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森林防火监控系统方案 1 目目 录录 2 3 第一章 概述第一章 概述 1 1 森林防火的需求与现状森林防火的需求与现状 1 1 概况概况 森林火灾是林业重要灾害之一 一旦发生火灾会对人类的生命财产安全造成极大 危害 因此做好防火工作是森林保护工作的重中之重 森林防火必须贯彻 预防为主 积极扑救 的方针 真正做到早发现 早解决 目前 基于无线网络技术和光纤技术 的远程无线监控系统 已广泛应用于森林防火监控领域 森林防火指挥中心是整个防火指挥调度的核心 当发生重大森林火灾和重点区域 发生火情时 市指挥部 市林业局领导可在此进行组织指挥 并可召开指挥部成员会 议 全市森林防火视频工作会议 研究部署工作 指挥中心应具备四项功能 一是可以满足指挥部领导对全市森林防火工作进行指 挥调度的需要 随时调用全市森林防火电子地图 掌握各地防火设施及扑救力量的部 署情况 查看火场地形地貌 二是将各个监测点的视频图像传回中心机房并由指挥中 心实施远程监控和自动预警 三是可以实现与火场的实时图像传输 便于直观了解火 场动态 科学指挥决策 四是与省森林防火指挥中心和市政府应急指挥中心及各县 市 区 指挥中心进行信息交流 可适时召开视频会议 发生火灾后可以和县指挥 部领导视频会商 制定扑火方案 通过远程监控系统 森林防火指挥中心能实时监控林区火情实况 及时发现火情 起到预防火灾的目的 火灾发生时 该系统能将现场图像实时传回指挥中心 为指挥 中心的远程指挥调度提供有力的保障 最大限度地减小火灾造成的损失 该系统能真 实记录火情发生 发展和消灭的整个过程 为火情的预防 治理提供真实有效的历史 资料 4 1 2 国际常用的森林防火技术国际常用的森林防火技术 国际上现有的森林防火报警技术 德国 FIRE WATCH森林火灾自动预警系统 德国投入使用的FIRE WATCH森林火灾自动预警系统 正常监测半径10公里 安装该系统每套需7 5万欧元 而在勃兰登堡州安装需要120 130套 约1000万欧元 美国 护林飞机和红外遥感火灾预警飞机巡逻 美国利用 大地 卫星在离地面大约705公里的轨道上绕地球运转 探测地面上的 高温地区 浓烟地带以及火灾遗址 美国使用无人驾驶林火预警飞机进行24小时监测 虽获得了成功 但耗费了巨额资金 加拿大 加拿大采用卫星巡回监测系统 加拿大采用从卫星上发射电磁射线检测林区温度 当检测出某一林区局部温度上 升到150 200 红外线波长达3 7微米时 便是火灾前兆 立即测定具体温度 采 取措施及时防火 同时 加拿大林区采用多架配备先进的直升飞机轮流监测森林火灾 飞行费每小时需5000 6000加元 国外的技术有的虽然可靠 但需要借助高空卫星 且施工太复杂 有的技术方案 基础实施投资太大 多达几十万美元 投入成本过高 这些难以满足我国森林资源监 测的实际需要 1 3 国内采用的监测方法国内采用的监测方法 地面巡护地面巡护 地面巡护 主要任务是向群众宣传 控制人为火源 深入了望台观测的死角进行 巡逻 对来往人员及车辆 野外生产和生活用火进行检查和监督 存在的不足是巡护 面积小 视野狭窄 确定着火位置时 常因地形地势崎岖 森林茂密而出现较大误差 在交通不便 人烟稀少的偏远山区 无法进行地面巡护 需用各种交通工具费用及人 员工资费用 只能用视频监测方法来弥补 瞭望台监测瞭望台监测 瞭望台监测 是通过瞭望台来观测林火的发生 确定火灾发生的地点 报告火情 它的优点是覆盖面较大 效果较好 存在的不足 是无生活条件的偏远林区不能设瞭 5 望台 它的观察效果受地形地势的限制 覆盖面小 有死角和空白 观察不到 对烟 雾浓重的较大面积的火场 余火及地下火无法观察 雷电天气无法上塔观察 瞭望是 一种依靠瞭望员的经验来观测的方法 准确率低 误差大 另外瞭望员人身安全受雷 电 野生动物等的威胁 航空巡护航空巡护 航空巡护 是利用巡护飞机进行林火的探测 它的优点是巡护视野宽 机动性大 速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察 可及时采取有效措施 但也存在 着不足 夜间 大风天气 阴天能见度较低时难以起飞 同时巡视受航线 时间的限 制 而且观察范围小 只能一天一次对某一林区进行观察 如错过观察时机 当日的 森林火灾也观察不到 容易酿成大灾 固定飞行费用2000元 小时 成本高 租用飞机 费用昂贵 飞行费用严重不足 这就需要用定点视频监测来弥补其不足 卫星遥感卫星遥感 卫星遥感 利用极轨气象卫星 陆地资源卫星 地球静止卫星 低轨卫星探测林 火 能够发现热点 监测火场蔓延的情况 及时提供火场信息 用遥感手段制作森林 火险预报 用卫星数字资料估算过火面积 它探测范围广 搜集数据快 能得到连续 性资料 反映火的动态变化 而且收集资料不受地形条件的影响 影像真切 存在的不足 准确率低 需要地面花费大量的人力 物力 财力进行核实 尤其 是交通不便的地方 火情核实十分重要 在接到热点监测报告2小时内应反馈核查情况 和结果 为弥补以上手段之不足 我司 森林防火监控系统 可以实现快速 准确 实时 的监控林火情况 配合林政管理 生态建设管理及林业活动等功能实现各种管理 2 2 本方案的特点本方案的特点 克服了原始人工瞭望观察火情的局限 实现了林区管理数字化 科学化 大大减 少了林业部门的费用支出和管理成本 