概要
我國現(xiàn)階段的森林火災防范大多數采取的措施是宣傳教育、由森林防火指揮部安排護林員或其它人員對重點時段、重點區(qū)域野外火源進行人工巡查和管理、日常工作防范以護林員進入林區(qū)巡護為主、建立滅火撲救隊等措施。
根據大多數地方的實際情況分析，有限的護林員面對大范圍的林區(qū)資源進行巡護時，很難做到較大范圍的巡查覆蓋，而且大多數林區(qū)的道路條件不好，到達每個瞭望塔需要花費較長的時間，無論是巡查覆蓋范圍還是時效性都不能滿足現(xiàn)階段日益增長的林區(qū)人員活動的監(jiān)護巡查需要。
基于這些存在的問題進行分析，有效的手段是能夠對林區(qū)的資源進行大范圍、大視野的全天候24小時實時監(jiān)測，能夠對林區(qū)內的明火或者煙霧自動報警，并且能夠將火點的位置定位，通過這種方式可以解決因人工護林造成的森林防火不足的情況。
有效的解決手段是利用視頻監(jiān)控技術結合智能化的煙火識別技術，對數公里范圍內的森林資源進行監(jiān)測的一種方式，通過智能化的森林防火預警手段，不僅可以實時監(jiān)看和記錄森林資源的情況，同時由于采用了智能化的監(jiān)測機制，可以通過智能化設備自動完成對森林資源的火災監(jiān)測和報警，輔助森林防火監(jiān)測人員完成對森林資源的自動監(jiān)測，由傳統(tǒng)的人工監(jiān)測轉變?yōu)橛蓹C器自動監(jiān)測的智能化科技手段，一旦遇到火災自動報警，及時通知相關的工作人員的一種先進合理的預警機制，采用這種預警機制可以為現(xiàn)階段森林防火預警提供一種非常有效的解決方法。
近年來，在林業(yè)病蟲害及森林火災防護方面，市園林局及相關部門已做出了巨大的努力，也取得了很大的成效，但和少數發(fā)達國家相比還存在著一定的差距，尤其是在“國家森林城市”、“智慧城市”建設的大潮下，建設智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)更是迫在眉睫。
為了保護來之不易的綠化成果，保證市生態(tài)建設可持續(xù)發(fā)展，需從體制上建立健全森林防火防病蟲害長效機制，更需運用技術手段切實提高依法治林、科學管林、預警響應、應急處置和基礎保障等森林智慧管理能力建設，有效預防和積極撲救發(fā)生的森林災害，保護森林資源和人民群眾生命財產安全。
本方案集信息科學、計算機科學、遙感觀測、通訊技術、林政管理、地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網、云計算、大數據、衛(wèi)星定位技術等眾多學科、理論、前沿科技于一體，旨在運用技術手段實現(xiàn)對林業(yè)立體化、信息化、智能化管理的目標。
智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)功能全景圖
智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)由基于前端的視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、數據采集及人員定位管理子系統(tǒng)、智能自動監(jiān)測子系統(tǒng)、車輛調度管理子系統(tǒng)、以及基于后臺的森林防火預警管理子系統(tǒng)、森林病蟲害預警管理子系統(tǒng)、森林檔案管理子系統(tǒng)林業(yè)林務管理子系統(tǒng)、調度指揮子系統(tǒng)、報表統(tǒng)計管理子系統(tǒng)等組成。
智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)旨在實現(xiàn)：
1) 當護林人員巡檢過程中如果發(fā)現(xiàn)有森林火災現(xiàn)象或潛在病蟲害發(fā)生時，可即時通過GPS智能手持設備對潛在病蟲害局部進行拍照、描述并實時上傳至指 揮中心，指揮中心收到信息后，系統(tǒng)能夠在監(jiān)控大屏自動彈出該條信息內容，并實現(xiàn)聲光報警提示，同時通過上傳的經緯度信息自動識別林場位置。
2)當視頻監(jiān)控畫面中出現(xiàn)煙霧、明火或其它火災隱患現(xiàn)象時，系統(tǒng)自動識別林場位置等相關信息，監(jiān)控中心大屏自動彈出該畫面，實現(xiàn)聲光報警提醒值班人員做出判斷后進行處理。
3)當布放于森林中的智能自動探測設備監(jiān)測到有溫度、濕度、煙感等參數有較大變化時，系統(tǒng)可按預先設定的參數數值實現(xiàn)黃色、紅色預警提醒，出現(xiàn)預警提醒時，監(jiān)控中心大屏自動彈出相應位置林區(qū)的相關資料，并提醒值班人員進行指揮調度處理。
4)當指揮中心收到省園林局、上級主管部門或護林員、周圍群眾等監(jiān)測或觀察到的火災警情通報時，系統(tǒng)能根據通報人員提供的經緯度信息或其它位置信息訊速檢索到火災警情的具體位置，并通過調度管理子系統(tǒng)進行指揮調度。
5)系統(tǒng)可實現(xiàn)市、站、人三位一體的聯(lián)動分級管理，上級主管部門可越級調看下屬各級轄屬部門的視頻監(jiān)控狀態(tài)，人員工作狀態(tài)等。上下級指揮中心司可實現(xiàn)遠程電視電話會議、指揮、調度。
第一部分 方案綜述
1.1建設目標
建立《智慧林業(yè)信息化管理應用系統(tǒng)》，實現(xiàn)“統(tǒng)一平臺、全面監(jiān)管、多級監(jiān)控”，實現(xiàn)森林管理科學化、信息化、調度網絡化的目標。從而達到：
1.1.1林業(yè)管理信息更暢通
