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近年来，“绿水青山就是金山银山”的发展理念深入人心，我国的森林资源保护工作取得了举世 瞩目的成效。截至 2020 年 3 月 11 日，中国森林覆盖率达 22.96%，森林面积 2.2 亿公顷； 仅以 北京市为例，据统计，北京市辖区的森林覆盖率已达到 43.5%，面积超过 777603.5 公顷。现阶 段，我国森林管理面临的问题包括：森林火灾、病虫害、盗采盗伐等，其中最为严重的问题是森林 火灾；森林火灾的事故的风险持续存在，集中于春、冬干旱季节，严重威胁人民群众的生命和财产 安全。本方案旨在建设基于天启卫星物联网通信的森林防应用火系统，综合运用传感器信息采集、 边缘侧计算、低轨窄带卫星通信、大数据分析等先进技术，完成对包括偏远地区在内的林火防控的 信息化监测覆盖，实现上述区域的火险的感知、火情预警，尽可能降低森林火灾造成的损失，守护 宝贵的森林资源。
系统概述
天启卫星物联网森林防火预警系统，基于天启卫星物联网技术，通过卫星通导遥技术手段， 搭建针对森林防火应用的智慧林业卫星通导遥大数据平台，结合卫星空间技术、北斗卫星定位、卫 星遥感、地面传感器神经网络、结构化视频监控、GIS、泛在网络技术，汇集数据采集及传输构建 全要素的森林安全监测保障系统平台，实现林区的自然资源现状数字化，以期实现森林资源监测、 自然环境保护和林火防控监测。
天启卫星物联网森林防火预警系统是通过天启卫星介绍覆盖林区的 DCS 终端数据，为用户 提供涵盖森林安全的气象数据、烟感数据、周围环境数据、植被数据、基于北斗卫星导航实现位 置定位，基于遥感卫星的林区遥感影像数据，以实现数据历史分析、火情定位、指挥调度、林 火预警、图像监控等，集事前预警、事中决策、事后分析及指挥调度于一体的信息服务及平台 解决方案。
系统构成描述
天启卫星物联网森林防火预警系统，涵盖感知网络、信息传输、平台管理等功能层级，具体包括下述内容：
天启森林防火预警系统主要设备
节点环境监测系统
光照传感器
量程：0~1500W/m2；
光谱范围：400~1100nm；
灵敏度：60~100μV/W/m2；
非线性误差：＜1%(0-1000W/m2)；
非稳定性 年变化：<2%；
响应时间：＜500ns；
温度依赖性：≤0.15%℃（-30~70℃）；
方位角：≤1%（360°方向），高度45°；
工作环境：温度：-30~70℃，相对湿度 0~100%；
探测器：高稳定性硅光伏光电探测器（增强型）。
降雨量传感器
雨强测量范围：0～4mm/min（毫米/分）；
分辨率：0.5mm；
翻斗计量误差：±4%（在0.01～4mm/min雨强范围）；
承雨口口径：Φ200+0.6mm；
工作类型：翻斗式雨量计；
信号类型：脉冲信号；
测量内容：实时降雨量、小时降雨量和日降雨量；
工作环境：温度：-40～60℃湿度：0～100%RH；
平均无故障工作时间：20000h；
平均无故障接触次数：1×10^7次；
大气压传感器
工作范围：300～1100hPa；
精度：0.1%F.S；
电源：5VDC±0.5VDC；
信号输出：0.1～0.9V；
工作温度：-40～80℃；
反应时间：1ms；
耗电量：2.7uA。
机械式风速风向传感器
风速测量范围：1~67 m/s；
风速测量精度：1 m/s或±5%；
风向测量范围：0~360°；
风向测量精度：±7°；
启动风速：0.8 m/s。
空气温湿度传感器
空气湿度：范围 0～100% 精度 ±3% 分辨率 0.1%；
空气温度：范围-30～70℃ 精度 ±0.2℃ 分辨率 0.1℃；
信号输出方式：电压型，电流型，RS485型；
工作电压：12～24V； 响应时间：1S；
测量稳定时间：1S；
工作温度范围：-35℃～75℃；
短路保护：永久短路保护；
相对湿度传感器:湿度范围：0-100% RH 耗电量：≤1.5mA； 净重：0.3kg。
叶面湿度传感器
测量范围0(干)-20（湿），划分20个测量水平，0代表完全干燥，20代表完全湿度饱和；
供电电压： □ 6-24V(电压型/数字型) □ 12-24V (电流型)；
输出范围： 0～100%；8 输出信号： □ 电压型 0～2V，□ 电流型 4～20mA；
输出阻抗： 10KΩ(电压输出型)；
输出负载：<250Ω（电流型，典型值250Ω）；
响应时间： ≤2S ；
测量精度： ±5%；
分 辨 率： 0.1%；
年稳定度： ±3%；
非 线 性： ±2% ；
工作温度： -30℃～60℃；
工作湿度： 25-85%RH。
叶面温度度传感器
测量范围：0～50℃；
精度：±2%；
分辨率：0.1℃；
供电需求： DC3V -5.5V；
探头尺寸（Mm）：55x20x10；
探头净重： 1.6g；
接口:模拟输出； 电缆长度：1m。
红外热成像采集系统
红外测温式热成像森林防火专用摄像机
