒毀的森林相當于整個海南省的森林面積,造成 213 人死亡,226 人受傷,5.6 萬多災民無家可歸。另一方面,森林火災還會引起水土流失、使下游河流水質下降、造成空氣污染,威脅人民生命財產安全。
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傳統的森林防火主要依靠人工巡護等方式,存在很多局限性。首先,受人力和物力的限制,難以實現對廣大林區的全面覆蓋。其次,傳統方式對火情的發現和反應速度較慢,往往在火災已經形成一定規模后才能察覺,錯過了最佳的撲救時機。例如,部分地區群眾森林防火意識不足,燒荒、燒田埂、燒灰積肥等農事用火屢禁不止,防火工作意識還不夠強。此外,火災撲救能力也有待提高,科學技術是第一生產力,森林防火工作必須與時俱進,積極引進現代化的科技成果,以先進的防火理念和防火設備開展防火救火工作。目前森林消防的主力仍是專業的消防隊伍,必須加強消防隊伍的建設,實現撲火專業化,提高撲火戰斗力。同時,森林防火資金投入不足也是一個問題,應努力實現資金多渠道投入,多方籌措解決森林防火經費,建立森林防火多層次、多元化、多主體的社會化投入機制以及森林火災有償防控和救助模式。
二、無線微波傳輸的優勢
1. 施工方便造價低,圖像實時傳輸清晰
無線微波傳輸在森林防火中展現出諸多優勢。首先,其施工非常方便,無需像有線傳輸那樣進行大量的挖溝埋渠等繁重工作,大大節省了人力和時間成本。據相關數據統計,采用無線微波傳輸方案相比傳統有線方案,安裝工期可縮短約 50%。同時,造價低廉,對于資金有限的森林防火項目來說是一個理想的選擇。而且,無線微波傳輸能夠實現圖像的實時傳輸,畫面清晰穩定,讓監控中心的工作人員可以第一時間掌握林區的情況。例如,在某林區的森林防火監控項目中,采用無線微波傳輸后,監控畫面的清晰度和實時性得到了極大的提升,為及時發現火情提供了有力保障。
2. 可根據不同條件配置功率,遇障礙物可采用中繼系統
無線微波傳輸的頻率可選 L 波段、S 波段、Ku 波段等,能夠根據傳輸距離的遠近以及現場自然條件的不同,靈活配置功率大小。這樣可以確保在各種復雜的地形和環境下都能實現穩定的信號傳輸。當遇到障礙物阻擋的情況時,還可采用微波中繼(圖像 / 數據)系統,有效解決信號受阻的問題。例如,在一些山區林區,地形復雜,有山峰、山谷等障礙物,通過合理設置微波中繼點,成功實現了對整個林區的全面覆蓋監控。
3. 設備穩定可靠,適合復雜環境
由于森林防火監控前端設備通常身處深山老林等復雜環境中,維護極為不便。而無線微波傳輸設備自身穩定可靠,長期工作在潮濕高溫的環境中也能保持良好的性能。這是因為專業的微波生產企業在生產調試過程中,不僅需要昂貴的調試設備,更重要的是有穩定的生產隊伍。小企業即使勉強生產,也無法保證該產品的質量與售后服務。例如,在某長期處于高濕度環境的林區,采用專業的無線微波傳輸設備后,多年來運行穩定,為森林防火工作提供了持續可靠的技術支持。
三、結合案例展示
1. 大理市 “技防 + 人防”,無線微波傳輸開創防火新局面。
大理市在森林草原防火工作中采取 “技防 + 人防” 的模式。2016 年 3 月完成一期項目,總投資 276.86 萬元,安裝前端高清數字云臺 7 套,傳輸方式為無線微波傳輸,并在銀橋鎮無為寺、大理鎮中和峰公墓前端卡點各安裝視頻監控設備一套,融合鄉鎮實施有線傳輸前端卡口攝像頭 148 個,覆蓋面達 65%。經過各項測試,該系統成效明顯,及時預警燒荒燒地等野外違規用火行為 286 起,及時消除了火災隱患。此外,大理市還加強了對 50 個雙光譜前端數字云臺、359 個卡點監控攝像頭的值守和維護,保障 1 個市級指揮調度中心和 7 座無線電微波傳輸基站正常運行,確;鹎榧皶r發現、實現快速處置。實現了地理信息系統與視頻監控系統的雙向聯動,為指揮員全面、直觀掌握火場信息提供參考,最大限度實現撲救資源的優化配置。
2. 黑龍江大興安嶺案例,補充無線監控系統無死角監控。
黑龍江大興安嶺地區的塔河縣是中國重要林木生產基地。在黑龍江大興安嶺 — 塔河水廠遠程無線智能控制系統項目中,主站位于監控值班室,分站位于水源井旁的設備室泵房,主站和分站之間可基于電臺式或 GPRS/3G 網絡數據傳輸方式進行實時通訊。在黑龍江大興安嶺森林防火無線監控項目中,在三公里范圍內架設五臺網絡高清攝像機,在森林管理處接收這五路攝像機信號,對這五路信號進行實時監控。按照要求前端每臺攝像機用一臺無線網橋作為發射,接收端用一臺無線數字網橋 + 兩個 90 度板狀天線做為接收,可接收前端 5 組攝像機的信號。接收端收到信號后直接通過交換機把信號分出來,再用網絡硬盤錄像機保存數據,再進到顯示器直接顯示。在整個無線視頻監控系統實現過程中,現場需要把發射端架設比較高一點的位置,避開中間的遮擋物,同時做好防雷措施。監控設備分散,供電方案選擇太陽能供電系統,同時配備配套的穩壓系統和防水系統。此項目對以前的無線監控系統進行補充,盡量做到每個區域都不留死角。
