我國森林防火系統從上世紀50年代至今，在林火預測預報、紅外線監測林火、雷達監測林火、激光監測林火、衛星遙感監測林火、通訊、人工降雨滅火、飛機滅火以及計算機林火管理系統等多個方面進行了建設與應用，取得了長足的進步。

　　森林防火系統是主要用于野外遠距離傳輸，一般山頂上的監控點距離監控中心有幾公里或者幾十公里的距離。森林防火系統往往受到地理環境(高山深谷等)、氣候條件(風雨雷電等)、林場環境(瀕死木、枯立木、風倒木、易燃物等)等諸多因素的影響，因此，部署并搭建穩定、快速、隨時隨地的突發與惡性事件信息傳輸通道，成為森林防火必要而有力的保障。由于森林山區的特殊性，在高山布線不但成本高，而且架設不方便，施工難度大，因此采取有線的方式不太現實，無線的傳輸方式成為森林防火遠程視頻監控工程的首要傳輸方式。

　　森林防火遠程視頻傳輸采用WLAN技術

　　無線傳輸技術在森林防火遠程視頻監控傳輸主要有模擬微波以及數字微波，兩種技術各有特點。

　　模擬微波技術采用L波段(0.9G-2.0GHz)、S波段(2.3-2.7GHz)，這兩種波段適用于干擾較小的地方;Ku波段(10.0G-13.0GHz)則適用于干擾較嚴重、環境較復雜的地方。模擬微波雖然具有無壓縮損耗，幾乎不會產生延時、視頻質量高、造價便宜等優勢，但因其采用模擬調頻技術，僅適合點對點視距傳輸，并且沒有調制校準過程，抗干擾性差，且調試復雜，受環境氣候的影響，不能多種信號同時傳輸、容易被雷擊、難于集中管理，目前已逐漸退出市場。

　　數字微波技術基于時分復用技術，信號的傳送是按照時隙位置分列復用而成的統一數字流，具有綜合傳輸(同時傳輸視頻、音頻、數據)的性質。另外，它利用微波信道來傳送信息，擁有很寬的通過頻帶，可以復用大量的數字信號(寬帶高速數據)，且抗干擾能力強、保密性好，同樣的發射功率傳輸距離更遠，受地形或障礙物影響較小、接口豐富、擴展能力強、環境和氣候影響小等優勢，在無線通信領域應用比較廣泛。

　　嚴格意義上，WLAN技術屬于數字微波的一類，數字微波雖然擁有強大技術優勢，但其高價格導致其應用的局限性(主要用于軍事無線通信系統、運營商干線傳輸備份及補充等)。但基于IEEE802.11協議的WLAN技術以其低廉的價格，免費ISM公共頻段(工業、科研和醫學)，2.4GHz及5.8GHz)，同時結合計算機網絡與無線通信技術，以無線多址信道作為傳輸媒介，已開始在森林防火視頻監控項目中大規模應用(如表1)。

　　表1數字微波與WLAN技術主要技術特征對比

　　WLAN應用案例分析

　　浙江省某地市林區森林防火無線視頻監控工程，第一期共建50個監控點，分屬于6個林區，每林區6-10路圖像，監控畫面需全部上傳至地市林業局監控中心，監控點部署完成后，將視頻接入浙江省林業局森林防火監控平臺內，最終將納入國家林業部森林防火監控平臺管理系統(如圖1)。

　　圖1浙江某地市森林防火無線視頻監控方案

　　過去，該地市森林防火視頻監控畫面均采用模擬微波進行傳輸，本次改造前，用戶結合項目情況，對模擬微波技術、數字微波技術、WLAN技術進行了詳細的了解與對比，得益于WLAN無線技術的技術優勢及價格低廉，用戶最終全部采用WLAN無線網橋進行系統的部署與建設。下面將通過案例分析，對WLAN技術進行詳細闡述。

　　豐富的組網模式

　　上述案例中，6個林區環境復雜，前端監控點與監控中心有些在視距范圍內，有些中間被山頭或高大的林木阻隔，并且監控點分布散、范圍廣，這給系統的建設帶來了很大的困難(這也是用戶對原有模擬微波系統改造的原因之一)。WLAN可以提供多樣化、靈活的組網方案(點到點模式、點到多點模式、中繼模式)，根據現場環境制定了最佳的無線傳輸方案，完全克服了這些困難，并且設備安裝快速、調試方便，后期管理與維護簡單，大大節省了人力、物力、財力的投入。