長期以來缺乏有效統(tǒng)一監(jiān)管平臺。目前各地林業(yè)部門自建的監(jiān)管平臺標準不導致警情數據不能共享，上級領導部門無法有效監(jiān)管。部門之間信息溝通缺乏渠道。即使是上下級之司也存在的信息孤島問題。
1.1.2對工作人員監(jiān)管更到位
林業(yè)系統(tǒng)具有從業(yè)人員多、工作內容繁瑣、人員不易監(jiān)管等特點，同時現(xiàn)場問題能否第一時間上報至后臺調度中心并解決，也將會對社會正常生活秩序形成極大影響。加強人員管理、縮短問題處置時間、提高故障處置效率成為護林工作的關鍵。據了解，目前我國林業(yè)系統(tǒng)護林員隊伍大多數為就近聘用的臨時工或合同工，盡管各級林業(yè)主管部門已采取了各種各樣的激勵、獎罰措施，但由于林場地域廣大，工作人員眾多，在沒有有效的設備設施及現(xiàn)代化管理工具支撐的情況下，管理者對這些巡檢護林人員監(jiān)管無法監(jiān)督到位。容易造成警情不能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)警情后指揮調度無法展開等管理難題。本方案借助高科技設備更好地實現(xiàn)了護林員和巡查人員的巡查、管理、上報。
1.1.3車輛、設備、人員調度指揮更快捷
近年來，隨著生態(tài)培育工作的推進，林地面積越來越大，隨之，護林育林的工作任務也越來越重。一旦發(fā)生森林火災等重要警情，迅速調度大批人員、車輛及相關設備設施進行救援是最為關鍵的工作環(huán)節(jié)。所以為保證調度指揮工作的有效性，給車輛、人員配備現(xiàn)代化的通信管理工具，采用信息化的手段進行管理就成為了一種必須。
1.1.4森林檔案管理更健全
本系統(tǒng)建設后，將給市林業(yè)系統(tǒng)提供一套完善的、科學的、統(tǒng)一的森林檔案管理軟件系統(tǒng)，包括但不限于林地面積、育林史、主要樹種、樹齡、管理單位、責任人、位置信息、生態(tài)狀況、歷史事件等信息將形成電子信息檔案，還可將森林檔案管理納入預警管理平臺便于有針對性預防和警情發(fā)生后自動形成歷史記錄。
1.1.5警情定位更精確
盡管預防預警工作做得十分周密，但自然森業(yè)病蟲害及意外森林火災等現(xiàn)象仍不可避免。當林業(yè)主管部門接到群眾或上級單位報案后，不能對林火警情位置進行精確定位是目前面監(jiān)最大難題。本系統(tǒng)建成后，將采用經緯度信息編碼技術對全市各個林區(qū)進行準備定位，一旦警情發(fā)生，我們可以通過衛(wèi)星遙感觀測的經緯度數據進行搜索定位，還可以借助模糊查詢及視頻監(jiān)控來進行準確定位。從而保理論上撲救工作更容易展開。
1.1.6預案處理更專業(yè)
在事故狀態(tài)下，如何及時獲得專業(yè)解決方案，同時得到有關事故處理的資源分布和可使用情況、周邊地形地貌、氣象資料、歷史上同類事件的處理等，以便于管理人員迅速作出決策，調集資源，第一時間作出響應。
比如某林區(qū)發(fā)現(xiàn)美國白蛾，就需要藥物庫存、調集渠道、噴灑飛機的可用情況作為緊急方案自動顯示，相關區(qū)域的收到警示進行調查蟲害的分布范圍及相關的防治措施等資料也自動進入管理人員視野。
1.2建設意義
1.2.1統(tǒng)一平臺、資源共享如果由每個鄉(xiāng)林業(yè)監(jiān)管部門都自行組建自己的運行平臺，配備系統(tǒng)技術管理人員，會造成系統(tǒng)的重復建設、增加運行成本，并且由于不同營運平臺的數據標準和格式不一，資源也得不到共享。因此，從社會整體利益出發(fā)，建立統(tǒng)一的森林防火監(jiān)控運行平臺很有意義。
1.2.2事前監(jiān)督與事后核查并舉智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)是一種“事前監(jiān)督與事后核查并舉”的方式，它盡可能地做到“防范于未然”；若在全市統(tǒng)一的網絡中實現(xiàn)統(tǒng)一的數據格式，可以向各有關部門開放監(jiān)控終端窗口，分層次地進行監(jiān)督管理，也便于政府相關主管部門宏觀了解森林防火形勢。在關鍵時刻，可以對突發(fā)森林火災的特定作業(yè)工具進行監(jiān)控(掌控)，通過配套的森林防火客戶端應用軟件，對運行數據進行宏觀分析，為政府領導決策指揮提供幫助。
1.2.3提升林業(yè)管理工作信息化水平建設市級智慧林業(yè)信息化應用管理統(tǒng)一平臺，是依靠高科技手段從源頭上來解決森林管理難題，增加動態(tài)監(jiān)管手段，能顯著提高緊急救援和應急調度指揮能力，對增加新形勢下森林防火、防病蟲害等工作的科技含量和提升信息化水平等具有深遠意義。
1.2.4增加經濟效益和社會效益經濟效益分析:
統(tǒng)一平臺的建設，可防止類似項目盲目、低水平地重復投資建設，全市可節(jié)約幾千萬元甚至上億元的社會資金；
事前監(jiān)督與事后核查并舉，降低森林火災發(fā)生率。系統(tǒng)建成后，每年由消除隱患帶來的經濟效益不可估量；
選擇最佳救援方式，科學安排調度，降低管理成本。
系統(tǒng)對林區(qū)實行動態(tài)監(jiān)管，自動更新數據，大大減少定期森林資源清查耗費的巨額資金投入。
社會效益分析:
統(tǒng)一平臺為各相關管理部門提供有效的監(jiān)控手段，加強森林防火預警工作中的實時監(jiān)管力度，防止瀆職事故發(fā)生，隨時掌握森林防火狀況，為宏觀決策提供科學依據；
由預防為主、降低安全事故發(fā)生率所帶來的社會安定，其社會效益不可估量；
實現(xiàn)森林防火工作由被動滅火向主動防御轉變；
降低工作強度，提高工作效率和森林防火管理水平。
為構建和諧社會、實現(xiàn)偉大中國夢打好堅實基礎。
1.3設計原則
