浅析基于AI烟火识别的森林防火风险监测预警系统设计方案

Posted 2022-11-13 TSINGSEE

一、方案背景

森林火灾是世界八大自然灾害之一，具有发生面广、突发性强、破坏性大、危险性高、处置扑救特别困难等特点，严重危及人民生命财产和森林资源安全，甚至引发生态灾难。受气象气候条件、地形地势、交通条件、林区通信条件等因素限制，现有的森林防火监测系统落后，以人工地面巡护、瞭望塔高点巡查为主，存在巡护范围有限、巡护效率低等问题；森林防火体系缺乏统一的火险预警监测平台，导致森林防火工作存在全方位实时监控难、及时预报预警难、护林巡查值守难、及时组织扑救难、灾后调查取证难的局面。

二、方案介绍

基于视频监控技术、网络传输技术、GIS地理信息技术、AI图像智能识别技术等先进技术，结合EasyCVR视频融合平台，对森林防火所有前端感知设备的传输数据进行汇聚管理、智能分析、处理分发、预警推送等，能快速、精准发现火灾隐患并预警，实现森林火灾的全方位、立体化监测，助力政府各相关单位及部门建立科学、健全、有效的智慧森林防火风险监测预警系统。

森林防火风险预警平台主要由前端感知设备、视频传输网络和森林防火监控中心等组成。

前端感知设备主要包括：手持终端设备（移动单兵、巡护终端等）、无人机、网络摄像头、热成像双光谱球机等，实现森林火情的数据采集与智能监测；传输网络通过租用运营商专线或4G、5G无线网络接入前端、无人机等设备。森林防火监控中心部署应用平台服务器、视频智能分析服务器、流媒体处理服务器、存储系统、大屏显示等设备，实现森林防火的可视化监管应用。

三、方案功能

1、AI烟火识别

视频智能分析平台内置烟火识别算法，基于深度学习与AI图像识别和处理技术，可对前端设备采集的图像、视频等数据进行实时风险监测与烟火识别分析，根据火灾烟雾火焰特征，可准确识别出烟雾、火焰、火点，并立即触发告警。一方面确保预警识别的准确性，另一方面做到及时预警，做到火情早发现、早处置，降低火灾危害程度，为森林防火工作提供贯穿全流程的预警监测分析服务。

2、视频融合与管理

支持多协议、多类型设备接入，可将森林各个点位部署的前端设备快速接入（如：无人机挂载视频、林区地面视频监控、单兵及视频会议等），将海量视频资源汇聚至平台进行智能识别与分析、监控视频查看、抓拍、录像与存储、视频流分发、告警消息推送、视频数据共享等服务，为森林防火提供扁平化、可视化、综合化的视频汇聚与融合管理能力。

1）多协议/多设备接入，兼容性佳

只要设备可支持标准协议（国标GB/T28181、RTMP、RTSP/Onvif协议等）与厂商私有协议（海康/大华SDK、海康Ehome协议等），都可以快速、便捷地接入平台，不受限于设备类型、品牌、型号等，可覆盖市面上几乎所有的视频源设备，如：IPC、NVR、编码器、视频服务器、无人机、移动单兵、应急布控球、巡护终端等，实现前端海量资源的轻量化接入。

2）标准流输出，多终端/平台覆盖

可支持RTSP、RTMP、HTTP-FLV、WS-FLV，HLS、WebRTC等标准格式的视频流输出，能实现远程PC端（Windows、Mac、Linux）、手机端（android、ios）、微信端、电视墙/电子大屏等多终端、多平台的视频观看。

3）高清视频监控直播
支持720P/1080P的高清视频传输与播放，支持H.264/H.265编码视频Web直播，视频画面清晰流畅，有利于护林员查看到更丰富、更清晰的监控细节，同时也有利于提升视频智能分析结果的精度，降低烟火识别的误报率。视频支持单画面、多画面显示，可选择任意一路或多路视频观看，视频窗口数量1、4、9、16个可选。

