森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中無線數(shù)字通信技術(shù)的有效運(yùn)用分析

李曉林 潘名勝

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森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中無線數(shù)字通信技術(shù)的有效運(yùn)用分析

李曉林1潘名勝2

1.湖北萊安智能科技有限公司，湖北 咸寧 437000 2.咸寧向陽(yáng)湖濕地公園管理處，湖北 咸寧 437000

無線通信技術(shù)具備安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)、組網(wǎng)靈活、可擴(kuò)展性好、安全性較高等特點(diǎn)，在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中得到普及，并且運(yùn)用效果顯著。首先簡(jiǎn)要概述了森林防火監(jiān)控系統(tǒng)，其次闡述了森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中通信技術(shù)升級(jí)的重要性，并基于此介紹了無線數(shù)字通信技術(shù)在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的有效運(yùn)用，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)研究提供參考依據(jù)。

森林防火；監(jiān)控系統(tǒng)；無線數(shù)字通信技術(shù)

引言

無線數(shù)字通信技術(shù)在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的運(yùn)用，有利于各指揮中心實(shí)時(shí)監(jiān)控林況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情；有利于實(shí)現(xiàn)林間現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的交流互通，以便適時(shí)調(diào)整救援方案與策略，最大限度減小相關(guān)損失。此外，這個(gè)系統(tǒng)還能真實(shí)記錄火情的發(fā)生、發(fā)展過程，同時(shí)能將現(xiàn)場(chǎng)圖像以數(shù)據(jù)信息形式儲(chǔ)存。對(duì)于火情的預(yù)防治理而言，這是一份珍貴的歷史資料。

1 森林防火監(jiān)控系統(tǒng)概述

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)由前端監(jiān)控點(diǎn)、傳輸系統(tǒng)和指揮中心三個(gè)模塊組成。森林防火監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程：設(shè)置于監(jiān)控專用鐵塔的前端監(jiān)控點(diǎn)所監(jiān)控的內(nèi)容以圖像信息的形式通過無線傳輸系統(tǒng)，從而傳輸?shù)街笓]中心。安裝前端監(jiān)控點(diǎn)的專用鐵塔需要具有一定的抗風(fēng)性能（抗風(fēng)等級(jí)12級(jí)），從而保證監(jiān)控設(shè)備能在8級(jí)以下的風(fēng)級(jí)穩(wěn)定工作，其組成包括紅外低照度全天候攝像機(jī)、全天候護(hù)罩、重型數(shù)字云臺(tái)、視頻服務(wù)器等。監(jiān)控中心由硬盤錄像機(jī)、視頻解碼器、控制服務(wù)器及監(jiān)控大屏幕等部件構(gòu)成。它通過無線網(wǎng)絡(luò)基站（由無線網(wǎng)橋和天饋系統(tǒng)構(gòu)成），不僅可以獲得全面清晰的現(xiàn)場(chǎng)圖像，而且還能通過遠(yuǎn)程調(diào)控前端監(jiān)控點(diǎn)的攝像頭相關(guān)工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控畫面圖像范圍及質(zhì)量的精確控制[1]。

2 森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中通信技術(shù)升級(jí)的必要性

2.1 稀缺的無線電資源

森林防火監(jiān)控系統(tǒng)以無線電技術(shù)為前提與基礎(chǔ)。無線電頻譜資源不僅在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、構(gòu)建信息社會(huì)中地位重要，而且日益成為國(guó)防建設(shè)中不可或缺的組成要素。在日常生活中，應(yīng)用無線電的例子也屢見不鮮，小到遙控器、交通卡，大到飛機(jī)、高鐵、輪船等，可以說現(xiàn)如今的生產(chǎn)、生活已經(jīng)離不開無線電技術(shù)。近年來，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的無線電事業(yè)的頻譜資源也提出了新的要求。目前由于不斷增長(zhǎng)的國(guó)防建設(shè)用頻需求，我國(guó)的無線電頻譜資源漸成緊張趨勢(shì)，現(xiàn)已成為稀缺資源，因此需要想辦法提高頻譜資源的利用效率。數(shù)字通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這個(gè)系統(tǒng)通過采用TDMA分址方式，使相關(guān)頻率的利用率較之前提升了4倍。

2.2 IP互聯(lián)互通更便捷

數(shù)字通信IP互聯(lián)系統(tǒng)是指將多個(gè)位置分散的相同或不同頻段的中轉(zhuǎn)臺(tái)通過IP網(wǎng)絡(luò)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)IP互聯(lián)下的虛擬集群，構(gòu)建一個(gè)不受地域限制的無線通信網(wǎng)絡(luò)，使各移動(dòng)終端能在這個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行相互之間的語(yǔ)音數(shù)據(jù)通信，在互聯(lián)互通上更為便捷。

2.3 話音質(zhì)量和抗干擾性更強(qiáng)

數(shù)字通信IP互聯(lián)系統(tǒng)的話音質(zhì)量和抗干擾性更強(qiáng)，主要由于其采用了優(yōu)異的語(yǔ)音壓縮編解碼和糾錯(cuò)技術(shù)，對(duì)話音在傳輸過程中的丟失做最大限度的復(fù)原，與此同時(shí)還有效抑制了背景噪聲，從而極大地提高了話音質(zhì)量水平。

2.4 擴(kuò)展能力更強(qiáng)

數(shù)字通信IP互聯(lián)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力很強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上可開發(fā)各種子系統(tǒng)，如調(diào)度子系統(tǒng)、UPS定位子系統(tǒng)等。由于其采用全I(xiàn)P架構(gòu)，因此這個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定而高效。