依照用戶方對系統(tǒng)的基本要求，本著架構合理、安全可靠、產品主流低成本、低維護量作為出發(fā)點，并依此為客戶提供先進、安全、可靠、高效的解決方案。
架構合理：就是要采用先進的技術合理架構系統(tǒng)，使整個系統(tǒng)安全平穩(wěn)的運行，并具備未來良好的擴展條件。
穩(wěn)定性：只有穩(wěn)定運行的系統(tǒng)，才能確保智慧林業(yè)信息化管理系統(tǒng)平穩(wěn)運行，系統(tǒng)的技術先進性是系統(tǒng)高性能的保證和基礎，同時可有效地減少使用人員和系統(tǒng)維護人員的麻煩。
安全性：系統(tǒng)必須是安全的系統(tǒng)，確保系統(tǒng)可靠運行。
可擴展性：保證當用戶有更多的要求時，引入的新設備可以順利的與本次配備的設備共同工作，進一步擴展與提高系統(tǒng)的性能。
產品主流：系統(tǒng)是否采用當今主流產品，關系到系統(tǒng)的整體質量和未來能否得到良好技術支持以及完整的技術文檔資料。
技術先進性：在設備選型時，我們將主要依據用戶提出的具體要求，同時考慮產品的技術先進性，產品是否為主流產品，產品技術資料的完整性，保證用戶得到良好技術支持的條件，也是保障用戶投資的基本條件。
低成本低維護量：有良好的性能價格比，所采用的產品應是簡單、易操作、易維護、高可靠度的。系統(tǒng)是否具有優(yōu)良的性能價格比是判斷一個系統(tǒng)優(yōu)劣條件的重要依據。系統(tǒng)的易操作和易維護性是保證非專業(yè)人員使用好一個系統(tǒng)的條件。高可靠度是保障系統(tǒng)運行的基本要求，也是易維護性的保障。
1.4設計依據
《安全防范工程技術規(guī)范》（GB50348-2004）
《安全防范系統(tǒng)驗收規(guī)則》（GA308-2001）
《中國人民共和國公共安全法》
《視頻安防監(jiān)測系統(tǒng)技術要求》（GA/T367-01）
《報警圖像信號有線傳輸裝置》（GB/T6677-96）
《安全防范系統(tǒng)通用圖形符號》（GA/T74-94）
《安全防范工程程序與要求》（GA/T75-94）
《安全技術防范產品管理辦法》國家技術監(jiān)督局 公安部令第12號
《電氣裝置安裝工程施工及驗收規(guī)范》（BGJ232.90.92）
《無線局域網標準》(IEEE802.11)
《建筑物防雷設計規(guī)范》(GB 50057-94)
《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》(GB5025-2001)
《中華人民共和國森林法》
《中華人民共和國環(huán)境保護法》
《森林防火條例》
《森林重點火險區(qū)綜合治理工程項目建設標準》
《森林資源非空間數據》(DF01-1110)
《林業(yè)數字矢量基礎地理數據標準》(DF01-1311)
《林業(yè)政策法規(guī)數據標準》(DF01-1410)
《林業(yè)文獻資料數據標準》(DF01-1430)
《中華人民共和國森林法》全國人民代表大會1998年4月
《中華人民共和國森林法實施條例》國務院，2000年1月
《中華人民共和國森林防火條例》國務院，1988年3月
《全國生態(tài)環(huán)境建設規(guī)劃》國務院，1988年10月
《國務院辦公廳關于進一步加強森林防火工作的通知》國辦發(fā)[2004]33號
《中共中央國務院關于加快林業(yè)發(fā)展的決定》中發(fā)[2003]9號
《全國森林防火“十五”計劃及2015年規(guī)劃》 2001年12月
《國務院辦公廳關于進一步加強森林防火工作的通知》國辦發(fā)[2004]33號
《國務院辦公廳關于切實加強當前森林防火工作的緊急通知》 國辦發(fā)明電〔2006〕11號
《中華人民共和國無線電管理條例》中華人民共和國國務院、中央軍事委員會令（第128號）
以及其他行業(yè)相關政策文件及建設標準
1.5系統(tǒng)架構
根據市林業(yè)實際管理工作需要，系統(tǒng)設計為市、林場二層平臺，采取自下而上逐層匯接的方式構成樹形網絡管理架構，市級平臺支持向上接受省級平臺的調度、管理，向下接入林場臺(或林業(yè)站)，實現(xiàn)對所轄林業(yè)站進行接入監(jiān)控。市級和林場平臺組成結構相同，各層林業(yè)站站端結構相同。
市級平臺范圍內所有林業(yè)站點資源和視頻的統(tǒng)一監(jiān)控，完成對市森林公安局所屬的所有視頻資源調度、管理、控制，并與林業(yè)局其它系統(tǒng)互聯(lián)，實現(xiàn)各業(yè)務之間的資源共享和調用，同時根據需要將所轄視頻資源共享給地區(qū)或國家林業(yè)部門。以下為市級平臺結構。
第二部分 森林防火預警管理子系統(tǒng)
2.1系統(tǒng)概述
森林防火預警管理子系統(tǒng)主要由前端的視頻監(jiān)控預報子系統(tǒng)、林火自動監(jiān)測子系統(tǒng)和人員定位巡檢上報子系統(tǒng)以及后臺森林防火事故預案管理子系統(tǒng)、林火撲救調度指揮軟件模塊組成。
火警預報信息源主要來源于三個方面：一是安裝于林地山頂關鍵位置的視頻監(jiān)控攝像設備會將監(jiān)控畫面實時傳送至監(jiān)控指揮中心，當畫面中有煙、火等森林火災跡像發(fā)生時，煙感測溫智能攝像機會自動捕捉火災跡像畫面，并通過后臺軟件自動將該畫面自動在監(jiān)控大屏上彈出，同時引發(fā)聲光報警器工作；二是安裝在林地旅游景區(qū)與周圍群眾不易接觸或巡檢人員不易行至的地方的林火自動監(jiān)測設備會將探測到的煙感、溫度、濕度數據實時傳送至監(jiān)控中心，并按后臺預警管理軟件按國家標準設定不同等級的預警報警。每個探測區(qū)域計算值，分別顯示為不同顏色，在橙色以上時發(fā)出報警。三是護林巡檢員在巡檢過程中如果發(fā)現(xiàn)有火災隱患，借助手持智能終端設備向指揮中心上報。