四、無線微波傳輸系統架構
1. 前端設備采集,網絡傳輸,后端監控中心處理。
在森林防火無線微波傳輸系統中,前端設備起著至關重要的作用。前端設備通常包括 IP 攝像機、耳掛式高清 SDI 攝像機、單兵發射裝置等采集端設備,以及紅外熱成像監控設備、普通 200 萬像素監控頭、大焦距變鏡頭、室外一體化云臺、太陽能供電系統等。這些設備安裝在森林制高點,以確保視野寬廣、監控面大,能夠覆蓋盡可能大的森林面積。例如,在四川大涼山木里森林防火無線監控傳輸案例中,19 個監控點位,每個點位有 1 臺紅外熱成像監控設備和 1 臺普通 200 萬像素監控頭,總計 38 路監控視頻。
網絡傳輸部分主要采用無線傳輸設備,常見的有數字無線網橋和 COFDM 移動視頻傳輸設備。這些設備負責將前端采集到的視頻影像發送和接收,實現監控信號的傳輸。
后端監控中心是整個系統的核心,它接收來自前端的視頻信號,并進行處理、存儲、分析和發布。后端監控中心通常由高清帶屏指揮箱組、硬盤錄像機(NVR)、放大器、接收機、數據發射機、矩陣控制器、監視墻、主監視器、主 / 分控鍵盤等設備組成。用戶可在后端監控中心實時查看現場圖像、進行云臺控制、錄像及回放、對報警信息進行處理等。
2. 分點回傳、中繼匯聚,保證傳輸效果完整性。
為了保證森林防火無線微波傳輸的效果完整性,通常采用分點回傳和中繼匯聚的方式。例如在四川大涼山木里案例中,由于各個點位到監控中心之間高山較多,采用中繼模式逐個匯聚回傳。先將各點位的監控點進行支路匯聚,然后通過干路進行回傳,原則由遠及近進行回傳。
在實際應用中,當監控點位之間的距離較遠或存在障礙物遮擋時,可采用微波中繼(圖像 / 數據)系統。中繼工作原理是用一個頻點收,用另外一個頻點轉發,有效解決信號受阻的問題。在選擇中繼設備時,應考慮其穩定性和可靠性,確保在復雜的森林環境中能夠正常工作。
此外,為了確保傳輸效果的完整性,還需要對整個傳輸網絡進行合理規劃和布局。根據地形、距離、信號強度等因素,確定合適的中繼點位置和數量,以實現對整個林區的全面覆蓋監控。同時,要注意對傳輸設備的維護和管理,定期檢查設備的運行狀態,及時排除故障,確保系統的穩定運行。
五、未來展望
1. 繼續發揮無線微波傳輸優勢,提升森林防火水平。
隨著科技的不斷進步,無線微波傳輸技術在森林防火領域的應用前景將更加廣闊。未來,我們可以進一步優化無線微波傳輸設備的性能,提高圖像傳輸的清晰度和穩定性,讓監控中心的工作人員能夠更加準確地掌握林區的情況。例如,通過研發更高分辨率的攝像機和更先進的圖像壓縮技術,實現超高清視頻的實時傳輸。同時,不斷拓展無線微波傳輸的覆蓋范圍,爭取實現對更大面積林區的無死角監控。據統計,目前無線微波傳輸技術已經能夠實現 10 - 100 公里的傳輸距離,未來有望進一步突破,覆蓋更多偏遠地區的森林。
我們還可以結合人工智能、大數據等先進技術,實現對森林火災的智能預警。通過對大量的監控圖像數據進行分析,建立火災預警模型,及時發現潛在的火災隱患,并自動發出警報。這樣可以大大提高火情的發現和反應速度,為火災撲救爭取更多的時間。此外,利用無線微波傳輸技術實現與其他防火設備的聯動,如自動噴水滅火系統、無人機等,形成更加高效的森林防火體系。
2. 為保護森林資源、生態環境做出更大貢獻。
森林是地球上最重要的生態系統之一,保護森林資源對于維護生態平衡、促進經濟可持續發展具有至關重要的意義。無線微波傳輸技術在森林防火中的應用,為保護森林資源提供了有力的技術支持。未來,我們將繼續發揮無線微波傳輸的優勢,不斷完善森林防火監控系統,提高森林火災的防控能力。
通過加強對森林資源的實時監控,可以及時發現非法伐木、盜獵等破壞森林資源的行為,并采取有效的措施進行制止。同時,無線微波傳輸系統還可以對森林病蟲害、野生動物等進行監測,為森林生態系統的保護提供全面的信息支持。此外,隨著全球氣候變化的加劇,森林火災的發生頻率和強度也在不斷增加。無線微波傳輸技術可以為森林火災的研究提供大量的數據資料,幫助科學家更好地了解森林火災的發生規律和影響因素,為制定更加有效的防火措施提供科學依據。
總之,無線微波傳輸技術在森林防火領域具有巨大的潛力和廣闊的發展前景。我們相信,在科技的不斷推動下,無線微波傳輸技術將為保護森林資源、生態環境做出更大的貢獻。