秸秆焚烧智能监控及预警系统方案
秸秆焚烧智能
监控及预警系统方案
目录
1.前言 (1)
2.需求分析 (3)
2.1.前端基站需求分析 (4)
2.2.传输网络需求分析 (6)
2.3.后端监控管理平台需求分析 (7)
3.建设目标 (8)
4.建设原则及标准 (9)
4.1.建设原则 (9)
4.2.建设依据及标准 (10)
5.秸秆焚烧智能监控预警系统总体构成 (11)
6.秸秆焚烧智能监控预警系统详细设计 (13)
6.1.前端智能监测基站详细设计 (13)
6.2.供电系统 (17)
6.3.防盗对讲系统 (19)
6.4.防雷接地系统 (20)
6.5.铁塔基建系统 (21)
6.6.传输网络详细设计 (25)
6.6.1.传输网络选型 (25)
6.6.2.传输网络配置 (26)
6.6.3.传输网络路由 (29)
6.7.后端监控管理平台系统详细设计 (33)
6.7.1.视频监控管理平台 (33)
6.7.2.秸秆焚烧烟火自动定位 (38)
6.7.3.大屏展示系统 (39)
6.7.4.服务器、工作站、监控及报警客户端、报警对讲设备 (42)
6.7.5.辅助保障系统 (48)
1.前言
环境保护作为国家的重要国策，在各个领域、行业、单位都已成为了重中之重的工作，作为环保单位责任更是重于泰山。自2012年3月2日，我国发布了新的《环境空气质量标准》PM2.5的污染防治标准以来，这也成为环部门今后的工作重点，2012年5月18日，国家环保部审议并原则通过了《重点区域大气污染防治规划（2011-2015年）》。《规划》明确了重点区域大气污染防治的指导思想、基本原则、规划范围、目标指标、工作任务，以及重点工程项目和保障措施。《规划》的实施，对做好当前和今后一个时期大气污染防治工作、保护人民群众身体健康、促进经济发展方式转变都具有十分重要的意义。
农业投入要素有约50%最终转化为农作物秸秆。秸秆资源的浪费，实质上是耕地、水资源和农业投入的浪费。加大秸秆等农业废弃物的综合利用新技术的研究开发，科学高效地利用秸秆资源，禁止焚烧秸秆，一方面可以变废为宝，提高资源利用率，提高农民收入，解决秸秆利用先期投入和长期收益的矛盾，将秸秆资源优势转化为可见的经济优势。另一方面可以保护环境，保护人民身体健康，保持交通、民航畅通运行，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措。
大气污染主要监测对象是PM2.5。PM2.5一般都是指细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于 2.5 微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质（例如，重金属、微生物等），且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大，是日常发电、工业生产、车尾气排放等过程中经过焚烧而排放的残留物。
大气污染主要来源：
（1）工业：工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多，性质复杂，有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘，有的是气体。
（2）生活炉灶与采暖锅炉：城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭，煤炭在焚烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物
质污染大气。特别是在冬季采暖时，往往使污染地区烟火弥漫，呛得人咳嗽，这也是一种不容忽视的污染源。
（3）交通运输：汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大。
基于以上三大类的大气污染源以外现在部份省、市、地区又出现了第三种污染源-桔梗焚烧。
桔梗焚烧的危害性：
（一）污染空气环境，危害人体健康。农作物秸秆中含有氮、磷、钾、碳氢元素及有机硫等。特别是刚收割的秸秆尚未干透，经不完全焚烧会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘、氮氧化物和碳氢化合物，在阳光作用下还可能产生二次污染物臭氧等。而且焚烧秸秆时，大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项污染指数达到高峰值。当可吸入颗粒物浓度达到一定程度时，对人的眼睛、鼻子和咽喉含有黏膜的部分刺激较大，轻则造成咳嗽、胸闷、流泪，严重时可能导致支气管炎发生。