無論是哪種渠道獲取的森林火警預警信息，系統(tǒng)都能自動調動預警點附近的視頻監(jiān)控攝像機向預警報警點轉動并在監(jiān)控大屏上實時彈出視頻監(jiān)控畫面，同時引發(fā)聲光報警器工作。
2.2森林防火視頻監(jiān)控預警子系統(tǒng)
2.2.1系統(tǒng)概述
通過林業(yè)視頻監(jiān)控預警管理子系統(tǒng)實現(xiàn)森林防火工作智能化，工作人員只需坐在辦公室拖動鼠標，就可觀測遠在幾百公里外的林區(qū)。并在發(fā)生緊急情況時，可以及時看到報警點和關聯(lián)的視頻圖像。
視頻統(tǒng)一平臺部署成功后，支持Pc客戶端方式瀏覽視頻，也支持指揮中心大屏方式瀏覽視頻。充分考慮視頻來源地的出口帶寬，統(tǒng)一規(guī)劃，防止爭用帶寬造成的圖像卡，延遲。從業(yè)務視角組織所有視頻資源，而不是根據網絡結構排列視頻資源。
管理業(yè)務架構與網絡拓撲低耦合，同時滿足、林場二級平臺的業(yè)務建設需求，并且最大化利用已建設的網絡資源和遺留系統(tǒng)。簡化數據傳輸層級減少傳輸層級可有效減少故障點，減少網絡延遲。
林業(yè)部門可以輕易實現(xiàn)通過聯(lián)網的計算機進行遠程監(jiān)控及直接調看前端圖像或錄像資料。系統(tǒng)能實現(xiàn)對所管轄林區(qū)的各個監(jiān)控點全方位實時監(jiān)控，并且運用經緯度信息定位技術，可將國家相關部門通報的火災經緯度信息直接輸入市管理平臺，從而快捷地對警情地點進行定位，提高應急指揮效率。
采用最易實現(xiàn)的客戶端／服務器模式。林場作為服務端，對外提供視頻服務，報警服務，數據上報服務等。上級單位作為客戶端，享受下級單位提供的數據服務。上級單位可以通過下級單位部署的流媒體服務，查看林場的營林，防火，生產，存儲，運輸等情況。
不同級別單位的區(qū)別是，高級別單位能訪問更多的監(jiān)控域，并且享有優(yōu)先訪問權。
監(jiān)控域(林場)向遠程域(上級單位)上報警情。支持只上報直接上級單位，也支持上報給全部上級單位。由火警自動識別系統(tǒng)或人工發(fā)現(xiàn)的報警，都需要先經過核實過程，核實確認后，有權限的工作人員可以做警情上報操作。警情上報的目的是，讓上級單位的系統(tǒng)(比如監(jiān)控中心子系統(tǒng))自動彈出報警，顯示報警相關的文字，圖片，視頻信息
2.2.3系統(tǒng)功能
森林防火視頻監(jiān)控預報子系統(tǒng)有視頻圖像采集、云臺碼流采集、林火圖像識別、林火報警和交互確認、云臺模擬、云臺控制、林火定位、云臺姿態(tài)校正等功能。
詳細功能如下：
數字視頻解碼：采集來自林火監(jiān)測子系統(tǒng)傳來的視頻信息，通過視頻采集驅動將視頻信息轉換成指定的圖像，以便進行林火圖像的識別。
云臺碼流采集：云臺碼流采集模塊是系統(tǒng)的接口模塊之一，負責接受來自林火監(jiān)測子系統(tǒng)傳送來的云臺碼流。云臺碼流是通過主控室Pc機的串口設備管理器接入端(Rs232)傳入的，云臺碼流采集模塊依據事先約定的碼流編碼規(guī)則，對云臺當前的動作信息進行解析，判斷云臺當前的水平旋轉方向、垂直旋轉方向以及預制位的信息。
林火圖像識別：林火圖像識別模塊是林火識別報警系統(tǒng)實現(xiàn)火災探測的關鍵，它充分利用森林背景圖像與火災、煙霧圖像在光譜特征、空間幾何特征上的差異，運用通用的圖像處理方法和識別技術，對林區(qū)圖像進行分析，并根據火災蔓延面積、相似度等的變化來判斷林區(qū)圖像上是否有疑似火點。
云臺模擬：云臺模擬模塊處理的數據來自云臺碼流采集模塊，根據碼流采集模塊解析云臺的動作以及預置位的信息，計算當前云臺的水平旋轉角度和垂直旋轉角度，建立“軟云臺”來實時的模擬實際云臺的運動狀態(tài)。
林火報警和交互確認：一旦林火圖像識別模塊判斷出圖像上有疑似火點，林火報警模塊會立即發(fā)出聲光報警信息以喚醒監(jiān)測人員，監(jiān)測人員通過目視辨別有疑似火點的圖像，確認該區(qū)域是否發(fā)生了森林火災，如果確認有火災，系統(tǒng)發(fā)出正式的林火報警信息，并向云臺控制模塊發(fā)送鎖定云臺的指令；如果沒有火災，系統(tǒng)解除報警。
2.2.4系統(tǒng)優(yōu)勢和特點
自動預警
林火圖像識別模塊判斷出圖像上有疑似火點，林火報警模塊會立即發(fā)出聲光報警信息以喚醒監(jiān)測人員，達到自動預警的目的。
火災現(xiàn)場定位
利用前端采集系統(tǒng)中的數字云臺，在地理信息系統(tǒng)里將每一個監(jiān)控點進行地址編碼，同時將每一個監(jiān)控點的坐標直接落實在電子地圖上，這樣地理信息系統(tǒng)一旦接收到特定編碼的數字云臺回傳的位置數據，通過建立特定的位置轉換數學模型，實現(xiàn)定位功能。同時，系統(tǒng)具備實現(xiàn)人工定位功能。
火災日志管理
系統(tǒng)運行時，系統(tǒng)自動記錄何地、何時發(fā)生過何種火災，并可以查詢，便于進行森林火災歷史數據的管理。
系統(tǒng)特點
遠程視頻監(jiān)控以直觀，真實，有效而被廣泛應用在許多重點防范地區(qū)。遠程視頻監(jiān)控能在森林發(fā)生火災前及時發(fā)現(xiàn)火情，從而起到預防火災的目的
遠程視頻監(jiān)控能在森林發(fā)生火災時把現(xiàn)場的圖像傳回指揮中心，指揮中心通過監(jiān)視前端攝像機圖像指揮調度救火，最大限度的能減小火災造成的損失
