晨馭科技‖MCNet · 全分布式森林消防指揮中心解決方案

　　一直以來，森林火災撲救就是一個世界性的難題。2018年美國加利福尼亞州發(fā)生山火，過火面積超過15萬英畝;2019年澳大利亞山林大火持續(xù)燃燒整整四個月，直接經濟損傷超過五十億;2020年我國四川西昌市突發(fā)森林火災，造成1000余公頃森林被毀，19名地方撲火人員英勇犧牲……

　　林火具有突發(fā)性強、危害性大，處置救助較為困難等多個特點，對森林生態(tài)系統(tǒng)和人類生活都會造成巨大的傷害。晨馭科技作為高新技術企業(yè)，以分布式音視頻處理算法為核心、有線和無線網絡技術為架構、通訊與集成電路領域專家團隊為主干，自主研發(fā)推出MCNet集分交互式可視化綜合管理平臺 ，為森林防火應急指揮中心提供一體化音視頻系統(tǒng)解決方案，搭建集中、高效、統(tǒng)一的滅救指揮平臺。

　　災 前 預 警 01

　　“打早、打小、打了”是我國森林火災的應急方針，即預防為主、打防結合、積極消滅。為此，森林防火應急指揮中心必須搭建完善的林火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，輔助與各類終端傳感器、終端報警器，對森林中的任何異常情況實行有效預警。

　　1.1 森林火災視頻監(jiān)控

　　煙霧作為火災初期最為明顯的特征之一，是森林防火中最為重要的監(jiān)控目標。不同于城市監(jiān)控，由于森林覆蓋面積廣，且受到日夜溫差、光照強度、濕度、風力風向等氣候因素影響，林火煙霧在形成初期運動緩慢，輪廓模糊，又或與霧氣相互混淆，時常難以分辨。這就對森林防火應急指揮中心的圖像處理系統(tǒng)，以及大屏拼接系統(tǒng)提出了空前的嚴苛要求。畢竟哪怕是對一縷煙霧的誤判，其結果也可能會造成幾千公頃森林資源的焚毀。

　　為有效實現國家相關應急指揮部門對森林火災的立體監(jiān)控與有效預防，晨馭科技采用MCNet分布式拼接融合系統(tǒng)，為 應急指揮中心搭建小間距LED拼接顯示屏 ，支持包括VGA/SDI/DVI/HDMI/4K/8K等在內的全種類信號，RTSP/ONVIF/TS等格式協議碼流接入，以及海量IPC高清解碼上屏顯示與輪巡，能夠將來自地面巡護隊、瞭望塔監(jiān)控攝像頭、航空護林飛機、無人機，乃至各類高低軌遙感衛(wèi)星所拍攝的視頻圖像，一并接入指揮中心顯控系統(tǒng)之中，為應急指揮中心搭建可容納海量信號源的立體式森林火情監(jiān)控平臺。

　　森林防火應急指揮中心對于監(jiān)控圖像的第二大嚴苛要求就是高幀率與高同步性。目前，我國對疑似林火煙霧的研判主要基于幀間差分法、光流法與背景差分法，深壓縮技術在此過程中易導致圖像幀數的丟失，影響觀察員對林火的準確判斷。

　　晨馭科技憑借業(yè)內領先的8K/16K全幀率無損超高清圖像處理技術 ，為應急指揮中心實現視頻信號的全幀率無損處理與實時上屏顯示;納秒級動態(tài)圖像精準同步技術，確保圖像顯示無撕裂、信號切換無閃屏，為指揮中心觀察員判斷林火隱患提供超清完整的圖像依據。

　　1.2 林區(qū)數據“一張圖”

　　林火智能監(jiān)測的目的，在于第一時間為應急指揮中心提供火情信息服務，及時發(fā)現森林火情、定位起火地點、確定火勢大小及發(fā)展趨勢，其內容涵蓋3S、紅外熱成像、傳感器監(jiān)測等多個方面，是森林火災智能監(jiān)測系統(tǒng)保障應急處理的核心環(huán)節(jié)，決定了應急指揮中心對于火情的處置速度。

　　“3S”是森林防火應急指揮中最具代表性的技術之一，由遙感技術(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)組合應用而成。前兩者對森林進行地理、圖像方面的數據采集，結合森林中各區(qū)域溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、紅外二氧化碳傳感器等終端設備采集的環(huán)境數據，最終匯總至GIS地理信息系統(tǒng)中進行空間化顯示。

　　晨馭科技以基于網絡的超高分辨率動態(tài)底圖實現方案，助力森林防火應急指揮中心信息“一張圖”建設，采用MCNet分布式系統(tǒng)為GIS、SCADA等行業(yè)軟件提供點對點的顯示平臺 ，將各種林區(qū)環(huán)境大數據與GIS地圖相結合，幫助指揮中心觀察員對森林進行立體化監(jiān)控。

　　為實現對森林火災的快速反應，甚至是同步反應，指揮中心觀察員除了人工排查火情監(jiān)控數據以外，還需對林區(qū)實行高度智能化的預警管理機制。MCNet提供基于互聯網標準的RestFul API開放式接口，支持TCP/IP協議，能夠將各類報警終端一并連入系統(tǒng)之中。一旦監(jiān)測傳回的溫濕度、熱度和煙霧數據超過閾值，森林防火應急指揮中心就會響起警報，聯動GPS定位和GPRS通信模塊的網絡信息采集終端，在指揮中心小間距LED拼接大屏上自動彈出并放大顯示相關監(jiān)控畫面，第一時間發(fā)出火情告警，同時為指揮中心提供準確的火點地理位置與相關數據。