提高了林区企业的效应 该系统特点有 林火识别系统 实现火情自动报警 野外设备防盗报警系统 有效防止设备丢失和人为破坏 远距离无线传输 避免野外架线施工 6 太阳能蓄电池供电 24小时不间断供电 满足系统能源消耗 3 3 实现的主要功能实现的主要功能 监控指挥屏幕墙可以实时显示前端视频采集点的图像 所有视频图像进行全程录像存储 并可以对以往的历史图像进行查询和回放 采用野外重载云台 定位精准 防抖动 具有实时回显位置信息功能 同时配备 电动长焦距镜头和低照度高清晰摄像机 可以通过专用操作键盘或监控软件控制云台 和镜头 通过设置的监测点 实现整个有林面积的监视范围达到95 以上 系统安全性高 采用人员身份认证 访问控制功能和审核功能等方式保证系统安 全可靠 查询简便性 可通过对时间 日期 前端采集点完成资料检索 无线传输模式 降低系统成本 避免有线传输带来的具大施工难度 方便与其他 防火中心及其他森林防火管理相关部门连接 防盗告警 在监控点装置红外摄像机 有盗窃活动发生时监控中心报警警 保护 用户投资 将损失降低 电源系统 电源供给在全天候的环境下 保证系统不间断供电 防雷接地系统 系统要有安全的防雷接地保障措施 确保系统能够安全运行 7 第二章 系统简介第二章 系统简介 1 1 系统整体介绍系统整体介绍 森林防火监控系统 以先进而稳定的防火技术为森林防火提供优质的服务 该 系统是以森林火情监测为主 将纳米波滤光技术 数字图像处理技术等高新技术综合 应用于森林资源管理中的高科技产品 本系统在监控森林火情的同时 还可以对森林资源 生态环境 森林病虫害 野 生动物及滥砍滥伐等进行有效监控 系统构成图示如下 8 9 系统中各个前端将采集的信息 数据经过DVR编码后通过无线和有线网上传至县级 监控中心 也可实现在本地的视频存储 前端视频可存储到县级监控中心的NVR中并可 由NVR对其进行管理 转发 虚拟矩阵控制中心控制解码上墙服务器对视频进行解码输 出至大屏拼接控制器再至大屏实现漫游叠加等功能 相关领导可以在监控中心进行查 看 远程调度指挥 县级监控中心人员可通过智能分析服务器实现对前端的智能分析 也可通过客户端访问相关视频 县级的视频也可上传至市级监控中心进行显示 操作 在市级监控中心配备的SMS管理服务器可对多台NVR进行管理 手机转码服务器可将视 频信号转码成可以在手机上查看的视频 NVR可选择性的对视频进行录像 获取信息 利用建立分布在火灾易发区不同至高点的野外信息采集站 获取覆 盖范围内的监控视频图像 环境信息 实现全天候不间断监控 动态监测 在无线或有线数字化网络平台系统的支持下 将视频图像及其它信 息实时 同步传输到防火监控中心 实现真实观测林区的动态情况 火灾预警 如有火情 利用智能分析 提调相关数据了解并掌握火场的基础情 况 实现准确定位 同时通过专业林业数据库分析 得出一套切实可行的扑火方案 确定扑火的人 机 物力量的配置 得出扑救具体措施和最佳路线方案 预报分析 参考林区物候 可燃物特性数据 利用专家数据库模型进行综合分 析 预测出相应地区的森林火灾等级数据 2 2 前端设备前端设备 前端由网络高清摄像机 红外摄像机 视频采集定位单元 视频服务器NVS或 DVR 无线网桥 设备防盗监控单元 避雷接地单元 智能太阳能供电单元等组成 3 3 中继设备中继设备 中继由无线网桥 传输天线 智能太阳能供电系统 避雷接地系统等组成 4 4 中心控制设备中心控制设备 终端由网络视频录像管理系统 解码上墙系统 虚拟矩阵控制系统 无线网桥接 收系统 大屏拼接控制系统 手机转码系统 智能分析系统 UPS电源等组成 10 5 5 防火指挥中心防火指挥中心 远程控制与通讯是指挥中心的主要功能 即通过指挥中心可完成对林场各个地区 的通讯指挥工作 同时在指挥中心可以实现对火情地区的实时监视 控制功能 以指 挥中心为核心将各个系统进行整合 实现办公的信息化网络化 通过有线 无线调度 系统完成对下属部门的命令发布 工作查询 人员调配工作 11 第三章 中心管理平台软件介绍第三章 中心管理平台软件介绍 平台主界面图 1 1 平台描述平台描述 DCS NVR300 H系列平台软件是AMPON推出一套适合于大中小型项目的IP整体解决方 案平台 平台采用CS架构 模块化设计 既可以在中小型项目上担任监控中心平台 也可以通过目录服务实现大系统的堆叠和级联 平台采用开放的接口标准 支持 AMPON SONY LG HIK DAHUA等品牌的设备直接接入 可以统一管理前端所有IP设备 支持系统 管理 录像 点播 报警等功能模块 12 2 2 设计理念设计理念 2 1 实用性实用性 AMPON网络视频录像机致力于各种垂直化行业解决方案的提供 设计合理 结构简 单 功能完备 切合实际 能有效提高工作效率 满足行业需求 是软件追求的目标 2 2 可扩展性可扩展性 AMPON网络视频录像机采用结构化设计 系统规模和功能易于扩充 系统配套软件 具有升级能力 能够方便和快速的构建行业数据整合方案 2 3 易操作性易操作性 AMPON数字化管理平台提供清晰 简洁 友好的人机交互界面 操控简便 灵活 易学易用 便于管理和维护 有很强的容错和系统恢复能力 2 4 实时性实时性 AMPON网络视频录像机是一套全实时的交互式控制平台 无论是媒体数据 控制数 据 报警数据还是录像数据和系统状态数据都能在第一时间通过网络到达用户桌面 2 5 安全性安全性 AMPON网络视频录像机构建与稳定的C