遠程視頻監(jiān)控能真實記錄火災發(fā)生前救火過程中以及救火以后現(xiàn)場的真實情況從而對火災進行處理，提供有效真實的資料
在林區(qū)各消防晾望塔制高點架設紅外低照度全天候攝像機各一臺，覆蓋半徑2公里，觀測方圓12平方公里森林火情。對初發(fā)火情，做到及時發(fā)現(xiàn)，及時救護。使火災隱患消亡在萌芽狀態(tài)
從消防晾望塔至林區(qū)管理指揮中心通過無線傳輸，不受距離限制，可以把前端圖像傳輸至監(jiān)控管理中心。森林防火消防中心可對火情及現(xiàn)場情況進行實時觀察，以便及時了解現(xiàn)場情況協(xié)調調度指揮
林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心通過無線遠程對前端設備進行長焦，短焦控制，對云臺進行上下，左右控制
林區(qū)監(jiān)控管理指揮中心能記錄火情發(fā)生，發(fā)展和消滅的整個過程，對以后的火情的預防，治理提供真實有效的直觀資料。
2.3林火自動探測預警子系統(tǒng)
2.3.1系統(tǒng)概述
根據LTT1172—95《全國森林火險天氣等級》行業(yè)標準，共考慮了5個火險氣象因子，即：①森林防火期內每日最高空氣溫度。②森林防火期內每日最小相對濕度。⑧森林防火期內每日前期或當日的降水量及其后的連續(xù)無降水日數。④森林防火期內每日的最大風力等級。⑤森林防火期內生物及非生物物候季節(jié)的影響訂正指數。
用①+②+⑧+④一⑤得出的數值與森林火險天氣等級標準值進行比較得出森林火險天氣等級。其中一級沒有危險；二級低度危險；三級中度危險；四級高度危險；五級極度危險。
本系統(tǒng)設計主要通過傳感器測量大氣相對濕度和空氣溫度、降水、風力四個參數來間接反映可燃物含水率的大小，作為預報和監(jiān)測森林火災發(fā)生的重要依據。第五個因素訂正系統(tǒng)根據現(xiàn)場情況進行修正。
基于以上原理，針對重點防火林區(qū)、巡察人員不易走到的地方以及與周圍游客、群眾接觸較為密切、缺乏通信基本設施的林區(qū)，采用基于Zigbee技術的無線傳感器網絡，將林火自動探測傳感器以間隔方圓60米左右的距離散布到森林中，當探測節(jié)點獲取相關的溫度、濕度等數據信息后，節(jié)點根據自己的位置自動組成無線監(jiān)測網絡，自動向后臺指揮中心傳輸，后臺指揮中心借助分析管理系統(tǒng)實現(xiàn)自動預警管理，在GIs系統(tǒng)地圖上顯示區(qū)域火警等級。
實現(xiàn)無盲區(qū)的火警告警。林火自動探測傳感器體積小，易安裝，功耗小，一片林區(qū)，只需安裝一套太陽能供電設備即可滿足對整個林區(qū)林火自動探測傳感器供電。
利用小型傳感器和zlgBee無線傳輸網絡不會影響森林內部的正常運轉，不會影響生物的正常生息，是一種有效又無害的檢測方式。
2.3.2zigBee技術介紹
zigBee無線傳感器網絡是由大量無處不在的、具有通訊與計算功能的微小傳感器節(jié)點組成的信息采集網絡體系，它們能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理。
zigbee是一種低速率、低成本、低功耗的短程無線網絡通信協(xié)議與其他無線網絡技術相比， zigBee技術具有數據傳輸安全可靠、組網簡易靈活、設備成本低、電池壽命長等獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)控制領域中展現(xiàn)了深厚的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場應用前景。
將基于zigbee的無線傳感器網絡應用在森林火災監(jiān)測系統(tǒng)中，可實現(xiàn)對覆蓋森林內的任意地點的溫濕度等信息在任意時間的采集、處理和分析，而且還能大大提高系統(tǒng)的可擴展性，降低設備維護的成本，優(yōu)化整個系統(tǒng)。
2.3.3zigbee無線傳感網絡示意圖
2.3.4zigbee自組網設計
我們采用zlgBee技術所采用的自組織網。自組織網采用的是動態(tài)路由方式，所謂動態(tài)路由是指網絡中數據傳輸的路徑并不是預先設定的，而是傳輸數據前，通過對網絡當時可利用的所有路徑進行搜索，分析它們的位置關系以及遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數據傳輸。
在我們的網絡管理軟件中，路徑的選擇使用的是“梯度法”，即先選擇路徑最近的一條通道進行傳輸，如傳不通，再使用另外一條稍遠一點的通路進行傳輸，以此類推，直到數據送達目的地為止，在傳感器網絡使用過程中，部分傳感器節(jié)點由于能量耗盡或環(huán)境因素造成失效，也有一些節(jié)點為了彌補失效節(jié)點、增加監(jiān)測精度而補充到網絡中，這樣在傳感器網絡中的節(jié)點個數就動態(tài)地增加或減少，從而使網絡的拓撲結構隨之動態(tài)地變化。
所以傳感器網絡的自組織性能夠適應這種網絡拓撲結構的動態(tài)變化，在某一個通道不能正常工作的情況下，依然可以監(jiān)測到森林的各項指標數據變化，提高了數據監(jiān)測與傳輸的可靠性與安全性。
2.3.5火災預警管理平臺
前端探測器取得各林區(qū)的氣象資料后，根據國家標準計算預警等級，然后根據現(xiàn)場情況修正數據，得到全市范圍內林火預警分布圖。
由于現(xiàn)場的數據是實時更新的，管理人員可以第一時間作出判斷，并根據管理預案，要求一線巡檢人員加強巡邏管理，必要時禁止人員動火，甚至禁止人員上山。
2.4人員定位巡檢上報子系統(tǒng)