　　災 中 指 揮 02

　　2.1 火場監(jiān)控圖像顯示

　　林火多發(fā)生在懸崖峭壁谷坡之上，地勢險峻、地形復雜，且森林落葉地表積累層厚，林火蔓延速度快，這就對火災現場的信息采集造成了一定的難度，因此常采用直升飛機航拍、無人機航拍、火場手持單兵裝備來實現火場火情圖像信息的采集。

　　MCNet分布式圖像處理器采用全IP網絡化分布式部署 ，系統(tǒng)內所有節(jié)點均能獨立運行，支持雙鏈路冗余備份機制，以基于FPGA的純硬件架構實現系統(tǒng)的高穩(wěn)定、高可靠運行 。此外，系統(tǒng)內所有音視頻信號傳輸均采用全IP數字化技術，在森林防火應急指揮過程中，能夠通過國家應急通信部門搭建的有線或無線通信手段，實現受災現場視頻的實時回傳，以高達64個單屏開窗數量，在指揮中心拼接大屏上對系統(tǒng)內海量火場圖像信號進行高密度追蹤監(jiān)控，幫助上級領導了解林火發(fā)展事態(tài)。

　　森林火災危險性高，即便是專業(yè)的森林消防隊員，如若對林火發(fā)展趨勢沒有足夠的了解，貿然進入火場也將面臨生命危險。通過PC、Pad、觸摸屏等可視化操作終端，指揮中心相關操作員能夠對MCNet系統(tǒng)內的所有視頻信號，進行一鍵投屏、無縫切換、圖像漫游、畫面疊加、自由縮放等多種操作，操作過程自然流程，無黑屏、無卡頓、圖像無撕裂，方便指揮官及高層領導全方位了解火災情況，制定相關撲滅與救援方案。

　　2.2 多部門跨地域協同

　　森林防火應急指揮工作跨度范圍廣，參與部門多，涉及消防指揮中心、公安指揮中心、高速公路管理指揮中心、民航空中交通指揮中心、應急通信保障中心、氣象局、應急管理部航空護林站等多個國家重要部門。

　　為了將分散在不同區(qū)域的各部門緊密聯結為一個整體，做到應急事態(tài)下的高效協調與配合，MCNet分布式處理器運用全IP數字化信號處理技術，將系統(tǒng)內的各類音視頻信號轉化為IP碼流接入網絡，實現跨樓層、跨地區(qū)乃至跨地域的超遠距離信號互聯互通，突破信息孤島，將歸屬于不同職能的各部門緊密連接為一個整體，做到實時同步的數據信息共享，為應急處置爭分奪秒。

　　面對匯總至森林防火應急指揮中心的龐大信息數據，晨馭科技自主研發(fā)生產的新一代全數字KVM坐席協作管理系統(tǒng) ，能夠幫助指揮中心坐席員以一套鼠標鍵盤與顯示器，完成對多臺遠端主機的自由操控，以精細化的權限管理，流暢的操作體驗，鼠標漫游、主機瞬切、場景預設等完善的系統(tǒng)功能，實現坐席對大屏、坐席對坐席之間的信號推送與抓取，滿足現代化應急管理指揮需求，實現跨部門、跨業(yè)務、跨平臺的高效協同合作。

　　2.3 專家領導遠程會商

　　詳細制定森林火災撲滅與救援專項方案，需要各領域專家及各部門高層領導知悉詳細的火情信息，開展會議研討。為了節(jié)約時間、空間成本，同時最大限度集結多方力量，使其能夠方便快捷地進行交流溝通，MCNet集分交互式可視化綜合管理平臺以8K@60Hz超高畫質、極低延時的高保真語音視頻通話，為應急指揮中心搭建穩(wěn)定可靠的多方視頻會議系統(tǒng)。

　　MCNet分布式系統(tǒng)精準唇音同步技術，提供“面對面”的會議體驗。系統(tǒng)支持文檔、圖片、畫面、視頻等資料與會議圖像的同屏展示 ，圖像漫游、畫面疊加與自由縮放等圖像操控，為參加者提供靈活的窗口布局。專家領導在會議進程中，可實時調取火情數據與監(jiān)控信號上屏顯示，時刻掌握火情最新態(tài)勢，對森林火災應急處置工作中人員調度、資源分配、救災監(jiān)測、支援分配等問題展開精準研判和指揮調度。

　　災 后 清 理 03

　　火災撲救后，為避免火災地區(qū)的復燃，森林防火應急指揮中心依舊需要對森林進行密切監(jiān)控。然而此時部署在森林各區(qū)域傳感器大多已被焚毀，森林植被也發(fā)生了天翻地覆的變化，急需使用航拍與遙感技術重繪山林地貌，確定火場面積與林木受損情況，同時尋找著火原因，方便進行火災災后清理工作。

　　針對森林火災災后工作，一方面，調查員可以通過MCNet分布式處理器的錄播存儲功能，快捷調取火災發(fā)生時的視頻圖像，對圖像資料開展細致化的分析與研討;另一方面，通過大屏鏡像功能，調查員在會議室、研討室等處的任意顯示終端上，也能同步查看森林航拍圖像、遙感影像地圖等與主屏圖像同步一致的60Hz等比例實時畫面，方便調查員對比災前、災后圖片、影像及地圖資料，確定著火原因，提高災后事故調查效率。