S架构之上 不但给系统提供实时性保障 也能给系统提供运行环境的安全性保障 AMPON网络视频录像机提供完善的用户和权限 管理模式 能保障系统的应用级数据安全 2 6 高可靠性高可靠性 AMPON网络视频录像机采用成熟 稳定和通用的技术 服务器软件具备强大的实时 数据处理能力 同时支持多种备份和冗余措施 能够保证系统长期稳定运行 13 2 7 可维护性可维护性 AMPON网络视频录像机具备自检 故障诊断及故障弱化功能 在出现故障时 用户 可以通过平台软件及时 快速地进行维护 通过AMPON平台 整个系统动态环境一致性 维护可以轻松的实现 极大的减轻系统维护工作量 3 3 平台架构平台架构 4 4 模块介绍模块介绍 作为一个专业的视频监控平台 AMPON网络视频录像机由如下模块构成 A 设备控制模块 该模块是系统的设备驱动层 整个系统通过该模块完成与编解码器的通信 应用 层的设备无关指令通过该模块翻译成设备相关指令 通过网络传输层 完成对设备的 各种控制与交互 14 B 媒体控制模块 该模块是AMPON网络视频录像机的核心 用以完成对大容量媒体流以及透明数据的 管理 媒体流包括两个方面的内容 一个是实时的视音频流 一个是文件流 数据管 理包含两个方面的内容 存储和转发 AMPON网络视频录像机通过一套高效和强壮的流处理机制完成存储和转发的统一资 源调度 从而使得系统的处理能力得到极大的提高 C 连接管理模块 连接管理接口是媒体控制接口的核心 每个连接由源和目的唯一标识 一个连接 表示了一个数据传输通道 系统为每个连接创建专门的处理任务 连接相互独立 有 效的避免了系统故障的扩散 每个连接可以附加一个存储请求和若干的转发请求 存储和转发共享数据 独立 运行 数据的共享可以节约网络带宽 数据的并行处理保障了系统的效率和强壮性 D 客户端管理模块 所有客户端和服务器的通信都要经过该模块的翻译和处理 通过该接口 客户端 和服务器可以完成各种控制信令的交互 客户端管理接口又可以细分为如下的几个模块 权限管理 用户 角色和权限的管理 认证管理 身份的认证 呼叫管理 客户端各种请求的响应 包括连接的建立和删除 设备的参数请求等 等 E 报警管理模块 通过该接口 AMPON网络视频录像机实时调度各种资源用于完成对报警信息的及时 处理和联动 F 服务器管理模块 AMPON网络视频录像机采用分布式多叉树服务器架构 用以分担整个系统的网络和 计算压力 服务器管理模块负责在各个服务器之间传递和同步服务器状态 协调各个 服务器的工作上下文 G 系统诊断模块 该模块是包括如下一些组成部分 日志管理 负责记录系统内发生的事件 并且在第一时间将要发布的日志发布到 15 相应的客户端上 这样 可以减轻系统管理员对整个系统的维护工作量 设备巡检 负责第一时间获得设备的各种状态 包括 网络是否正常 镜头是否 正常 名称是否改变 配置是否改变等等 这些状态数据也需要同步传递到各个在线 的客户端 保障应用视频图像的一致性 客户端巡检 负责客户端状态的获取 包括客户端的登陆 退出和掉线 服务器巡检 负责查询每个服务器是否在线 如果服务器掉线 系统会在第一时 间给出提示 从而转入相应的故障处理模块 服务器工作上下文诊断 用于诊断服务器各个模块是否正常 对于一些不正常的 模块 系统负责恢复或者清除 故障弱化 客户端故障弱化 为了保障服务器的性能 对于已经掉线的客户端 服务器自动剔除并释放相应资源 服务器故障弱化 如果服务器出现故障 在故障修 复好后 系统会自动修复与所有在线客户端的连接 让用户自动重新回到正常的工作 环境 5 5 功能概述功能概述 5 1 系统的视频监控功能系统的视频监控功能 管理员可以为每一个用户设定一个登录ID 用这个ID登录系统后 系统会自动生 成该用于有权限管理的监控点 并以树形列表的方式显示出来 这样可以避免非法用 16 户的误操作 用户登录系统后 可以按照上面的窗口显示模式来显示监控点 5 2 系统的设备管理功能系统的设备管理功能 系统提供了丰富的设备管理功能 可以管理设备的名称 网络参数 视频参数 镜头 参数 音频参数 485参数 232参数 存储参数 并可以根据物理分布情况对监控点设备 进行分组 5 3 系统的用户管理功能系统的用户管理功能 系统允许管理员新增 删除 编辑用户和用户组 可以增加一个用户 也可以增加 一个用户组 一个组的用户具有相同的属性 建立好一个用户或用户组后 管理员可 以为其分配监控点资源 这样用户登录系统后就可以看到自己权限可管理的监控点 17 5 4 系统的权限管理功能系统的权限管理功能 系统管理员可以为每一个用户设定他的具体权限 如上图 包括电子地图功能 虚拟镜头功能 日志查询功能 本地录像功能 图片抓拍功能 发送语音功能 接收 语音功能 录像回放功能等 并可以细分每一个用户的级别 5 5 系统的录像管理系统的录像管理 系统提供了方便的录像计划和报警计划录像 管理员可以设计一个录像计划模板 设定监控点的录像日期时间 分辨率 帧率等 一旦设定成功 系统将自动执行计划 模板 18 5 6 系统的回放查询功能系统的回放查询功能 系统提供了基于时间条件和基于事件条件进行查询的方式 输入查询条件后可以 自动的罗列出满足条件的录像资源列表 点击列表文件即可播放录像文件 录像检索方式 时间查询 时间查询 5 7 报警功能报警功能 系统支持设备的IO报警和移动侦测报警功能 允许用户设置报警计划 当某一个 监控点发生报警的时候 