森林火災是森林最危險的敵人，也是林業(yè)最可怕的災害，它會給森林帶來最有害，最具有毀滅性的后果。
盡管現(xiàn)代化的技術手段在森林火災預防方面起到很大的作用，但作為林業(yè)管理最緊要的工作，森林防火最主要還是靠人防與技防相結合的手段方能較為全面實現(xiàn)警情早發(fā)現(xiàn)，災情早處理。
所以盡管我們采取了遠程視頻監(jiān)控火災預警、林火自動探測技術，但是鑒于森林火災起因的復雜性，必要的技術防范力量與護林人員日常巡檢兩者對于森林火災預防工作缺一不可。
而本系統(tǒng)中給森林巡防人員配備智能手持終端將會使我們的護林巡防人員更及時、更便捷、更精準地向上級主管部門匯報火災隱患。
能手持終端在森林火警預警領域使用方法與在森林病蟲害預警管理上使用方法類似，詳見本方案第二部分，本章不再贅述。
2.5森林防火設備和消防器材管理
為保障森林消防設備的完好無損，做到存放有序，取用方便，保證發(fā)生火災后能正常使用，需要在平時對消防設備嚴加管理、定期檢查、維修、保養(yǎng)，各種撲火器具要分類存放，整齊有序，取用方便；風力滅火機、油鋸等器械要定期保養(yǎng)和維修；對易受潮生銹的工具要定期保養(yǎng)、通風和晾曬；器械及工具不準外借，更不準丟失，尤其易爆物品(滅火彈)要嚴加管理和檢查，防止發(fā)生事故；嚴格出入庫制度和手續(xù)，保證不發(fā)生丟失，短缺現(xiàn)象。
2.5.1解決方案
鑒于以上森林防火設備和消防器材管理需求現(xiàn)狀，本系統(tǒng)從森林防火消防物資管理出發(fā)，采用了RFID技術實現(xiàn)了物資的自動識別和信息化的管理，建立了一個對森林消防設備的發(fā)放、出入庫、射頻識別及定位、智能管理的數字化平臺。
2.5.2系統(tǒng)組成
常前端部分：配置有源查找型物資電子標簽；
常讀寫部分：配置移動物聯(lián)網RFID手持終端
常后臺部分：中心服務器及管理軟件各1套
2.5.3實現(xiàn)功能
系統(tǒng)采用先進的RFID技術，有效、準確、快速的對進出物資進行信息自動識別、采集、記錄、上傳、查詢、統(tǒng)計，從而建立起森林防火消防設施管理的數字化信息管理系統(tǒng)。
1．有效的解決了無線電的干擾問題；
2．能高效的實現(xiàn)庫存的監(jiān)控；
3．實時、準確地統(tǒng)計相關信息；
4．采用無線數據傳輸；
5．批量讀取標簽，大大提高了出入庫的效率。
6自動提醒到期應維護的設備，對“零檢驗”設備實現(xiàn)自動提醒。
6森林防火事故預案管理子系統(tǒng)
為便于森林防火工作迅速有效開展，結合當前森林防火管理現(xiàn)狀開發(fā)了一套事故預案管理子系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)火災或火災隱患后可迅速、有效聯(lián)動相關單位、責任人員、車輛、火災撲救物資等，損失撲滅火災，將損失降到最低。
第三部分 森林病蟲害預警管理子系統(tǒng)
3.1系統(tǒng)概述
森林病蟲害防治，是指對森林、林木、林木種苗及木材、竹材的病害和蟲害的預防和除治，是國家林業(yè)工作中的重要常態(tài)性工作。森防人員要定期進行轄區(qū)內林業(yè)有害生物的全面普查或專項調查，掌握其發(fā)生、分布，以及危害森林資源的狀況；發(fā)現(xiàn)枯死樹和其他異?，F(xiàn)象時，要及時進行調查采樣并實時監(jiān)控。
進入防治工作的前提是能及時、準確地掌握災情，森林病蟲害預警管理系統(tǒng)以巡查、巡防為主要切入點，建立一套即時發(fā)現(xiàn)即時上報，即時上報即時預警，即時預警即時處理的信息化電子管理平臺，旨在把及時的森林病蟲害消滅于萌芽狀態(tài)。
3.2系統(tǒng)架構
森林病蟲害預警管理系統(tǒng)由“嵌入式的工業(yè)級GPs手持智能終端+專業(yè)森防護調查軟件+森林病蟲害預警管理軟件”構成。
適用于林業(yè)有害生物調查工作，它以數字化的地圖(柵格或矢量)作為調查底圖，利用內置的GPs設備進行空間定位和導航，通過可視化的界面進行數據的記錄，并實現(xiàn)與Pc機的無縫連接，調查結果直接進入本級森林病蟲害防治系統(tǒng)數據庫，本級森林病蟲害防治系統(tǒng)數據庫可與上級及市數據庫同步接收。簡化基層調查數據的處理程序，提高匯總精度與工作效率。
3.2.1工業(yè)級衛(wèi)星定位手持智能終端
該手持終端是一款運用衛(wèi)星定位技術，專門應用于林業(yè)人員管理的移動計算終端。該設備是為實現(xiàn)林區(qū)、景區(qū)信息化、智能化而開發(fā)的專業(yè)產品，是林業(yè)工作者的智能移動工作終端，是智能手機、衛(wèi)星定位手持機等多種設備的完美集成，，一機在手隨時無憂。
隨時隨地通訊無阻、精準定位、采集同步數據，是護林員日常工作、巡護管理、森林資源普查等的全能助手。
3.2.2林業(yè)警情上報軟件
林業(yè)警情上報軟件是專門為智慧林業(yè)系統(tǒng)開發(fā)的一款PDA端應用軟件，它可將警情種類(林病、林蟲、森林火災可選)、林場編號、林場警情照片、警情位置描述、警情危害程度描述，警情處置建議等信息以及自動匹配的位置信息、報告人信息一并實時上傳至后臺管理軟件。
后臺管理軟件依據警情種類自動分配到相應的管理子系統(tǒng)數據庫。并形成電子檔案。
3.2.3森林病蟲害預警管理軟件功能
森林病蟲害預警管理軟件是森林病蟲害預警管理子系統(tǒng)的核心模塊，也是智慧林業(yè)信息化應用管理系統(tǒng)平臺軟件的主要組成部分。它是實現(xiàn)林業(yè)病蟲害問題預警預防、早期處理、集中統(tǒng)計、對比分析、檔案記錄、經驗存儲的載體和信息化組織過程資產倉庫。主要包含以下功能：
