一、建设目的

本系统定位主要依据《全国森林防火中长期发展规划》和各地方政府对森林防火的要求，以及国内各地区森林防火近中远期发展实际需要。综合运用多种技术，以基础空间数据库、林业专题数据库和防火数据库为支撑，通过开发“森林防火红外遥感地网监测与预警系统”和“可视化综合管理平台系统”；实现三维场景下的“灾前、灾中、灾后”全过程、全方位、一体化动态管控和决策辅助支撑平台，为森林火险检测、预警、预报、扑救、灾后评估等决策提供技术支撑和科学依据，构建智能化防火体系。

二、系统原理

林火红外传感监测与预警系统，由地面红外遥感监测传感器网络、物联网网关、阿里云的云服务平台和巡护林员“林管通”APP软件四个部分组成。红外火焰探测器部署在高火险林区周界，形成地7*24小时的全天候林火地网监测与预警传感网络，从而替代人工巡护进行昼夜不间断的林火监测与预警。如下图所示，林火红外传感监测与预警系统。

一旦林区发生火情，红外火焰探测器将在10秒以内准确探测到早期火情现象，并自动通过相邻探测器以无线通信方式“接力”跳传至物联网网关，物联网网关利用移动通信网络将火情预警信息上报至云服务平台，云服务平台第一时间向预定的护林员手机发送火情预警及定位信息，通知护林员及时赶赴现场确认处置。

护林员现场确认后，可手机回复信息“000”，消除火情预警；可回复信息“119”，启动应急预案，通知上级管理者指挥扑救。

与此同时，云服务平台的GIS电子沙盘地图将实时呈现火情位置，显示火情蔓延方向、蔓延速度和蔓延面积；指挥者可搜索周边地区的防火物资、设施和扑救队伍，有序开展指挥调度；可实时察看现场人员手机发来的文字、语音、图片、视频等信息，随时掌握现场扑救情况，从而实现林火监测、预警、响应、指挥的一体化、可视化、智能化、协同化管理。

系统拓扑结构如下图：

红外遥感监测传感器网络：红外遥感监测传感器网络是由JTG-HWJ200BN火焰探测器组成，JTG-HWJ200BN火焰探测器是集火焰探测、温度探测、无线通信、自组网络、自动路由等功能于一体的智能型火焰探测器，具有功耗低、探测准、传输远、抗干扰等显著特点，适用于城市森林、自然保护区、旅游景区等区域性大面积森林防火预警。

物联网网关：物联网网关型号IOT-GJ431BF，是集网络火情接收、远程火情转送、探测器网络管理、无人值守预警、火情报警提示于一体的森林防火测控主机，具有高可靠、高稳定、自恢复等显著特性，支持无人值守火情预警监控的功能。

阿里云.云服务平台：云服务平台是一个高集中性大数据可视化平台，平台构成包括防火前期林木防盗、防火资源管理、设备防盗报警、气象信息采集和火灾态势分析；防火中期林火监测预警、火点定位、资源检索、应急指挥调度；防火后期期火灾档案管理、扑救模块生产。

林管通：实时掌握护林员、森林公安、管理人员等对林场进行各种巡护，实时掌握巡护林场的现场视频信息和巡护人员的位置，巡护轨迹等，提高巡护人员提高工作效率，同时，采集的现场音视频信息可留作证据使用，还可以用于指挥中心与巡护员进行音视频通话等。

    运行模式如下图所示：

三、技术参数

1、JTG-HWJ200BN火焰探测器-产品介绍

JTG-HWJ200BN火焰探测器

JTG-HWJ200BN火焰探测器，是集火焰探测、温度探测、无线通信、自组网络、自动路由等功能于一体的智能型火焰探测器，具有功耗低、探测准、传输远、抗干扰等显著特点，适用于城市森林、自然保护区、旅游景区等区域性大面积森林防火预警。

n  火焰探测：高灵敏，可探测至100m距离火焰；

n  环境探测：盗伐林木、环境温度、环境湿度（可选择配置）；

n  传输距离：空旷空间大于800m，森林环境约200m；

n  使用寿命：高能量锂电池结合光能板供电，平均寿命5年；

n  自组网络：间隔100m左右部署，自动组成网络，自动寻找防火物联网网关；

2、结构说明

    探测器结构示意图如下图所示，其构件名称分为：

①天线;②探测器壳体;③遮阳罩;④太阳能板;⑤探测窗口;