可以预先设定好需要联动的其他监控点 以及需要联动的监 控点所需要执行的动作 包括启动录像 报警输出 语音提示 图像弹出等等 如下 图 19 5 8 电子地图功能电子地图功能 系统支持电子地图功能 允许用户设置多级电子地图 并在每一级上设置监控点 允许用户编辑地图和监控点列表 并在地图上对监控点进行群操作 5 9 日志查询功能日志查询功能 系统提供了丰富的日志查询功能 可以在指定时间段内查询用户信息 设备状态 信息 报警信息 子服务器信息 刷卡信息 计划类信息进行查询 20 5 10 远程共享功能远程共享功能 为方便远程用户对本系统的操作 系统提供了远程共享功能 允许用户通过远程 桌面对本系统进行操作 5 11 系统扩展性介绍系统扩展性介绍 系统的存储和管理由NVR实现 存储容量的扩展性 既可以通过NVR的扩展柜来实 现扩展 也可以通过NVR堆叠级联来实现扩展 所有NVR主机均支持性能稳定的SAS扩展 接口 可以扩接JBOD扩展柜 SAS扩展接口的传说速率高达12Gbps 远远高于传统的 21 eSATA接口和USB接口 具有极强的扩展能力和读写能力 管理监控点的容量扩展可以通过NVR主机堆叠扩展方式实现存储容量和管理点数的 扩展 如下图 当原有监控点需要增加存储时间或又有新增的监控点需要管理时 可以通过堆叠 扩展的方式来实现存储容量扩展和管理点数的扩展 原有NVR通过逻辑定义为扩展NVR 的下级子节点 新增的监控点接入到扩展NVR上 并定义为父节点 这样原有系统就顺 利地实现了升级扩容 实现系统平滑升级和增容 22 第四章 大屏显示控制系统第四章 大屏显示控制系统 本方案为液晶大屏幕拼接显示系统的设计方案 根据现场自然条件及技术要求制 作详细合理的方案 1 1 设计原则设计原则 系统建设的总体目标是 利用先进成熟的计算和信息处理技术 建设一个集计算 机技术 网络技术 通信技术 图形图像技术 数据库技术及信息处理技术等为一体 的 全新的液晶拼接系统 并可实现平滑扩充及系统升级 以满足业务需求为出发点 为客户提供全方位的 人性化服务的液晶拼接系统 液晶拼接总体描述液晶拼接总体描述 AMPON超窄边液晶大屏幕拼接显示系统 外置大屏幕拼接控制系统 23 原装进口工业级三星DID液晶面板 高亮度 高对比度 高色域 高亮度700 800cd 高对比度3000 1 4000 1 液晶大屏幕拼接显示系统大小 3x4 DCS LS 46 可用性原则可用性原则 大屏幕信息显示系统作为综合性信息显示的的重要场所 系统必须保证实用并切 实满足或高于客户的需求 根据客户应用需求的规模和要求 我们将选择最合适的液 晶大屏幕拼接单元 最优化的的拼接控制系统和外部控制软件环境组成液晶大屏幕拼 接系统 配合信号切换 可以选择任一路信号在大屏幕上的显示 满足不同接入信号 的组合显示等需求 通过软件操作控制 快速实现输入信号在液晶大屏幕拼接系统的 独立显示或大屏显示 先进性原则先进性原则 AMPON液晶大屏幕拼接单元具备大尺寸 显示质量优异 单位面积成本低 使用寿 命长等特点 作为液晶大屏幕拼接系统拼接单元 能够直接输入RGB信号 Video BNC 信号 YPbPr信号 S video信号 DVI信号 HDMI信号 通过拼接控制系 统进行多种信号源拼接显示 可以实现多路信号的同时输入 任意选择一路信号在大 屏幕上单屏显示 全中文控制界面具有強大的显示控制功能和简易直观的操作界面 通过大屏幕拼接控制系统能实现独特的图像拼接处理技术 组合M行 N列的大屏幕不 会导致图像损伤和失真 可靠性原则可靠性原则 整个系统按照一年365天 一天24小时不停歇连续工作 因此整个液晶大屏幕拼接 系统必须具有高可靠性 高稳定性等特点 以保证系统常年连续正常运行 AMPON液晶 大屏幕拼接单元水平和垂直可视角度为178度 确保了在任何时候 任何角度都可以监 看到高质量画面 被动发光的特性也使液晶具有高亮度 高对比度 色彩还原性好 画面清晰 无灼伤现象及高的分辨率的优点 标准化原则标准化原则 系统在选用控制技术和设备时 充分利用各种产品的优势 将它们有机地结合起 来 符合国际标准 同时要求系统的通信环境 硬件环境 软件环境相互间的依赖减 至最小 充分发挥自身优势为系统互联的信息互通和网上控制创造有利条件 经济实用性原则经济实用性原则 24 合理的性价比是系统设计中应当考虑的重要内容 因此 选用设备在兼顾良好性 能的基础上也要考虑经济性 除考虑系统总体造价外 还应当考虑系统长期运行维护 成本 液晶拼接系统运行期间维护费用的降低 将极大的减轻用户在资金上的负担 可扩充性原则可扩充性原则 随着技术发展和需求的扩大 系统扩充是必然的 在系统设计时应充分考虑未来 扩充的可行性 确保现有设备可得到充分的利用 整个系统要求遵循开放性的原则 除了可以直接接入VGA RGB 视频信号等外 还应可以接入网络信号 宽带语音等 能随时对各类信号进行切换及动态综合显示 系统应有增加新设备和新功能的能力 使得硬件扩充变得非常简单 同时 软件也只需要进行扩容和升级就可以满足要求 而不必修改源程序 系统硬件和软件部分都能够方便的 与时俱进 兼容性原则兼容性原则 大屏幕系统项目是一个庞大而复杂的系统 需要实现各种子系统的完美汇接 所 以系统的兼容性就显得十分必要 2 2 AMPONAMPON 液晶拼接单元特点液晶拼接单元特点 采用采用DIDDID面板面板 DID Digital Information