目前市场上的森林防火视频监控系统软件功能多样,硬件设备参差不齐,无统一设计、生产及应用标准,影响了全国森林防火视频监控系统建设的统一性和业务适用性,给未来全国森林防火视频监控系统互联互通带来障碍,同时随着高清视频传输、图像识别处理等新技术的引入,可使森林防火视频监控系统性能得到有效提升。行业标准的制定将会加快科技成果的扩散,规范市场竞争秩序。目前,森林防火视频监控产品品质不一,处于三个阶段的水准兼而有之。缘于此,《森林防火视频监控系统技术规范》实施,就此规范了行业技术标准,满足了森林防火“打早、打小、打了”的方向,对提升森林防火信息化水平具有重要意义;同时弥补了视频监控系统在森林防火应用中无技术标准的缺失,促进了森林防火视频监控系统建设工作的规范化和标准化。
全面解读,五项指标直指防火要害
巡航周期——全监控区域巡航周期不大于30分钟
为尽早发现森林火情,给火灾扑救争取时间,研究认为:能够及时发现火情的最长时间不能超过30分钟。如果用于发现火情的时间过长,错过最佳扑救时机,会给森林资源造成更大的损失。从技术实现角度看,在森林防火应用中,以覆盖半径15公里为例,行业内部个别厂商的设备20分钟内即可完成有效识别。为此,“标准”巡航周期定义为30分钟较为适宜。
火情识别率——漏报率不大于1%,万公顷日误报次数不大于3次
森林防火视频监控系统主要功能是对烟、火准确而有效识别后进行报警。识别能力指标应满足:在对比度大于等于10%时,可见光最小识别烟、火能力的指标不大于10×10像素,红外热成像最小识别烟、火能力的指标不大于2×2像素。
目前智能识别技术的发展还未能做到“完美”,在火情识别时会存在漏报和误报现象,为兼顾现有技术水平,且能够满足森林防火业务需要,“标准”要求系统的漏报率不得高于1%。。系统误报需满足值班人员可接受程度,为每万公顷日误报次数不大于3次。
定位精度——定位误差不大于100米
在森林火灾扑救过程中,尤其是火情发生在森林面积较大的区域,判断火点的准确位置,将会直接影响到指挥与扑救人员能否选择正确的扑火路径、合理调配周围扑火资源以及掌控最佳的扑火时间。原则上,对火点定位精度的要求是误差越小越好,但因定位精度受设备生产加工、工程安装、GIS误差等主要因素的限制,为此“标准”明确了定位精度优于100米的指标,这样既考虑到了实际应用效果,又照顾到了设备生产、实施难度及系统建设成本。
可见光和红外——系统应具有可见光烟火自动识别能力;系统应具有红外烟火自动识别能力
目前,森林防火视频监控系统多采用可见光与非制冷红外双镜头设备监控方式。这种融合较为科学,主要是由于两种方式各有各自的特点。可见光系统具有图像清晰、分辨率较高、成本低的特点,与人眼视觉基本一致。白天监测距离远,对烟雾较敏感,通过对烟的识别,可早期发现火情。但是在浓雾、夜晚,很难完成远距离对烟的识别。在高照度天气条件下,很难完成强光及火光的判别。非制冷红外热像仪对通视热源敏感,透雾能力优于可见光,夜间判断火能力较好。但是对烟的识别不敏感,监测距离较近,不论白天还是夜晚,都很难完成非通视条件下的火点监测。
为确保森林防火视频监控系统能全天候地完成森林防火监测与预警,系统宜配备可见光与红外热像仪的两种设备融合使用,这样可以实现对烟、火全天候地交叉确认识别。目前,有些设备厂商已做到了这一点,而且具备了识别算法前置、多光谱融合识别等能力。
前端监控设备防护安全——整体防护等级不小于IP66;镜头、摄像机保护仓防护等级不小于IP67
林区自然环境恶劣复杂,经常遭受着雨、雪、风沙等侵袭,要求前端监控设备整体防护等级必须达到IP66,方能完全防止灰尘、雨水等侵入设备,才不会影响设备的正常运行。镜头和相机是系统重要的视频采集设备构件,“标准”要求保护仓防护等级达到IP67,才能去除因温差变化造成的可见光视窗结露问题,同时可有效保护镜头和相机的工作环境,延长其使用寿命。
以上火情识别率、设备精度、巡航周期以及光学成像的几项指标最为关键、相互制约。在系统工作时,如果没有很好的设备精度和良好的光学成像系统相结合使用为基础,再好的识别算法也很难体现出识别能力,无法支撑系统早期、准确发现火情。如不具备多维度融合识别能力的算法,再好的硬件设备也无法确保巡航周期达到要求,无法精准定位火点。因此,生产企业和防火部门在系统设计和使用时要综合考虑这些关键因素。
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