（二）引发火灾，威胁群众的生命财产安全。秸秆焚烧，极易引燃周围的易燃物，尤其是在村庄附近，一旦引发火灾，后果将不堪设想。
（三）引发交通事故，影响道路交通和航空安全。焚烧秸秆形成大量的烟火，使能见度大大降低，可见范围降低，严重干扰了正常的交通运输。在交通干线两侧和机场附近，这种影响尤为突出。
（四）破坏土壤结构，造成耕地质量下降。农作物秸秆中不仅含有大量纤维素、木质素，还含有一定数量粗蛋白、粗脂肪、磷、钾等营养成分和许多微量元素。在田间焚烧农作物秸秆，仅能利用所含钾的40 % ，其余氮、磷、有机质和热能则全部损失，而且焚烧秸秆使地面温度急剧升高，能直接烧死、烫死土壤中的有益微生物，影响作物对土壤养分的充分吸收，直接影响农田作物的产量和质量，影响农业收益。
（五）焚烧秸秆所形成的滚滚烟火,片片焦土，对一个地区的环境形象是最
大的破坏。相关实验研究表明，秸秆焚烧使土壤水分损失65%-80%，这种破坏对于北方干旱地区来说尤为严重。焚烧后土壤中的细菌、放线菌和真菌数量分别较焚烧前减少了85.95%、78.58%和87.28%，容易造成农田土壤板结。
我国现阶段对秸秆焚烧没有实际的控制手段，虽然政府加大了对秸秆焚烧危害的宣传力度，但秸秆焚烧的情况却时有发生，且无法抓住当事人焚烧秸秆的证据，造成这种情况的原因是无人对秸秆焚烧进行监管。
基于这些存在的问题进行分析，有效的手段是能够对农田、种植地进行大范围、大视野的全天候24小时实时监测，能够对自动发现农田内的有秸秆焚烧的时候自动报警，并且能够将秸秆焚烧的位置定位，通过这种方式可以解决因无人监管造成的有人焚烧秸秆的情况，且监控视频可以作为追究秸秆焚烧当事人相关责任的依据。
一种有效的解决手段是利用视频监控技术结合智能烟火识别技术，对数公里范围内的农田进行监测的一种方式，通过智能烟火识别技术实现秸秆焚烧的监控预警手段，不仅可以实时监看和记录农田的情况，同时由于采用烟火识别监测机制，可以通过智能烟火识别技术自动完成秸秆焚烧引起的烟火监测和报警，辅助监测人员完成对秸秆焚烧的自动监测，由无人监测转变为由机器自动监测的智能化科技手段，一旦遇到烟火自动报警，及时通知相关的工作人员的一种先进合理的预防机制，采用这种预防机制可以为无人监管秸秆焚烧预防提供一种非常有效的解决方法。
2.需求分析
由于现阶段对秸秆焚烧预防没有实际的防范措施，造成很多人为图方便直接将秸秆进行焚烧，对环境造成恶劣影响，所以需要借助先进的信息技术对秸秆焚烧进行智能化、大范围、大视野、全天候的实时监控，采用烟火识别技术、GIS 定位技术、视频监控技术为指挥中心提供大范围、全天候的实时视频监控图像、烟火自动识别并报警、GIS快速定位现场等，为日常秸秆焚烧预防管理、遇到烟火及时报警，为追究当事人相关责任提供可靠的依据和保障。
桔梗焚烧智能预警监测系统是一款针对桔梗焚烧时候实时的监控系统，本系统将通过自动监控扫描，自动分析，自动报警，自动定位的4个手段实现智能化的预警监测。并且对发现桔梗焚烧时候所产生的烟或火第一时间通知给值班人员，
也可以直接将报警短信或视屏截图直接发送到相关责任人员手机上，让值班人员迅速响应，阻止秸秆焚烧的事态发展。
秸秆焚烧智能监控预警系统是由前端基站、智能烟火识别系统、传输网络、后端监控管理平台构成，根据秸秆焚烧智能监控预警系统特点结合**地区的实际情况，具体分析如下：
2.1.前端基站需求分析
前端基站对于秸秆焚烧智能监控预警系统是非常重要的组成部分，是实现农田视频采集、烟火智能识别、焚烧点定位等非常重要功能的设备站点。由于前端基站位于野外农田内，而且四周一般都有较高的农作物以及农田的地形地势条件等，秸秆焚烧智能监控预警系统需要考虑监控半径范围、野外供电、烟火智能识别，根据地势地形结合监控预警的特点需要进行基站选址，根据四周农作物的高度以及所需监控的范围选择修建铁塔的高度，根据气候条件考虑设备是否需要保温措施等；在无人值守的环境需要考虑基站自身的防盗问题，以及野外环境必须要考虑的防雷接地，铁塔基站等问题。
?前端基站选址分析
前端基站首先需要分析的是基站的选址，基站选址主要是根据农田的地形地貌结合秸秆焚烧智能监控预警系统的特点进行选址，其选址原则如下：
1)根据地形选址原则：
长条形山选址：一般选址在长条形山两侧向外的位置；可以获得
较大监控半径范围。
起伏较大的山：一般选址在半山腰视野较为开阔的位置；
起伏较小的山：一般选址在山顶制高点位置；
长条形山沟：一般选址在半山腰的位置；
2)根据烟火识别系统特点选址原则：
摄像机监控范围以平视为主、俯仰为辅的原则，这也是我们选址
基站铁塔高度的重要因素之一。
3)根据人群活动的情况选址原则：
选址人群活动较为密集的地方
对于不符合以上选址原则的山形，可以根据实际的山形进行现场实地勘察进