Display 面板技术目前已成为显示产业瞩目的焦点 DID面板的革命性突破在于超高亮度 超高对比度 超耐用性以及超窄边应用 解决了 液晶显示应用于大屏幕公共显示的技术障碍 一般来说 电视或电脑所用液晶屏的亮 度只有250 300cd m2 采用DID面板的液晶屏幕亮度则高达700 1000 cd m2 对比度 高达3000 1 10000 1 比传统电脑或电视液晶屏要高出一倍 是一般背投的三倍 因 此 采用DID面板的专业液晶显示器即使是在户外的强光照射下也清晰可见 超高对比度超高对比度 普通技术4000 1 3000 1 4000 1的超高对比度 将大大增强色彩表现力 从而保证画面层次的理 想呈现 创造引人注目的靓丽画质 25 超高亮度超高亮度 普通技术 800cd m2 700 800cd m2的超高亮度 保证了画面的清晰明亮 即使远距离观看也可以感受 到鲜明亮丽的色彩 8ms8ms 极速响应时间极速响应时间 普通技术 8ms 8ms极速响应时间有效的消除了画面的拖尾现象 使得动画更加流畅 尤其是在显 示动态视频 WEB及3D动画显示的时候 画面表现更加出众 超宽视角超宽视角 普通技术 AMPON 无论从上下左右哪个角度观看 AMPON的宽视角解决方案都能让您看到清晰的高质 量图像 超窄边框结构超窄边框结构 AMPON液晶拼接单元边框结构与以往的DID拼接单元产生了质的飞跃 拼接单元左 26 边及上边框厚度为4 3mm 右边及下边框厚度为2 4mm 整体拼接边框厚度仅仅6 7mm左 右 能为拼接用户带来完美的视觉享受 3 3 AMPONAMPON 液晶拼接控制器特点液晶拼接控制器特点 分布式控制技术分布式控制技术 分布式信号控制技术是AMPON系列拼接控制器的专利控制技术之一 拼接器内部采 用各个独立模块 并行处理 信号在输入拼接器之前 需要通过专有技术完成信号的 调度和控制 实现各通道信号传输与硬件带宽之间的平衡问题 对于进入非公共区域的信号 每个窗口信号对应独立的处理模块 并控制相应 的拼接单元的显示内容 外置矩阵完成信号的分配和调度切换 窗口操作时 根据不同的窗口显示模式 矩阵完成相对应的信号的微观分配 某些特殊情况下 如果需要更多的显示带宽 可以释放底图的部分显示功能 以提高带宽需求 先进的纯硬件设计架构先进的纯硬件设计架构 与基于计算机的多屏分割器处理方案不同AMPON系列拼接控制器采用了纯全硬件信 号处理和总线架构模块设计 不需要操作系统支持 上电即可工作 开机时间少于5秒 用户可直接硬开机和关机 启动迅速 满足7X24小时的工作需求 系统稳定可靠 图像参数图像参数 白平衡白平衡 亮度亮度 对比度对比度 锐度锐度 自动调整自动调整 出厂时的各种图象参数均设置在标准状态 用户也可根据需要对个别参数进行调 整 可对每路输出图象进行白平衡参数的调整 使得拼接电视墙 拼接系统的综合白平 衡达到尽可能完美的状态 场景预设场景预设 AMPON系列拼接控制器可以预设不同的场景 供实际使用时调用 也可以把预设的模 式和中控系统有机地整合为一体 控制软件控制软件 AMPON系列拼接控制器采用新一代可视化 所见即所得拼接器操控软件 该操控软 件整合拼接器产品的应用特点 结合工程安装上的特点开发完成 采用目前软件设计的 前沿理念 摒弃传统拼接器控制软件复杂的调试要求 对拼接过程实现自动运算 对窗 27 口控制过程采用所见即所得的操作界面 避免传统的拼接器软件繁琐复杂的预设过程 经过简单的培训 就可以完成对该套软件的使用 软件整合拼接控制和窗口控制为一体 运行该软件可以方便完成对场景的预设 调用 窗口的控制 信号通道选择 通道重命名 隐含矩阵控制等功能 具体功能见软 件操作说明书 简洁的全中文操作界面 见下图 4 4 屏幕显示屏幕显示 整屏显示整屏显示 整个屏幕显示一个完整图像 显示的图像可以是复合视频 VGA RGB S VIDEO YPbPr YCbCr或DVI 28 单屏显示单屏显示 每个单元显示一路图像 每个单元的输入信号可以任意设置 任意组合显示任意组合显示 任何几个单元显示一路信号 有机的实现多屏幕的灵活组合显示 29 图像叠加图像叠加 通过软件可将任意一个信号 以一个屏为单位 在整个幕墙上移动叠加 30 图像拉伸图像拉伸 通过软件处理可将一个信号 以一个屏为单位 在整个幕墙上拉伸 31 5 5 控制软件系统概述控制软件系统概述 AMPON系列控制软件是新一代可视化 所见即所得拼接器操控软件 该操控软件整 合拼接器产品的应用特点 结合工程安装上的特点而开发 AMPON系列控制软件采用目 前软件设计的前沿理念 摒弃传统拼接器控制软件复杂的调试要求 对拼接过程实现 自动运算 对窗口控制过程采用所见即所得的操作界面 避免传统的拼接器软件繁琐复 杂的预设过程 经过简单的培训 就可以完成对该套软件的使用 AMPON系列整合墙体拼接控制和窗口控制为一体 运行该软件可以方便完成对场景 的预设 调用 窗口的控制 信号通道选择等功能 超高分辨率数字显示拼接墙系统 简称 VW 通过计算机多屏显示 视频信号 叠显 主从分布式显示 无缝拼接等专业技术将多个显示单元拼接成一个超大的显示 屏幕 具有超高分辨率 多信号源 超大画面无缝显示等特性 充分满足客户集中信 息显示 集中监控 集中指挥调度的需求 32 第五章 远程监控系统第五章 远程监控系统 1 1 设备配置设备配置 远程视频监控系统除了具有传统闭路电视监视系统的所有功能外 还具有远程视 