警情實時報警功能
當前端森林巡防員通過手持智能終端或下級林業(yè)主管部門通過wEB上報森林病蟲害情報時，系統(tǒng)軟件可在主頁面顯示出報警信息，出現(xiàn)彈出窗口并啟動系統(tǒng)聲光報警器提醒值班人員進行處理。未經處理的警情，系統(tǒng)將一直保持報警提醒狀態(tài)，經處理后，值班人員可手工解除警情。
檔案記錄功能
系統(tǒng)接收到前端森林巡防人員上報的警情后，系統(tǒng)能夠自動生成林業(yè)病蟲害警情登記數據庫，詳細記錄有關警情的上報人、上報時間、上報地點、警情圖片、危害成度、林區(qū)位置、林區(qū)編號、林區(qū)名稱等信息，以及有關值班人、任務接收人、處理要求、處理結果回饋等警情處理信息。
警情上報功能
當值班人員獲取較為嚴重的森林病蟲害警情時，可通過系統(tǒng)軟件的“警情上報”功能，一鍵上報給上級主管部門的森林病蟲害預警管理系統(tǒng)，同時可自動生成“WORD文檔”格式的報告，郵件發(fā)送至主管單位領導郵箱，或書面呈送給主管單位領導。
報表統(tǒng)計功能
根據業(yè)務、工作需要，可使用系統(tǒng)的報表統(tǒng)計功能，按行政單位(市、區(qū)縣各級園林局)、林業(yè)工作站、林區(qū)、林場、人員、或病蟲害種類、危害成度級別以及處理狀態(tài)等屬性分別統(tǒng)計一周、一月、一季度、半年、年度報表。并可一鍵導入Excel表格，便于工作人員進行數據對比與分析。
通知下發(fā)功能
各級林業(yè)主管部門可根據階段性的工作安排，使用本系統(tǒng)向下級部門、下屬單位、指定林業(yè)工作站、指定林區(qū)、指定林場或指定林業(yè)部門工作人員下達森林病蟲害普查、生態(tài)調研、林業(yè)狀況調查、警情處置等任務信息，任務信息接收部門系統(tǒng)客戶端或個人的智能手持終端接收到任務信息后，會彈出新任務信息提醒，并啟動系統(tǒng)客戶端或智能手持終端上的聲光報警裝置，至到接收人接受該信息。
接收人接受任務后，系統(tǒng)會自動生成接收人接受了任務的檔案記錄。接 收人接受任務后，系統(tǒng)客戶端或智能手持終端會一直保留一個任務未回饋提醒待接受人完在工作任務后，按系統(tǒng)軟件提醒回復任務回饋信息，案件方為完結。
第四部分 調度指揮管理子系統(tǒng)
4.1系統(tǒng)概述
森林火災一旦發(fā)生，迅速組織人員，相關滅火工具與器材，準確無誤地到達火災發(fā)生地進行災火撲救是降低災情的最關鍵要素。
本系統(tǒng)為林業(yè)部門的巡防護林人員配備了智能GPS手機終端，同時為林業(yè)部門的所屬車輛安裝基于中國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的車輛位置服務智能終端。為林業(yè)日常工作管理及撲救森林災情的指揮調度打下了良好的基礎。
調度指揮管理模塊是以全球定位、網絡實時監(jiān)控、調度、管理為主，通過對車載位置服務智能終端、手持GPS智能終端的實時定位追蹤，將數據通過網絡傳回監(jiān)控服務器。
指揮中心通過管理軟件可以對巡查車輛、工程車輛、設施、巡查人員、施工人員、值班人員進行實時定位，隨時掌握車輛的實際位置和運動趨勢，可以做到及時調度、合理部署，切實增強對設施巡查、應急搶險、森林防火監(jiān)督管理的工作力度，加強車輛管理，提高車輛使用效率，降低車輛運營成本，同時可以對森林防火涉及的警情案件進行上報、管理、分派、監(jiān)督、統(tǒng)計。
指揮調度管理子系統(tǒng)是基于移動通信網絡、移動終端和車載定位終端，集成地理空間框架數據、業(yè)務數據、地理編碼數據等多種數據資源，通過信息共享、協(xié)同工作實現(xiàn)對森林防火相關人員與車輛的監(jiān)督、管理和預警的整體解決方案，并根據森林防火的實際情況，設計并實現(xiàn)了“五位一體”森林防火指揮體系?！拔逦灰惑w”森林防火綜合指揮體系是指：
實行市、林區(qū)、巡查人員及車輛“四位一體”的綜合指揮管理體系，實施森林災情預防部件、事件的時間無縫、空間無縫的實時監(jiān)控，形成呼叫、巡查、調度、監(jiān)督、處理、統(tǒng)計及考核等條塊結合的服務管理模式。
通過對動態(tài)信息的管理，掌握全市森林災情預防設施部件的狀態(tài)及各類事件的發(fā)生和處置過程，提高動態(tài)監(jiān)控和應急搶險指揮能力，加強政府管理、監(jiān)督、組織的能力。
4.2網絡拓撲結構圖
4.3前端配置
4.3.1 為巡查人員及作業(yè)人員配備移動物聯(lián)網手持智能終端
工業(yè)級GPS手持智能終端是為實現(xiàn)林區(qū)、景區(qū)信息化、智能化而開發(fā)的專業(yè)產品，是林業(yè)工作者的智能移動工作終端，是智能手機、GPS手持機、無線對講機、移動單兵等多種設備的完美集成，一機在手隨時無憂。通信雙通道模式徹底解決林區(qū)通訊死角問題，隨時隨地通訊無阻、精準定位、采集同步數據，是護林員日常工作、巡護管理、森林資源普查等的全能助手。
4.3.2為防火和作業(yè)車輛安裝車輛位置服務智能終端
該設備具有設計精巧、性能穩(wěn)定，功能強大等特點，除具備位置信息采集之外，同時具備語音通信通話、短報文、TTs語音轉換等功能，特別適合森林防火工作中對車輛的定位管理和指揮調度。當指揮中心以短報文的方式通過車載終端向駕乘人員下達調度指令時，它能夠自動將短報文轉換成語音提示告知駕乘人員。
4.4實現(xiàn)功能詳述
4.4.1人員考勤
人員巡檢是林區(qū)防火的重要手段。對巡檢人員的考勤關系到巡檢的有效性。林區(qū)面積廣闊，不可能在林區(qū)野外安裝考勤打卡機。