4）抓拍/视频快照

定时对前端接入的设备通道进行抓图、视频转码、展示实时快照信息，便于工作人员快速查看与了解森林监控现场的概况。当监测到异常情况时，平台将立即抓拍并保存截图。

5）录像/回放/存储

• 录像/回放：能根据业务场景进行7*24H录像，并且支持录像的检索与回放。森林防火监控指挥中心可以查询云端的实时录像，以及查询设备端的历史录像；可通过时间轴精确控制录像回放，实现对监控区域现场的视频资料追溯、调阅、取证。

• 存储：服务器本地存储与对象云存储；支持对存储的视频文件进行浏览、检索、查看、下载、调用等。

6）云台控制

前端接入的设备具备云台功能，则可以在平台进行云台控制，支持PTZ控制镜头调焦和转向等操作。

7）语音对讲

通过语音对讲功能实现对工作现场的指挥调度喊话，以及配合护林员的沟通、对讲等，具体包括：

• 支持平台和设备之间进行直接喊话；
• 支持GB/T28181协议、海康SDK、Ehome协议等对接的语音对讲；
• 支持音频降噪回声处理。

3、告警上报与消息推送

平台可对监控设备上传的告警（离线、遮挡、故障等）及AI监测的异常情况进行及时智能告警，并进行可视化弹窗提醒与通知，方便管理人员实时查看与处理。此外，平台可抓取所有设备记录的告警状态与信息，可根据设备告警信息进行视频截取，获取告警时刻的视频截图等。

告警消息可通过语音、短信、APP、消息通知、微信等方式推送给管理人员，便于管理人员及时查看与处理。

4、GIS电子地图

只要前端设备支持GPS/北斗定位，就可以通过4G/5G无线网络实时向平台传输设备位置信息，根据GIS电子地图功能，可以实现设备在电子地图上的实时定位与便捷查看监控视频，通过监控图像的直观可视化与地图操作的结合来进行查询、浏览森林监控区域现场，有利于快速定位火情地点，形成森林防火监测体系的立体化、空间化布局。

5、可视化分析

平台界面可直观展现设备接入、运行、存储及视频智能分析的结果与火灾预警数据统计等，全局掌握森林监控区域的火患监测情况，轻松构建基于AI视频智能识别技术的森林防火大数据综合智能风险预警平台：

• 设备接入状况、运行、宽带、存储空间等状态监测信息，可通过云端运维，实现对远程实时数据的采集、分析、报警、远程智能控制、设备状态监控等功能，极大提高防火工作的效能，实现管理的精细与高效。
• 森林监测GIS地图、设备地理位置分布等信息。
• 监控区域内识别出烟雾、火焰等告警信息提示及相关数据统计等。

6、平台级联

提供视频平台级联共享功能，实现省、市、县多级平台的视频级联，支持全网视频资源的汇聚和集中管理，实现上级对下级的视频查询调阅，满足森林防火工作的协同监管、数据共享共用、信息互联互通等需求。

7、第三方集成

可支持功能灵活拓展，提供丰富的API接口及SDK等，轻松与第三方集成，将可视化视频监控平台集成至用户已有的业务平台中，打通信息与资源的互通，实现跨平台多系统数据整合应用，满足更高级的业务场景需求。

四、方案总结

森林防火，需应用科学有效的技术手段，如烟火识别、抽烟行为分析等AI智能分析算法，实现森林防火立体感知，通过智能化技术手段自动完成对森林资源的火灾监测和报警，辅助森林防火监测人员完成对森林资源的自动监测，由传统的人工监测转变为智慧化自动监测的方式。

同时，通过森林防火信息实时采集、快速传输、海量存储、智能分析、共建共享等手段，将多元数据融合，有效整合资源，构建全县/区/市/省可共享、可互通、可运维的综合型森林防火风险监测视频监控预警平台，实现数据互通共享、共用，准确高效地处理森林火灾等突发事件。