频传输与回放 自动异常检测与报警 结构化的视频数据存储等功能 与数字视频监 控系统相关的主要技术有视频数据压缩 视频的分析与理解 视频流的传输与回放和 视频数据的存储 视频监控系统的发展大致经历了三个阶段 第一代模拟监控系统 在九十年代初以前 主要是以模拟设备为主的闭路电视监 控系统 称为第一代模拟监控系统 第二代数字化本地视频监控系统 九十年代中期 随着计算机处理能力的提高和 视频技术的发展 人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理 利用 显示器的高分辨率实现图像的多画面显示 从而大大提高了图像质量 这种基于PC机 的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统 第三代远程网络视频监控系统 九十年代末 随着网络带宽 计算机处理能力和 存储容量的快速提高 以及各种实用视频处理技术的出现 视频监控步入了全数字化 的网络时代 称为第三代远程视频监控系统 第三代视频监控系统以网络为依托 以数字视频的压缩 传输 存储和播放为核 心 以智能实用的图像分析为特色 引发了视频监控行业的技术革命 受到了学术界 产业界和使用部门的高度重视 森林防火监控系统 项目建设的前端视频采集部分主要完成视频图像的采集和 对森林着火点的定位 每个前端采集站主要设备包括 重型云台 低照度透雾摄像机 无线微波传输设备 智能太阳能供电系统 野外保温箱等设备 摄像机输出的模拟视频信号通过视频线缆联接到DVR或者视频编码设备再通过以太 网连至无线传输设备发送至中心控制室 通过数字无线传输设备可以传输多种需求的 信号 为实现系统的音视频信号 报警信号 数字云台数据回传 前端设备控制信号 等传输提供了一个更为方便的平台 低照度透雾摄像机低照度透雾摄像机 33 为满足森林防火特殊需要 低照度摄像机与特制镜头配套 该摄像机与普通摄像 机的比较如下 低照度透雾摄像机低照度透雾摄像机普通摄像机普通摄像机 3D DNR功能支持数字降噪不支持远程切换功能 影响增益引擎 技术 有 可实现彩色透雾无 最低照度 0 001Lux 黑白 0 01Lux 彩 色 黑白摄像机 0 1Lux 0 05Lux 配套镜头 内部透雾电路设计 配套透雾 镜头 防火专用 无透雾功能 一般无专用 配套镜头 电动长焦透雾镜头电动长焦透雾镜头 由于森林防火监控系统安装在林区的山上 山区经常山雾弥漫 普通的镜头无法 达到正常的监控效果 我公司采用国际技术领先的透雾镜头 解决了山区雾大 成像 难的问题 电动长焦透雾镜头与普通镜头比较表 电动长焦透雾镜头电动长焦透雾镜头普通镜头普通镜头 远程切换 镜头内置转盘使滤色片中心始终与主光轴 保持一致 并且支持远程切换滤色片从而 达到透雾成像功能 不支持远程切换 滤色片 无透雾 功能 滤色片多栅格滤光片无滤色片 配套摄像机专门配套双电路CCD芯片摄像机 防火专用 一般无专用配套 摄像机 重型云台重型云台 森林防火监控系统前端采集部分建立在高山上 野外条件恶劣 对云台的各项指 标有严格的要求 例如 机械传动部分具有良好的抗风性能 山上雷电较多 云台自 身要有避雷功能 云台要抗腐蚀 云台担负着定位功能 机械加工精度要求较高 重 型数字万向云台采用专利的技术 结合军工雷达的工作原理 按照军工级别的制造标 准生产 保证每一个生产环节都控制在军工标准之内 每一根导线 每一颗螺丝都由 专家精心设计 重型数字回显云台是结合专利技术和国内云台的优点开发的产品 该云台采用不 锈钢材料铸造 具有防水 耐高温 耐老化 抗腐蚀的特点 选用高性能电机 大载 34 重量 专为特殊环境设计 可内置温控电路 宽范围温度工作 云台可以实现准确定 位 2 2 无线传输配置说明无线传输配置说明 无线传输标准简介无线传输标准简介 IEEE 802 11b IEEE 802 11 Task Group b于1999年年底底定IEEE 802 11b标准 以直序展频 又 称DSSS Direct Sequence Spread Spectrum 做为调变技术 所谓 直序展频 是将 原来1个位的讯号 利用10个以上的位来表示 使得原来高功率 窄频率的讯号 变成 低功率 宽频率 另外一方面 802 11b传输速率最高可达到11Mbps 频段则采用 2 4GHz免执照频段 IEEE802 11a IEEE 802 11a由于传输速率可高达54Mbps 将可使用在更多的应用中 因此被视 为下一代高速无线局域网络规格 802 11a选择具有能有效降低多重路径衰减与有效使 用频率的OFDM为调变技术 并选择干扰较少的5GHz频段 IEEE802 11g 802 11g其实是一种混合标准 它既能适应传统的802 11b标准 在2 4GHz频率下 提供每秒11Mbit s数据传输率 也符合802 11a标准在5 8GHz频率下提供54Mbit s数据 传输率 现在802 11g已经相当的成熟 也大规模WLAN技术中 无线传输技术特性 无线传输技术特性 802 11802 11标准 标准 可靠的通信可靠的通信 抗射频干扰性能 理想的接收灵敏度 宽范围天线能提供强大的 可靠的无线传 输 低成本低成本 可以避免安装线缆的高成本费用 租用线路的月租费用以及与设备需要经常移动 增加和改变相关的费用 灵活性灵活性 由于没有线缆的限制 您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站 