我們采用衛(wèi)星定位的手段進行考勤。位置信息會實時上傳到中心，系統(tǒng)可以計算出人員是否在指定時間出現(xiàn)在預設位置。監(jiān)控中心可以設定考勤指定時間點段，地理坐標范圍。如每日的考核點設定在午夜12：00對當天人員進行考核。當在設定時間段內查詢到符合規(guī)則的位置定位點，說明人員考勤成功，否則是缺勤。
可以進行更嚴格的考勤。如設定路徑考勤，設定多個考勤點A，B，C，考勤點是有序的(先在A考勤，然后在B，最后在C考勤)，也可以是無序的(可以先A，后B；或先B后A)。人員必須依次在考勤點A，B，C都考勤成功，否則會產生缺勤。這樣保證人員按指定路線巡查。
考勤系統(tǒng)支持輪班設定，請假設定。防止產生誤報缺勤；支持班組管理，可設定班組的排班規(guī)則，人員的出勤要嚴格按照排班規(guī)則。
4.4.2一鍵報警
終端設備均具備一鍵報警功能，緊急情況下可以一鍵呼叫指揮中心。
4.4.3車務管理
自動提醒到期該維護、保養(yǎng)的車輛信息，可以生成包括車輛信息報表、車輛運單報表、車輛違章報表、車輛用油報表、車輛養(yǎng)護報表、車輛里程報表、駕駛員報表及用戶自定義報表等功能。
4.4.4車輛遠程控制
遠程斷油、斷電功能、設置查詢、遠程重啟、遠程改IP恢復出廠設置、查詢終端參數、遠程鎖車
4.4.5語音通信／短信調度
語音通話、多方通訊、短信報文、TTs語音播報、遠程監(jiān)聽、車載電話、熱線電話、限定通話號碼、語音播報功能
4.4.6權限設置
系統(tǒng)可以進行嚴格的權限設置，保證訪問安全。
第五部分 森林檔案管理
5.1森林資源管理
森林資源檔案是林業(yè)生產中的重要數據資料，是生產單位林業(yè)經營管理活動和各級資源管理部門決策的重要依據，是實施天然林保護工程和森林資源管護經營責任制的基礎數據。
森林資源檔案管理系統(tǒng)可以提高資源管理水平，提高勞動生產率。森林資源檔案系統(tǒng)為領導決策提供快速、準確的信息服務。
對林地面積、林種、樹種、林相、立木蓄積、幼林株數、種植年份等信息實現(xiàn)錄入、查詢、統(tǒng)計功能，并能自動更新森林火災檔案，能自動生成火災檔案記錄并支持在線打印，為研究分析森林火災發(fā)生的季節(jié)、原因、掌握森林火災發(fā)生規(guī)律等提供依據。
同時支持經緯度信息定位，輸入經緯度信息，能實時將位置顯示在地圖上，便于確認位置。
5.2水源、及救援道路管理
系統(tǒng)支持對林區(qū)水源、上山道路等詳細錄入、查詢，便于在災情發(fā)生救援人員能第一時間找到水源和災情地點，及時撲救。將災害造成的損失降低到最小。
第六部分 報表統(tǒng)計分析管理
本系統(tǒng)可以階段性地按市、按林區(qū)、按單位、按車輛、按人員等進行包括但不限于植樹造林工作統(tǒng)計、育林工作統(tǒng)計、森林火災警情統(tǒng)計、森林病蟲害記錄統(tǒng)計、警情處置統(tǒng)計等。如可以實現(xiàn)：
案件統(tǒng)計
案件來源統(tǒng)計：協(xié)作單位，巡查員上報，市民上報等；
巡檢人員貢獻統(tǒng)計：每個人，在某段時間內，解決的案件的數量對比。
協(xié)作單位貢獻統(tǒng)計：各個專業(yè)協(xié)作單位，解決的案件的對比
各林區(qū)案件數對比統(tǒng)計：各林區(qū)發(fā)生的案件數量的對比
案件類型統(tǒng)計：各種案件類型，發(fā)生的數目對比。
案件平均結案時間統(tǒng)計：對比不同時期內，案件的平均處理時長。
時間段分析
可按月、周、天、小時等不同的時間段內案件數據進行統(tǒng)計。并給出曲線圖、和表格等。管理者可以清楚的看到哪個時可段內災情頻率最高。
用戶可以根據自己的需要下載XLS和PDF格式的報表。通過時可段分析，決策層很容易掌握各個時間內相關林區(qū)或其他情況，從而制定相應的決策，有助于績效考核、科學指揮決策。
第七部分 監(jiān)控調度指揮中心建設
市平臺服務中心包括通訊服務器、數據庫服務器、地圖服務器、wEB服務器、管理服務器等多臺中心服務器、網絡設備及森林防火預警管理平臺組成。
由前端高清攝像機采集的視頻圖像傳輸至監(jiān)控中心的NvR進行集中存儲、手持終端和車載衛(wèi)星定位儀定位采集的信息通過無線傳輸方式傳送到指揮中心后臺數據庫，中心實現(xiàn)圖像預覽、錄像查看、人員車輛調度管理、案件管理、用戶管理和設備配置等功能。另外，通過系統(tǒng)中的流媒體設備，可以設置其他監(jiān)控站點同時調取視頻資源，并使用多級分控管理平臺和解碼設備，進行遠程解碼上墻。
7.1系統(tǒng)拓撲圖
7.22監(jiān)控中心效果圖
7.3系統(tǒng)設計說明
控制中心主要由大屏幕液晶拼接墻，控制主機、交換機等組成，完成對監(jiān)控現(xiàn)場圖像的接收與顯示，錄像的存儲、檢索、回放、備份、恢復，云臺的控制等。
經由移動傳輸網傳回的數字視頻信號可直接連到控制中心局域網上，再經交換機通過內部局域網傳播至各相關部門或人員的客戶端。管理人員在中心辦公室可以通過多路視頻墻觀看到遠距離林區(qū)的現(xiàn)場多個監(jiān)控點的圖像。
控制中心發(fā)出的對于云臺、鏡頭等的控制指令通過移動傳輸網傳送到監(jiān)控點。用戶可以通過位于控制中心的云臺控制設備控制現(xiàn)場任意點的云臺、鏡頭的光圈、焦距、變倍；云臺的上、下、左、右、自動或輔助控制遠端的電源、攝像機開關等。現(xiàn)場傳回的視頻圖像可以直接存儲在控制主機上，可方便快捷地實現(xiàn)資料的存儲、更新、查詢、備份，為執(zhí)法工作提供依據。
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