林业有害生物预警监测系统建设方案及功能需求目录1.有害生物管护监控系统总体构成 (3)1.1病虫害目前现状 (3)1.2信息化管护原理 (3)2.有害生物超远程监控系统 (5)3.有害生物巡护管理 (13)4.有害生物平台功能需求 (17)4.1有害生物管理 (17)4.2有害生物预警 (19)4.3有害生物报警 (22)4.4专家识别 (23)4.5预警报警查询 (26)4.6有害生物调查 (31)4.7小班有害生物查询 (33)4.8有害生物分布 (35)4.9有害生物统计 (35)1.有害生物管护监控系统总体构成1.1病虫害目前现状森林病虫害是继人为破坏、森林火灾之后，又一个影响林业可持续发展的障碍，而且近年来其造成的损失已经远远超过森林火灾，给我国的林业生产和生态环境建设带来巨大影响。
我国可引起森林灾害的生物种类超过8000种，其中有害昆虫5000种以上，真菌、细菌等病原物约3000种，鼠类160余种主要的有害生物，即影响我国林业可持续发展的有害生物有100余种；重大的有害生物，即严重制约我国林业可持续发展的有害生物种类约50种，大规模频繁发生的森林病虫害有200余种，这其中造成严重经济损失，直接破坏森林生态环境，毁坏造林绿化成果的有害生物约20余种；发生频率高、后果严重，经济损失大的有害生物超过100种。
20年来，森林病虫害年均发生面积667万亩，受灾林区损失木材蓄积量达1500万亩，经济损失达 2.5亿美元。
中国现在森林覆盖率只有12.7％，在世界上居第120位。
森林病虫害是影响林业发展的一大难题。
森林病虫害防治是国家减灾工程的重要组成部分，对保护森林资源，改善生态环境，促进国民经济和社会可持续发展具有十分重要的意义。
1.2信息化管护原理随着计算机应用的不断普及和新的数学分析预测理论、技术、方法的产生，病虫害的计算机分析预测、系统分析预测、计算机模拟预测等在病虫害测报工作中的比重逐渐增加。
信息技术的突破性进展为病虫害测报技术的飞跃发展带来了契机。
对缩短数据传输周期，为管理者及时提供决策依据，落实“预防为主，科学防控，依法治理，促进健康”的林业有害生物防治方针。
起到十分重要的作用。
林业有害生物预警监测系统是专门针对病虫害的管护系统，平台集有害生物、防盗、防病害监测为一体的立体监控网，通过在森林保护区部署有害生物监控、防盗抓拍或监控、病虫害监测等前端监测设备，通过传输网络将前端有害生物视频监控、林预警信号及位置信息、进出林区车辆以及人员信息的图片或视频监控以及所在位置信息、病虫害现场视频或图片及位置信息等数据接入统一的后台GIS管理平台，实现同一平台的有害生物、防盗、防病虫害管理。
大幅简化后端管理平台复杂性，为用户提供简单易操作的统一管理界面，可根据不同的业务使用不同功能，也可以使用全部功能，只需较少的工作人员即可实现全部业务的监控管理。
系统结构如图所示：有害生物管护系统架构包含以下三个部分组成：➢超远程监控管理超远程监控室通过定点的远程视频监控系统完成远程病虫害监控，采用摄像机和长焦镜头对基站附近8-10公里范围林区进行视频监控图像采集，后端管理人员发现采集到的病虫害图片后，可以将受灾情况下发给护林人员在进行现场确认。
➢单兵护林巡护管理护林员配备专业的巡护设备，按照巡护路径在规定的行程上管理林区情况。
有巡护路劲管理，人员定位管理，视频上传，图片上传，数据上报，PTT对讲，具有多网段有信号没信号都可以使用，具备三防功能，➢后端预警综合管理平台后端监控中心由无线数字网桥系统、视频联网监测管理平台软件、GIS管理平台软件、森林有害生物应急指挥决策系统、病虫害管理系统、PC服务器、存储服务器、监控及报警计算机、指挥中心大屏幕构成，是实现工作人员日常在指挥中心对森林资源进行远程集中监测，通过传输网络实现森林资源管护智能监测的数据采集、分析、林火定位、自动报警、指挥调度等功能。