移动性移动性 35 由于设置允许在任何时间 任何地点访问网络数据 而不是在指定的地点 所以 用户可以在网络中漫游 快速安装快速安装 无须施工许可证 不需要开挖沟槽 安装无线网络所需的时间只是安装有线网络 的零头 高吞吐量高吞吐量 可实现11Mbps 54Mbps 或更高的数据传输速率高于T1 E1 线路速率 保护用户投资保护用户投资 可实现向未来技术的平滑升级 无须更换设备重复投资 抗干扰性强抗干扰性强 抗干扰是扩频通信主要特性之一 比如信号扩频宽度为100 倍 窄带干扰基本上 不起作用 而宽带干扰的强度降低了100 倍 如要保持原干扰强度 则需加大100 倍 总功率 这实质上是难以实现的 因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得 到 所以即使以同类型信号进行干扰 在不知道信号的扩频码的情况下 由于不同扩 频编码之间的不同的相关性 干扰也不起作用 正因为扩频技术抗干扰性质 美国军 方在海湾战争等处广泛采用扩频无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络 隐蔽性好隐蔽性好 因为信号在很宽的频带上被扩展 单位带宽上的功率很小 即信号功率谱密度很 低 信号淹没在噪声之中 别人难以发现信号的存在 加之不知扩频编码 很难拾取 有用信号 而极低的功率谱密度 也很少对于其他电讯设备构成干扰 抗多径干扰抗多径干扰 在无线通信中 抗多径问题一直是难以解决的问题 利用扩频编码之间的相关特 性 在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号 也可把多个 路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强 从而达到有效的抗多径干扰 无线与有限传输比较无线与有限传输比较 有线通信的开通必须架设电缆 或挖掘电缆沟或架设架空明线 而架设无线链路 则无需架线挖沟 线路开通速度快 将所有成本和工程周期统筹考虑 无线扩频的投 资是相当节省的 一般有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降 如果中间通过电话转接局 36 则信号质量下降更快 到4 5公里左右已经无法传输高速率数据 或者会产生很高的 误码率 速率级别明显降低 而对于无线扩频通信方式 50公里内几乎没有影响 一 般可提供从64K到2M的通信速率 误码率小于10 10 有线通信受地势影响 不能任意铺设 而无线通信覆盖范围大 几乎不受地理环 境限制 有线通信铺设时需挖沟架线 成本投入较大 且电缆数量固定 通信容量有限 而无线扩频则可以随时架设 随时增加链路 安装 扩容方便 有线通信除电信部门外 其它单位的通信系统没有在城区挖沟铺设电缆的权力 而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制专网 有线链路的维护需沿线路检查 出现故障时 一般很难及时找出故障点 而无线 扩频通信只需维护扩频电台 出现故障时则能快速找出原因 恢复线路正常运行 建设通信线路时一般需要备份 如果主备通道皆为有线线路 往往会存在相关故 障点 若一条有线中断 另外一条很可能由于整个电缆被挖断或被破坏 配线架损坏 转接局断电等原因 同时中断 如果有线通信线路利用无线扩频进行备份 当有线线 路中断 时则可将通信链路切换到无线链路上 仍可保证通信线路的畅通 无线扩频通信可以迅速 数十分钟内 组建起通信链路 实现临时 应急 抗灾 通信的目的 而有线通信则需要较长的时间 在安全性能方面无线扩频通信本身就起源于军事上的防窃听技术 有线链路沿线 均可能遭搭线窃听 与X 25和DDN 相比 无线扩频网具有速率高 安装简单 运行费用低 无须租费 仅投入少量维护费用 无须申请频率资源 容易扩展 投资少等优点 另外 如使 用X 25 或DDN 作为网间互连的链路 在链路两端要使用路由器 多路复用器等设备 而无线扩频产品有网桥 路由器 调制解调器等多种选择节省设备和投资 因此无线 扩频网比X 25 和DDN 在数百公里范围内联网要有明显的优势 无线传输系统设计无线传输系统设计 根据上述描述 考虑到现行主要无线产品都是基于IEEE 802 11b标准 因为IEEE 802 11b的产品都是工作在2 4G Hz的无线频率上 是国家开放的民用频率不需要在国 家无线电委员会申请和备案 为了避免频道干扰 以及无线需要的稳定性 安全性 所以我们采用IEEE802 11a产品作为无线桥接主干设备 37 无线局域网在物理布局 通信距离等方面有其特殊性 采用无线方式 架设方便 运行 维护成本低 周期短 本方案的设计综合考虑经济性 施工可行性等多方面因 素 力求做到最优 系统示意图 系统示意图 无线桥接示意图无线桥接示意图 5 8GHz桥接示意图 2 4GHz桥接示意图 38 设计说明 设计说明 整体网络结构如图所示 整个系统3部分组成 第一部分 监控中心部分 监控中心分三个部分进行设计 其一为监控中心到 中继点通过5 8GHz无线网桥设备810 25采用5132EL H 室外定向天线进行点对点无线 桥接 其二为监控中心通过2 4GHz无线网桥设备200 30采用124室外定向天线与中继点 进行点对点无线桥接 其三为监控中心通过2 4GHz无线网桥设备200 