⑥不锈钢支架⑦螺栓;⑧环境传感器;⑨红外传感器;⑩LED指示灯

3、结构参数

探测器外壳采用金属外壳，其安装后示意图如图2.3所示，探测器支架采用不锈钢材质，其尺寸如图5.3所示。该探测器结构相关参数：

n  外形尺寸：245*85*230mm（无遮光罩）

n  壳体材质：铝合金

n  太阳能板：工程塑料

n  安装支架：不锈钢

n  产品净重：1.2Kg

n  防护等级:IP67

 探测器安装后结构示意图

4、系统火焰探测能力指标

    火焰探测：

  I级灵敏度距离与等效着火面积列表

 水平视角灵敏度图

n  抗 干 扰：内置人工智能算法，可抗太阳、雷电、电磁干扰；

n  无线传输：RF433MHz无线通信（根据用户所在位置可更改），通信距离：800m (视环境而定)；

n  自组网络：探测器自动组成传感器网络，无线“接力”跳传；

n  自动路由：探测器自动发现故障节点，重新选择传输路由，寻找测控网关；

n  自动防盗取：探测器内置防盗传感器，当有盗取行为发生时主动发现，并发出盗取报警；

n  复合供电：高能锂离子电池结合光能板供电，平均使用寿命约5年；

n  预警功能：火情定位、着火面积、蔓延速度、蔓延方向、蔓延趋势；

n  预警方式：向预定人员手机发送火情位置，三维'GIS'地图呈现火情；

n  无人值守：物联网网关发起强烈声光报警，同时向手机发送消息，全球可达；

n  外壳保护：IP67，野外曝晒雨淋；

n  外形尺寸：体积小巧，安装方便。

5、工作原理

火焰燃烧会产生红外波段的热辐射、可见光波段的光辐射和紫外波段辐射。火焰温度越高，辐射的红外线就越多。不同材质燃烧的火焰其辐射相对能力在各波段的分布各有不同，但对于含碳物质，其火焰会在中红外波段会有极高的能量分布，燃烧产生的CO₂能够有效的吸收该红外波段红外辐射。碳氢化合物火焰光谱如下图所示。

 碳氢化合物火焰辐射谱图

    另外太阳经过大气层时，由于太阳光中附近的能量被大气层中的CO₂所吸收而衰减得很大，大气中该光谱图的红外线强度比较弱。太阳辐射红外光谱分布图如图2.6所示。因此CO₂光谱附近是用于红外火焰探测的重要波段。

 太阳辐射红外光谱图

选用CO₂波长的红外传感器，可以检测出含碳物质燃烧的红外特征。添选其他波长的热释电红外传感器，采用多参数分析和数学计算技术，主要利用火焰的光信号的闪烁分析和红外光窄频阈值信号分析，可以准确的判断火焰燃烧，并有效减少误报概率。

6、JTG-HW/YK系列火焰探测器-性能指标

JTG-HW/YK系列火焰探测器具体性能指标评见下表。分别从基础信息、传感识别、通信参数、结构组成和工作环境等方面进行描述。

JTG-HW/YK系列火焰探测器-性能指标

IOT-GJ431BF物联网网关-产品介绍

  IOT-GJ431BF物联网网关

IOT-GJ431BF物联网网关，是集网络火情接收、远程火情转送、探测器网络管理、无人值守预警、火情报警提示于一体的森林防火测控主机，具有高可靠、高稳定、自恢复等显著特性，支持无人值守火情预警监控的功能。

n  火情接收：部署于传感器网络附近200～500m，可接收传感器网络火情消息；

n  远程传送：通过GSM短消息和有线网络TCP/IP协议发送到预警系统；

n  无人值守：将火情位置直接通过GSM短消息或有线网络TCP/IP协议发送到预警平台；

n  火情报警：直接驱动报警灯发出强烈声光报警，作用范围大于50m；

n  网络管理：可发起网络路由、数据采集、网络巡检命令，排查探测器故障；

n  备电工作：内置自动充电蓄电池，可支撑大于24小时工作；

n  自动恢复：若出现异常工作，自动在10秒内重启，防止测控中断，避免维护。

IOT-GJ431BF物联网网关-性能指标

    下表为物联网网关的具体性能指标，分别从基础信息、远程数据、短距离无线通讯、电源和结构等方面进行了描述。

 IOT-GJ431系列物联网网关-性能指标