基于毫米波通信技术的5G专网如何应用于林业监测?

5月12日是全国防灾减灾日。过去一年,全球多处爆发大规模森林火灾。森林资源损失严重的同时,也引起了全世界对森林防灾减灾的重视。据统计,我国森林覆盖率为18.21%,既是森林资源大国,也是森林火灾多发的国家。而我国目前的森林监测方法基本采用:地面巡护、瞭望台监测、航空巡护、卫星遥感等。这些方法大多存在不足:信息共享能力不强导致核实耗时长、网络盲区大存在导致森林监测信息化程度不高等。如何将高科技手段应用到森林与生态资源监测和对火灾报警(早发现、早预报、早扑救,变有灾为无灾、变大灾为小灾)已成为林业监测工作的一项迫在眉睫、亟待解决的重大课题。

森林防火最重要的工作内容是在未发生火灾时及时发现火灾隐患,在发生火灾时尽快发现,从而及时报警;在发生火灾后及时提供火灾现场及周边情况,为灭火指挥工作提供强有力的信息支持。

从技术手段而言,实现上述三种场景的防火需求,仍然是采用物联网+网络通信+数据分析的技术路线。在火灾没有发生时,物联网提供环境监测信息,后台的数据分析系统对温度、湿度等有关环境信息进行分析,可提出火灾预警信息,对进出人员及行为进行分析,也可提出火灾预警或违规操作预警(如抽烟、野炊等);在火灾发生时,可通过火灾报警传感器进行报警,也可通过高清视频监控图像对火焰火苗进行识别,及时进行报警;在火灾发生后,通过视频图像可判断火场范围,通过风速风向传感器及软件分析,可判断火灾的发展趋势从而提出灭火方案。

森林资源生态的养护和先进技术改造管理工作迫在眉睫,如果不能及时采取有效、科学的举措加强对森林火灾与生态保护的防范和控制力度,就会酿成更多的安全风险和隐患。

依靠国家工程实验室技术力量,联合西南交通大学,中铁信息工程集团及深圳市永达电子信息股份有限公司共同研发的基于毫米波通信技术的5G数字生态监测专网平台,将为包括动植物监测、森林防火及其它林业应用提供稳定的宽带数据传输通路,能有效解决林业系统的通信瓶颈,为大规模视频监控、物联网、森林火灾防护、报警和救援提供切实可行的解决方案,对现代化林业具有革命性的意义。

5G数字生态专网平台将采用毫米波通信技术实现专用于林业生态监测的宽带网络通信系统。毫米波通信技术属于新一代信息技。毫米波通信具有以下特点:

方向性好、波束窄,受杂波影响小,穿透能力强,适合全天候通信;

通信带宽大,接近光纤传输,传输速率已经在实验环境下实现100Gbps,本项目的目标是实现10Gbps的数据通信设备研发;

频点高,电磁频谱干净,干扰少,传输质量高;

毫米波通信技术被第五代移动通信标准组织5GPPP确定为核心技术之一,是下一阶段通信系统研究和应用的主要方向。

森林生态监测需要大带宽的数字通信技术的支撑,采用毫米波通信技术开展林业生态5G数字传输系统可为林业、草原的各种业务提供现代化的通信手段,建立林业生态专网,为物联网、大数据、云计算等“互联网+”林业的各种应用提供直通原始林深处的宽带通信通路,结束目前信息孤岛的现状,从根本上解决现代化林业和生态监测的症结问题,为林业发展的现代化、智能化铺平道路。

基于毫米波通信技术的5G数字生态监测专网平台,可实现灾害早发现、早预警、早处置,可在助力森林防灾减灾和生态环境保护等方面发挥作用。可助力推进森林治理体系和治理能力全面提升。

系统总体架构

系统由前端系统、5G毫米波无线传输系统、后台系统三个部分组成。系统核心采用先进的5G毫米波 + SDN + NFV网络技术融合而成。



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