　　提供高帶寬與極低視頻傳輸延時保障

　　實時圖像傳輸、清晰視頻畫面是本次項目用戶提出的重要且第一需求。每一個監控點均需監控方圓數公里的林場環境，不僅部署了熱成像儀，還采用高清晰(1/2CCD)日夜型(彩轉黑、可感紅外、搭配長焦電動鏡頭<20?100倍>)攝像機，同時前端視頻服務器提供標清或高清圖像質量(D1、720p、1080i)，單路視頻碼流可達4?8Mfps，這就需要傳輸設備提供高帶寬傳輸通道。而這恰恰是WLAN技術的強項，它能夠提供從11Mbps至54Mbps，以及最新的300Mbps的傳輸速率，滿足單路至多路圖像同時傳輸。

　　其次，本次項目中所采用的WLAN網橋設備，均使用了高性能交換處理芯片，成倍增加視頻數據流的處理速度，IP數據包封裝與解封裝周期更短，使設備對圖像傳輸造成的時延降至最低(100?200ms)。另外，可降低視頻處理及傳輸時延的一系列先進技術也應用到本項目中，如關鍵幀保護、內核編程等，完全滿足了用戶對實時性、極低時延、流暢清晰視頻圖像提出的要求。

　　長距離無線傳輸

　　經過測試，項目中各個林區前端監控點到林區本地監控中心距離約在5KM至25KM，且身處高山谷地，環境惡劣，需要進行長距離監控畫面傳輸。為此，我們利用WLAN技術的優勢，從兩個方面針對性的對設備進行了傳輸優化：首先，針對傳輸(視距<指監控點與監控中心之間無遮擋物>與非視距傳輸<監控點與監控中心間至少有一個遮擋物>)，設備提供可靠、穩定的無線發射功率;其次，使用高增益、小角度、低風阻定向天線，搭建高度適合的站點，使前端林場視頻圖像可傳輸數公里至數十公里(受地表曲面影響，超出50KM距離，需建中繼站點)。

　　高度安全的數據加密與認證

　　本項目中，用戶對無線的安全性曾提出過質疑，擔心視頻圖像及相關數據被非法截取后進行修改，傳回監控中心不再是原有實時畫面。為此，我們與用戶進行了安全技術交流：WLAN能夠提供多種方式的數據加密、安全認證，及授權訪問機制(WEP、WPA、WPA2、WAPI、802.1x、Radius等)，除了早期WEP加密方式(因其密碼在空中為明文傳輸易被破譯)目前不被采用，其他的方案均能為用戶圖像及數據提供高安全保護，特別是WPA2(與802.1x組合)及WAPI方案，幾乎可以免受一切攻擊，保障系統的視頻安全傳輸及信息數據安全。

　　良好的環境適應性

　　在項目實施過程中，我們切身領教了森林防火工程現場的惡劣環境：崇山峻嶺、懸崖峭壁、氣候多變(風、雨、雷、電、高低溫等)，不僅需要工程技術人員有良好的身體素質，最根本是要求設備與技術均能滿足項目需要的環境適應能力。

　　從項目實施后的測試分析，WLAN無線技術具備良好環境適應性，抗干擾力強，雨、霧、沙塵暴等惡劣環境對其信號影響較小(在5.8GHz頻段，即使是150mm/h降雨量的暴雨，每公里信號衰減仍小于1dB)。另外，從設備的物理防護設計(IP67等級)完全滿足項目環境對室外高低溫、風雨雷電等高等級防火要求。

　　管理靈活，效率高

　　在過去的幾年中，項目因使用傳統模擬微波設備，其單向傳輸、控制信號與視頻信號分離、易受干擾的缺點，導致系統的管理與維護非常困難，當信號發生中斷或異常時，均需要專業工程技術人員趕至前端去檢測或維護，但基于WLAN技術的無線網橋部署后，基于TCP/IP的特性，使其具備了高度可管理的特性;同時，可在遠程實現系統配置、設備調試與維護、安全與性能設定、多用戶權限更改等各種管理功能，只需在中心的監控管理軟件平臺中，對前端網絡視頻設備(網絡攝像機、網絡視頻服務器、DVR等)，WLAN傳輸設備進行配置即可;這對于需要管理動輒在數十甚至成百上千平方公里林區范圍內的數個視頻監控點，提供了極大的便利，管理人員在監控中心即可完成相關操作，最大程度的降低了管理維護成本，降低設備復雜度及網管系統綜合成本;降低管理人員工作復雜度和工作量;同時便于網絡的升級和對新業務的及時響應。

　　結語

　　保護森林，對保護生態環境具有十分重要的意義。森林防火遠程視頻監控，充分運用網絡信息化技術，并且氣象科學、遙感技術、激光、通訊和航空航天等多技術相結合，多角度、全方位構建森林防火體系，節省了大量的人力、物力資源，有效控制了森林火災的發生，提升了森林防火綜合能力，降低森林火災的損失。