森林火災作為威脅森林安全的主要災害之一,具有突發性強、破壞性大、處置救助困難等特點。據統計,全球每年因森林火災燒毀的森林面積高達數百萬公頃,給生態環境、經濟發展和人民生命財產安全帶來巨大損失。傳統的森林防火方式主要依賴人工巡查和瞭望塔監測,存在監測范圍有限、時效性差、人力成本高等問題。隨著科技的不斷進步,森林防火視頻監控系統應運而生,而 4G/5G 物聯網方案的深度應用,為該系統的高效運行提供了堅實的技術支撐。
森林防火視頻監控系統是一套集視頻采集、傳輸、分析和預警于一體的智能化系統。其主要功能包括實時視頻監控、火點智能識別、煙霧檢測預警以及應急指揮調度等。在實時視頻監控方面,系統通過在林區制高點、重點區域部署高清攝像機,實現對林區全方位、全天候的可視化監控。這些攝像機具備夜視、透霧等功能,即使在夜間、大霧等惡劣環境下,也能清晰捕捉林區畫面。
火點智能識別和煙霧檢測預警是該系統的核心功能。利用先進的圖像識別和人工智能算法,系統能夠自動分析視頻畫面,一旦檢測到火點或煙霧,立即觸發報警機制。通過對火焰的顏色、形狀、動態變化以及煙霧的濃度、擴散方向等特征進行分析,精準判斷火災發生的位置和規模,并將預警信息及時推送至相關部門和人員。在應急指揮調度方面,系統可整合地理信息系統(GIS)、視頻監控畫面和氣象數據等信息,為指揮人員提供直觀的決策依據,實現對火災撲救工作的科學調度和高效指揮。
從原理上看,森林防火視頻監控系統的運行依賴于前端設備、通信網絡和后端管理平臺。前端的高清攝像機采集視頻數據后,通過 4G/5G 網絡等通信方式將數據傳輸至后端管理平臺。后端管理平臺對視頻數據進行存儲、分析和處理,一旦發現異常情況,及時發出預警。然而,在這一過程中,數據傳輸的穩定性和效率直接影響著系統的性能,4G/5G 物聯網方案的優勢在此得以充分體現。
在 4G/5G 物聯網方案中,工業路由器和物聯網卡是保障森林防火視頻監控系統高效運行的關鍵組件。
工業路由器作為數據傳輸的 “中樞樞紐”,具備強大的網絡適配和數據處理能力。森林防火視頻監控系統部署的環境往往較為復雜,林區地形起伏大、電磁環境干擾多,普通路由器難以滿足需求。工業路由器采用工業級設計標準,具有耐高溫、耐低溫、抗震動、防潮防塵等特性,能夠在 - 40℃至 85℃的極端溫度環境下穩定工作,防護等級可達 IP67,可適應林區惡劣的自然環境。它支持多種通信協議和設備接入,能夠同時連接多個高清攝像機,實現視頻數據的集中采集和快速轉發。此外,工業路由器還具備智能路由和鏈路備份功能,當主網絡信號不佳時,能夠自動切換至備用網絡,確保視頻數據傳輸不間斷。在某林區測試中,使用工業路由器后,視頻數據傳輸的中斷次數從原來的每天平均 15 次降低至不足 2 次,大大提高了數據傳輸的穩定性。
物聯網卡為視頻數據傳輸提供了穩定、高速且經濟的網絡通道。與傳統的有線網絡相比,物聯網卡依托運營商的 4G/5G 網絡,具有覆蓋范圍廣、部署靈活等優勢。在偏遠林區,無需鋪設復雜的光纖線路,只需安裝搭載物聯網卡的設備,即可實現網絡連接。4G 網絡能夠滿足大部分森林防火視頻監控系統的基本數據傳輸需求,提供穩定的視頻傳輸速率。而 5G 網絡的超高帶寬和超低延遲特性,更是為高清視頻和實時監控提供了強大支持。在 5G 網絡環境下,視頻數據的傳輸延遲可低至 100 毫秒以內,高清視頻畫面能夠實時、流暢地傳輸至后端管理平臺,使管理人員能夠第一時間掌握林區動態。從成本角度來看,采用物聯網卡方案避免了大規模有線網絡建設的高額投資和后期維護成本,在中小規模林區項目中,使用 4G/5G 物聯網方案的年均成本較傳統有線網絡方案降低 30% - 40%,具有較高的性價比。
在某國家級自然保護區的森林防火項目中,引入基于 FIFISIM物聯4G/5G 物聯網方案的視頻監控系統后,取得了顯著成效。該保護區面積達 5000 平方公里,地形復雜,以往依靠人工巡查和少量瞭望塔監測,難以實現全面覆蓋。新系統在保護區內部署了 200 余臺高清攝像機,并配備工業路由器和物聯網卡。自系統運行以來,成功監測到 12 起初期火情,均在火災蔓延前被及時撲滅,將火災損失降至最低。同時,系統的實時視頻監控功能還為保護區的野生動物保護和生態研究提供了寶貴的影像資料。與傳統監測方式相比,該系統使保護區的監測覆蓋率從原來的 30% 提升至 95% 以上,人力成本降低了 60%。
在另一省份的重點林區,當地林業部門采用 FIFISIM物聯的4G/5G 物聯網方案升級森林防火視頻監控系統。在一次突發的雷暴天氣中,系統的火點智能識別功能及時發現了一處因雷擊引發的火情,并在 1 分鐘內將預警信息推送至周邊的防火站點和指揮中心。由于發現及時,指揮中心迅速組織力量進行撲救,僅用 2 小時就控制住火勢,避免了火勢蔓延至周邊村莊和更大范圍的林區。此次火災撲救過程中,高清視頻畫面通過 5G 網絡實時回傳至指揮中心,為指揮人員制定撲救方案提供了直觀依據,大大提高了撲救效率。該系統運行一年來,林區火災發生率同比下降了 45%,有效保障了林區的生態安全和人民群眾的生命財產安全。
4G/5G 物聯網方案憑借其卓越的性能優勢,與森林防火視頻監控系統深度融合,在提升火災監測能力、保障數據傳輸穩定、降低運營成本等方面發揮了不可替代的作用。通過實際案例,我們清晰地看到其為森林防火工作帶來的顯著價值,成為守護森林資源安全,推動森林防火工作智能化、高效化發展的重要技術保障。