3 無線數(shù)字通信技術(shù)在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 微波傳輸技術(shù)概述

目前，主要的無線數(shù)字通信技術(shù)是無線微波傳輸技術(shù)。微波指波長(zhǎng)范圍在毫米—厘米的數(shù)量級(jí)，頻率超過1 GHz的一種電磁波，波長(zhǎng)較普通無線電波要短。無線微波傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)幾公里甚至幾十公里場(chǎng)所監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸，克服該類地區(qū)不易布線的弊端。微波傳輸技術(shù)的主要原理是將圖像通過調(diào)頻調(diào)制或調(diào)幅調(diào)制的辦法，以高頻載波的形式在空中傳輸。這也是微波傳輸數(shù)據(jù)信息的一大特點(diǎn)。

3.1.1 微波傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)

（1）無線纜，擴(kuò)容能力強(qiáng)、安裝周期短，且易于維護(hù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性好，組網(wǎng)靈活，新的監(jiān)控點(diǎn)或其他設(shè)備可以方便、快捷地加入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，而不用另建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因此可以較容易地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

（3）網(wǎng)絡(luò)安全保密性高。無線網(wǎng)絡(luò)具有多種安全防護(hù)措施，如WEP加密、ESSID以及MAC地址過濾等。

3.1.2 微波傳輸?shù)娜秉c(diǎn)

（1）易被地面吸收，不能如中波那樣沿著地球表面?zhèn)鬏敗?/p>

（2）易穿過電離層逸入太空而丟失信息，并不能如短波那樣經(jīng)過電離層反射而得以傳輸?shù)降孛婧苓h(yuǎn)的地方。

（3）微波作直線傳輸?shù)姆秶苄?，只能在視距范圍?nèi)，目前對(duì)這一問題的解決主要采用接替?zhèn)鬏數(shù)姆椒ā?/p>

3.2 微波傳輸在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用

案例說明：該森林面積數(shù)據(jù)為南北長(zhǎng)約20 km，東西長(zhǎng)約26km，在該森林中設(shè)置森林防火監(jiān)控系統(tǒng)。各監(jiān)控點(diǎn)安裝位置如圖2所示，太陽(yáng)能為其供電能源。為了保證所有設(shè)備的安全，防止惡意盜用，還專門在每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)附近安裝了攝像頭。由于森林系統(tǒng)環(huán)境復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)極弱，所以采用微波形式傳輸數(shù)據(jù)信息[2]。

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

如上文所述，微波具有傳播范圍有限的特點(diǎn)。如何使其傳輸空曠無阻擋，是目前我們亟待解決的問題。針對(duì)這一問題，主要采用的是接替?zhèn)鬏數(shù)姆椒?。即在一定?shù)量的監(jiān)控點(diǎn)之間選擇一個(gè)中間至高的位置作為一個(gè)中繼點(diǎn)，其余點(diǎn)架高塔，使其到中繼點(diǎn)沒有阻擋。中繼點(diǎn)在匯集各點(diǎn)信息后再統(tǒng)一發(fā)射到分控中心，最后再由分控中心發(fā)射回監(jiān)控中心，從而完成整個(gè)傳輸過程[3]。

（1）前端監(jiān)控點(diǎn)。采用設(shè)置分中心的辦法進(jìn)行前端監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心之間的無線傳輸，從而克服二者不可視的客觀不足。分中心與監(jiān)控中心以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行無線傳輸。

（2）中繼點(diǎn)。中繼點(diǎn)的設(shè)立主要是為了實(shí)現(xiàn)前端監(jiān)控點(diǎn)跟監(jiān)控中心點(diǎn)、分中心點(diǎn)之間的可視，從而實(shí)現(xiàn)無線傳輸。

（3）監(jiān)控中心。為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心和分中心點(diǎn)之間主干網(wǎng)的連接，在監(jiān)控中心放置無線網(wǎng)橋，通過該網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)前端監(jiān)控點(diǎn)與監(jiān)控中心的無線通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過無線數(shù)字通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。由于無線數(shù)字通信技術(shù)的安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，日益在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中得以普及，而且其應(yīng)用也大大提升了畫面的清晰度和實(shí)時(shí)性，在森林防火工作中真正做到了早發(fā)現(xiàn)、早解決，最大限度減少了森林火災(zāi)造成的損失。

[1]柴正相.曲靖市森林防火通信系統(tǒng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展對(duì)策[J].綠色科技，2017（21）：158-159.

[2]劉熠.森林火災(zāi)應(yīng)急指揮數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2015.

[3]靳燕.無線數(shù)字通訊技術(shù)在森林防火監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].山西電子技術(shù)，2012（6）：53-54.

Effective Use Analysis of Wireless Digital Communication Technology in Forest Fire Prevention and Control System

Li Xiaolin1Pan Mingsheng2

1. Hubei Leian Intelligent Technology Co., Ltd., Hubei Xianning 437000 2. Xianning Xiangyang Lake Wetland Park Management Office, Hubei Xianning 437000

Due to its short installation period, easy maintenance, strong capacity of expansion, flexible networking, good expansibility and high security, wireless communication technology is widely used in forest fire prevention monitoring system and its application effect is remarkable. The paper firstly briefly summarizes the forest fire monitoring system, and then elaborates the importance of the communication technology upgrading in the forest fire monitoring system. Based on this, it introduces the effective use of wireless digital communication technology in the forest fire monitoring system, hoping to be the relevant research in the future to providing a reference.

forest fire prevention; monitoring system; wireless digital communication technology

S762.3

A

1009-6434（2017）11-0016-03