2.有害生物超远程监控系统有害生物监控系统主要针对高山站远距离监控和半山腰或位置较低的山顶中距离监控。
针对远距离监控系统前端智能监测系统是采用摄像机和长焦镜头对基站附近数公里范围林区进行视频监控图像采集，采用重型数字云台对摄像机和镜头实现方位角360°、俯仰角-45°到+45°全方位监控，一旦发现疑似有害生物图样，管护人员就可以直接上报，配置一台视频编码器将前端监控的视频图像经编码器压缩后，采用有限或无线数字微波系统将基站的监控视频图像和各种控制信号传回监控中心；由于基站所处位置在野外，需要考虑防水、防腐、保温等措施，所以对摄像机和长焦镜头采用全天候防护罩进行保护，对智能识别处理器以及其它控制设备采用一体化集成基站控制系统，确保系统长时间稳定可靠运行。
由于基站所处位置离监控中心较远，并且附近无电源可取，所以需要采用太阳能发电系统或者太阳能和风光互补的发电系统为基站设备提供电力保障，同时由于基站所处位置为野外林区，需要考虑基站设备自身的防盗和基站设备的防雷接地安全措施。
为了获得更好更广泛的监控视野范围，需要在基站所在位置修建铁塔，所需高度根据监控视野范围和四周植被的实际情况决定。
超远程有害生物视频监控前端基站主要包括以下部分：1)视频采集系统2)供电系统3)防盗系统4)防雷接地系统5)铁塔基建系统以上五个子系统是构成前端基站的组成部分，以下为对各个子系统做详细描述远距离前端基站系统构成如图所示：2.1.超远程有害生物视频监控系统森林资源有害生物视频采集根据远距离监控和中距离监控不同所采用的视频采集设备不同，其中远距离监控视频采集主要包括摄像机、长焦镜头、野外大型防护罩、重型数字云台、前端传输网络等；中距离监控视频则内置视频采集系统。
森林有害生物智能监控系统视频图像采集的要求是：➢全天候24小时实时监测；➢在夜间极低的光线照明度下获得监控图像；➢日夜24小时拍摄清晰的图像➢远距离有害生物监控半径8-10公里；中距离有害生物监控半径3-5公里⏹远距离有害生物监控视频采集系统1）摄像机摄像机如图所示：采用的摄像机具有：成像器1/2.8" PS Exmor 2.38M CMOS➢日夜模式：自动(ICR) / 彩色/ 黑白/ 外部/ 日程，满足森林有害生物智能监控全天候24小时实时监测需要；➢最低照度：彩色: 0.1 Lux (F1.2, 50IRE), 0.0017Lux (50IRE)，黑白: 0.01 Lux (F1.2, 50IRE)，满足森林有害生物智能监控在夜间较低光线照度下的监控需要；➢分辨率：1920x1080，输出1080p全高清画质(实时图像)，保证了摄像机日夜24小时拍摄高清晰的图像需要；➢扫描方式：逐行扫描，让图像更为清晰，减少动态模糊，消除运动图像拖尾现象；➢宽动态120dB，满足在光线较强的环境能够拍摄清晰图像；➢透雾自动/手动/关➢数字降噪SSNRIII (2D+3D 噪点波滤器) (关/开)；➢聚焦控制简易聚焦/ 手动，过网络远程操控,按钮控制(手动, 简易聚焦, 日夜转换)视频压缩格式H.264 (MPEG-4 Part 10/AVC), MJPEG；➢网络接口：10Base-T/100Base-TX，RJ-45端口；➢工作温度/湿度-10°C ~ +55°C(+14°F ~ +131°F) / 小于90% RH；2）长焦镜头根据森林有害生物监控范围的不同，选用不同焦距的长焦电动变倍镜头，以满足森林有害生物监控大范围大视野监控的需要，一般情况下，3公里的监控范围选用10-300mm的长焦镜头，5公里的监控范围选用16-500mm的长焦镜头，10公里的监控范围选用20-700mm的长焦镜头。