30采用全向天线 与前端监控点作点对三点无线桥接 第二部分 中继点部分 中继点部分为二个部分 其一是通过5 8GHz无线网桥 设备810 25采用5132EL H 室外定向天线与监控中心进行点对点无线桥接 其二是通 过2 4GHz无线网桥设备200 30采用124室外定向天线与下一级中继点进行点对点无线桥 接 第三部分 前端监控点 前端监控点部分采用2 4GHz无线网桥设备200 30采用 124室外定向天线与中继点或下一级中继点进行点对点无线桥接 所有的设备都采用远距离以太供电 室外楼顶无线网桥必须安装避雷器保证设备 在雷击下安全正常工作 3 3 供电配置说明供电配置说明 森林火灾是世界性的林业重要灾害之一 防火工作成为首要任务 监控设备发挥 的作用是及其重要的 可以监控林火以便作出紧急处理 还可以监控人为破坏等 但往 往为这些重要设备提供电源需要建设很长的电力线路成本造价高周期长严重影响系统 的实施周期 并且本身对森林也是一种危害 39 太阳能太阳能 采用太阳能发电解决森林安全设备供电问题成为最快 最有效的办法 无须架设电 力线并且一次性投资 无需缴纳电费 发电操作简单 既经济又节能 环保 并且太 阳能供电是一种既不消资源又无污染排放的清洁能源 使用寿命长 性能稳定 维护 费用较低 风能风能 风力发电是一种廉价的再生能源 它的发电成本要远低于其他发电 但其发电量 受天气的影响较大 为了弥补风力发电的不足 现经常采用的方法是风 光互补系统 就是将风力发电 太阳能发电结合起来 这样就能在一定程度上满足人们日常的工作 生活的需要 新型翼型设计 极好的低风速运行特性 低噪音运行 结构简单 仅有 3 个可动部件 尾翼自行卷绕 自动抗强风保护 多功能电力控制器 先进的恒压电池充电控制 可配逆变器 十分方便的塔架安装 40 免维护设计 4 4 设计原则设计原则 根据监控地区的太阳能资源具体情况和负载耗电量确定太阳能发电的容量 保证森林防火所有监控设备供电 监控设备考虑全天供电 最大每日供电时间为 24小时 经济 实用 可靠 5 5 设计依据设计依据 对此系统提出的主要指标对此系统提出的主要指标 太阳能电池组件保证使用寿命长 设计在25年以上 蓄电池容量能满足负载72小时连续供电 即连续3天供电 正弦波逆变器换效率高 设计在93 额定功率输出时效率 93 常规和经验参数常规和经验参数 太阳能电池方阵倾角为38 太阳能电池方阵面获得的辐射量为平面值的1 1倍 经计算地区平均每日峰值日照时数 方阵面上 为4 0小时以上 41 6 6 功率及配置的确定功率及配置的确定 蓄电池组容量设计蓄电池组容量设计 蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的 因为设备所需的电量都是由蓄电池提 供的 太阳能方阵每日所发电量都要存储到蓄电池内以供设备消耗 但每天太阳能方 阵需要多发出一部分电量存储到蓄电池内以备阴雨天使用 蓄电池的选用为 2V 600Ah 12块 12串 合计24V 600Ah 太阳能电池板的容量设计太阳能电池板的容量设计 1 太阳能电池方阵基本单元选定 拟选定单组为12V 120Wp太阳能电池板 2 太阳能电池组件功率 共需要6块120Wp太阳能电池板 2串3 并 总功率 720Wp 选用多晶硅太阳能电池板 发电效率高 寿命长采用表面采用低铁钢化玻璃 减 小组件对太阳光的反射 达到对大发电量 42 第六章 计算机网络系统第六章 计算机网络系统 随着森林防火数字化 网络化建设的需要 越来越多的林业单位要求建立起一个 先进的计算机信息系统 由于各个单位都有着自己的行业特点 因此所需的计算机系 统干变万化 从工厂的生产管理系统到证券市场的证券管理系统 从政府的办公系统 到医疗单位的管理系统 不同的系统之间区别很大 对不同单位不同应用的计算机系 统都要作出一个详细的系统设计方案 这就是计算机系统集成方案 一般来说 计算机 系统集成分成以下三个部分来进行 1 1 系统方案设计要求系统方案设计要求 1 1 1 1 调查分析调查分析 对于森林防火的计算机系统建设 首先要进行详细的调查分析 以书面的形式列 出系统需求 供该单位的有关人员讨论 然后才能确定系统的总体设计内容和目标 1 2 1 2 设计目标设计目标 这是系统需要达到的性能 如系统的管理内容和规模 系统的正常运转要求 应 达到的速度和处理的数据量等 2 2 设计原则设计原则 这是我们设计时要考虑的总体原则 它必需满足设计目标中的要求 遵循系统整 体性 先进性和可扩充性原则 建立经济合理 资源优化的系统设计方案 下面我们 分别逐个进行讨论 2 1 2 1 先进性原则先进性原则 采用当今国内 国际上最先进和成熟的计算机软硬件技术 使新建立的系统能够 最大限度地适应今后技术发展变化和业务发展变化的需要 从目前国内发展来看 系 统总体设计的先进性原则主要体现在以下几个方面 采用的系统结构应当是先进的 开放的体系结构 43 采用的计算机技术应当是先进的 如双机热备份技术 双机互为备份技术 共享 阵列盘技术 容错技术 RAID技术等集成技术 多媒体技术 采用先进的网络技术 如网络交换技术 网管技术 通过智能化的网络设备及网 管软件实现对计算机网络系统的有效管理与控制 实时监控网络运行情况 及时排除网 络故障 及时调整和平衡网上信息流量 先进的现代管理技术 以保证系统的科学性 2 2 2 2 实用性原则实用性原则 实用性就是能够最