森林防火专用摄像机采用可见光、热感应双通道成像技术，一体化结构，昼夜不间断监控， 大倍数变焦镜头，实现目标远摄的需要，具有自动聚焦、预置功能，热成像可采用固定焦距、视 场切换、连续变焦镜头，采用热成像测温摄像机，实时分析林区温度变化，探测到火情自动预警， 恶劣天气适应性强，利用远红外特性，即使全黑、雨、雪、雾、烟尘环境都可以有效成像，支持 预置巡航或实时扫描方式检测预警，抗恶劣环境，整机采用先进的加固处理，可防尘、9 防淋雨、抗振、抗冲击，可结合GIS等林业信息管理系统二次开发目标定位功能，最大监测半径 3公里，6公里×6公里监测网格内布设一套监测高塔并安装一套防火摄像头。
传感器：1/3" Progressive Scan CMOS；
分辨率: 1920x1080；
有效像素:200万；
最低照度：彩色：0.1 Lux@(F1.2,AGC ON)；
黑白:0.01Lux @(F1.2,AGC ON)；
转换模式：ICR红外滤片日夜转换，自动/定时/报警触发；
透雾：支持； 电子稳像：支持；
图片叠加：支持128× 128 大小BMP 24 位图像叠加，可选择区域；
感兴趣区域：ROI 支持三码流分别设置4 个固定区域或动态跟踪；
存储功能：支持 Micro SD/SDXC 卡(64G)断网本地存储；
智能报警：移动侦测,人脸侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP 地址冲突,存储器满,存储 器错；
接口协议：ONVIF,PSIA,CGI,ISAPI,GB28181；
通讯接口：1 个 RJ45 10M / 100M 自适应以太网口，输出高清数字视频,1 个 RS-485 接口,1 个 RS-232 接口；
光学倍率：33 倍；
焦距：10-360mm；
光圈值：F2.8-C；
热成像摄像机：探测元：320x256；384X288；
工作波段：7.5-13.5μm；
烟雾监测识别系统
针对天启森林防火监测节点周围区域的红外热成像监测盲区，利用附着在监测节点上的烟 雾传感器实现周边区域火情的被动式监测；前端采集到的数据，通过软件平台中的 GIS 地理信 息模块分析处理，并结合气象数据、叶面温湿度数据及烟雾识别软件确定相应的信息报警，定位 火情发生的精确地理位置，为森林防火工作提供可靠有理的信息保障。
光电感烟式被动探测器
电源电压：DC9V；
静态电流：≤6uA；
报警电流：≤20mA；
静音时间：＜100S;
报警方式：声、光报警；
使用温度：-10℃~50℃；
使用湿度：相对湿度≤95%；
报警音量：≥85dB@3 米；
产品净重：约 196g（带电池）；
外形尺寸：Ф127×41.3mm ；
输出功能：无线输出。
遥感卫星林火预警系统
通过遥感卫星，全天候地监测林区的森林火情。林区火点判识依靠温度升高导致热辐射增 强和不同热红外通道增长幅度差异两个条件来实现的。通过包括风云四号、高分四号、葵花八 号等卫星在内的的多波段设置、高空间分布率和观测的高频次监测，实现卫星遥感火情监测。 结合静止气象卫星特点及中国区域植被光谱特性，改进算法，形成针对中国区域阈值变化的自 适应算法，实现卫星火点昼夜连续监测。
遥感卫星林火预警系统可实现火点信息显示、多时次火点统计、火点定位、火点周边地理 地形环境判别，结合监测到的火点面积、现行政区划图、卫星影像图、数字高程图、传感器数 据信息、平台历史数据信息针对火情信息进行二次确认。
相对于基于地面感知网络的林火监测系统，遥感卫星林火预警系统可以实现推送静止轨道 气象卫星的火点位置数据、火点属性数据和火点卫星图片数据；可以实现高时效（最短延时 15 分钟）、高频次（10 分钟一次）的林火监测；可实现高精度的火点监测并确认，可精确至 15mX15m 火 点捕捉，识别准确率达到 85%；可及时预警，在发现火点的第一时间及时报警，同时显示火点 的定位信息、属性信息及图像信息；为固定摄像头和地面物联网设备的验证和防火员灭火工作 提供指引；可提供多种方式的预警服务，实现云服务+桌面端+移动端的短信推送和声音报警。
北斗卫星定位系统
可实现基于北斗卫星系统的林区火灾防控设施的位置定位，实现针对火情感知设备设施的 定位，指挥中心的定位，灭火设施的定位，救援力量的定位，并将上述信息映射至 GIS 地图， 通过北斗卫星系统快速确认着火点位置，实时掌握救援人员灭火设施的位置信息，基于上述信息 辅助救援工作的指挥调度，为林火防控提供底层数据支撑服务。
天启卫星物联网通信系统
天启卫星物联网系统是由空间段、地面段和用户段三部分组成；
空间段系统主要是由38颗DCS卫星，构成天启卫星星座，以及DCS载荷系统组成，实现全 球覆盖；通过部署在六个轨道平面上的38颗卫星，由通信链路将多个轨道平面上的卫星联结 起来形成，形成星座组网；为地面用户提供覆盖全球的天基物联网通信服务。
用户段系统主要分为多种形式的天启通卫星终端和中速率应急通信终端，天启通卫星终 端在天启卫星过境前根据内置星历自动唤醒，将传感器采集的信息上报，可执行数据收发任 务，具备数据存储能力，并支撑星历的数据更新实现免维护。
地面段系统主要是由地面接收站，卫星测控中心、天启物联网运营支撑平台、天启卫星 物联网应用平台、卫星大数据中心、天启卫星物联网终端、用户单元等组成；地面接收站、 卫星测控中心、天启物联网运营支撑平台等机构为天启卫星物联网通信的正常运行提供支撑 保障。
天启卫星物联网森林防火预警系统优势