高清长焦镜头如图所示：高清长焦电动镜头采用的长焦电动变倍镜头具有：➢焦距：12.5-775mm，满足森林有害生物不低于8-10公里监控范围要求；➢光圈：F3.5，大光圈是实现较远距离清晰图像的重要前提；➢驱动：DC自动；规格：1/2″,与高清摄像机配套获取大范围清晰图像；➢带预置位：是实现森林有害生物智能监测系统自动定位的重要功能；➢分辨率：百万像素。
采用的高清晰镜头与高性能日夜两用高清摄像机配套使用，即使在雾气、灰尘、烟雾、小雨等可见光(彩色图像)环境中，也可拍摄到非常清晰、高对比度的影像，提升远距离观察效果。
3）野外大型防护罩由于森林有害生物智能监控系统前端基站在野外，需要采用野外大型防护罩用来保护摄像机和长焦镜头，将摄像机和长焦镜头安装在防护罩内是实现智能监控全天候24小时工作的重要保障，面对野外恶劣的气候条件，大型防护罩需要有害生物、防雨、防风、防潮、温控、防腐性能的要求。
采用的野外大型防护罩具有：➢材料主体：铝合金，满足野外森林有害生物监控的防腐、防雨、有害生物要求；➢视窗：采用高清晰纳米自洁透明玻璃，满足野外视频监控摄像机在获得到更好的图像效果的同时，长时间无需人工维护，即纳米自洁玻璃不易附着灰尘等杂物，在下雨的情况下，由于纳米材料的亲水性，可以让雨水均匀分布在玻璃上，将玻璃上附着的灰尘等通过雨水粘贴，在雨水重力的作用下带走达到自洁的目的，并且能够有效的防止雾气；➢智能温控系统：低于0℃±3℃自动加热至15℃±3℃，高于37℃±3℃自动开启风扇降温至25℃±2℃；确保护罩内电子设备全年全天候正常工作。
4）重型数字云台前端基站一般都位于林区较高的位置，风力较大，极易导致基站上的摄像机发生晃动从而引起监控图像抖动，为了满足野外林区监控的需要，采用重型数字云台安装摄像机和长焦镜头防止晃动，同时由于基于森林有害生物的智能监控范围较大，需要重型数字云台能够实现0-360°的全方位角以及－45°～＋45°俯仰角度的大范围监控才能满足森林有害生物智能监控的要求。
森林有害生物智能监控系统配置的长焦镜头能够监控到数公里的范围，较远的监视距离对重型数字云台的运转精度要求也非常高，越小的运转精度在远距离监控时才能够实现监控画面的平滑过渡，不会造成远端林区监视范围画面不连续的情况。
作为智能化的森林有害生物监控系统，其重型数字云台必须具备自动巡检和手动巡检功能，日常运转的情况下，通过系统管理员设定重型数字云台预置位后，由系统控制云台进行全天候24小时自动巡检，当出现可疑情况时，可由管理员手动控制云台到达需要的监看位置，对于远距离大范围的森林有害生物监控，其重型数字云台的预置位越多越好，越多的预置位是实现对于森林有害生物所需的远距离大范围全面监控的重要保证。
采用的重型数字云台具有：➢旋转范围：水平0°－360°，实现全方位监控；➢俯仰角度：－45°～＋45°（可调）；➢运转精度：0.01°，保证远距离监控画面的连续性；➢旋转速度：0.1°～5°/s（可调）；➢控制方式：自动（预置位）或手动均可；➢预置位：512个（可调）；➢定位精度：0.05º，配合GIS系统实现高精度定位；➢针对北方：内置温感和加热系统，工作温度：-45℃－＋60℃；针对南方：工作温度：-20℃－＋60℃➢外形结构专门针对森林有害生物监控的野外环境专门设计；➢防护等级：IP66；➢自重：20kg以上，保证图像不抖动；➢载重：50kg以上；➢集成防雷：内置可插拔防雷电路板；➢参数回传功能：支持云台水平角、俯仰角以及长焦镜头焦距参数等回传；➢易维护性：云台所有控制电路集成在解码板上，解码板置于云台内。