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1、天空地一体化综合管护系统建设方案（一）总体构架3（二）基础系统41 .信号传输网络42 .二三维一体化地理信息平台53 .数据存管中心扩建54 .网络安全系统6（三）资源管理系统61 .指挥中心系统62 .综合展示系统73 .应急指挥系统84 .遥感卫星监测系统95 .设备姿态监测平台116 .视频Al大数据分析117 .无人机监测系统118 .无人机监测数据分析管理129 .重要周界预警子系统1310 卡口监控系统13（四）科研监测系统131 .综合数据分析子系统132 .生境监测系统133 .重点区域科研监测系统144 .红外相机管理系统14（五）科普宣教系统141. VR系统142. A
2、R系统153. AI系统154. 1.ED信息发布系统155. 数字科普馆16（六）其他应用系统161 .办公自动化系统162 .社区共管系统17（一）总体构架整个系统是通过前端传感探测设备，对保护区生态、资源、管理等要素进行采集，并将数据汇聚中心平台，进行计算、分析、展示。分两大系统，即基础系统和应用系统。1 .基础系统含信息系统和基建系统。信息系统：为其他子系统提供数据的传输、存储、分析、展示、安全等应用服务，包含信号传输网络、二三维一体化地理信息平台、数据存管中心扩建、网络安全等子系统等。基建系统：为有效提升保护区系统效能面而进行的必要基础设施建设，如森林消防快速通道等。2 .应用系统：
3、该系统主要包括资源管理、科研监测、科普宣教、其他应用等业务。资源管理：面向资源管理方面相关工作，目标是提高资源管理的时效性和有效性。包含指挥中心、数据可视化综合展示、应急指挥、遥感卫星监测、设备姿态监测、视频Al大数据分析、无人机监测、重要周界预警、卡口监控等子系统；科研监测：面向科研监测方面相关工作，目标是通过信息化手段,及时、准确、连续获取保护区内生境、科研等数据，增强科研能力。包含生境监测、重点区域科研（如样线、样点监测研究等）、红外相机管理等子系统；科普宣教：面向宣传教育方面相关工作，目标是采用信息手段，让科普宣教工作更加贴近大众，更加有吸引力，更加有内涵。包含VR、AR、ARLED信
4、息发布、数字科普馆等子系统；其他应用：面向办公、开发利用、社区共管等相关工作，目标是通过信息技术，实现党建统领，结合“最多跑一次”改革经验，让有逻辑可重复的工作由计算机来跑，让人员有更多的时间开展更有效的工作。包含智慧党建、社区共管等子系统。(二)基础系统1 .信号传输网络天空地一体化综合管护系统建设首要工作，是搭建适合保护区地形地貌、空间布局的信号传输网络。本项目中的网络，采取有线全光网+无线网+Lora联合组网模式,根据保护区内现场地形地貌及应用需求，进行灵活配置。沿巡护路线搭建骨干网，并向重点科研区域延伸，最终实现保护区信号全覆盖。信号覆盖区域：巡护路线、重点科研区域。(1)有线光纤传输
5、网络组网根据设备数量、数据传输量的大小以及网络稳定性等方面因素考虑，在有光纤接入层的区域及市电可达且无森林火灾隐患的区域，采用有线全光网络实施传输，传输网络依托运营商现有链路实施，大大提高建设速度。系统部署：具备市电及光纤网络接入条件的区域实施部署。(2)无线网+Lora无线通信组网总体方案采用无线网桥+5.8GBTS+2.4GCPE及Lora三级网络实施无线组网。无线通信主干链路采用无线网桥以2-3Knl左右半径范围部署，实现高清视频、图片、电子围栏、设备控制信令等信号，通过无线WIFI方式以较高速率实现数据交互；5.8GBTS作为网桥下级组网核心，在无线网桥周边开展部署，由2.4GCPE系
6、统对上级网络实施补盲，满足巡护系统、手机的入网对接需求，Lora低功耗无线网络系统对传输速率要求较低区域实施布网，如水文系统、气象系统、土壤监测、温湿度等传感器的数据交互。该组网模式大大提高整套网络的适应性和灵活性。同时无线网系统网关支持LTE有线网络等通信协议，可对接运营商网络，实现所有数据传输至布署于局机关的综合平台。2 .二三维一体化地理信息平台该平台将为工作人员全面展示保护区内各类资源的状态、位置及各项数据分析统计等实时信息，同时对设备进行配置、对数据进行统一输入，为各项决策提供参考建议。平台将在数字保护区二三维平台基础上进行功能开发和数据更新，包括自然保护区二维地图、三维地理信息数据
7、地图服务及其相关操作。本次目标为：（1）开发三维地图基础上的测距、测面、测高功能；（2）在三维地图上对地名、路名、河道名标注；（3）对管理站、显著区域告示牌、界碑界桩、农民房等实施精细建模，并与原有三维地图进行融合，可展现文字等细节内容；（4）各数据层可同时在二、三维地图上进行加载、叠加；并实现快速切换；（5）通过提升服务器能力等手段，提高三维基础地图数据加载速度。3 .数据存管中心扩建数据存管中心目标为保存保护区地图等基础数据、红外相机相片及影像资料、本底资源数据、巡护上传数据、办公系统相关管理数据及其他保护区所有数据，并对各种类型数据库进行统一标准的管理，同时为其他子系统提供数据调用服务。
8、由于数据量较大，为能够保证存储空间容量，本次建设将通过一台FCSan设备实施存储及管理，计划设备容量96T,采用主备同存，避免数据灾难发生。本底资源数据：动植物、真菌资源图像、影像、物理地址、公文资料类数据；巡护系统：上传文字数据、照片、视音频数据；三维地图系统：三维地图数据影像等遥感卫星数据库：遥感影像数据；巡护系统：巡护监测数据；红外相机数据：红外相机照片、影像；公文系统：Word等办公文件、文件照片、工作影像等。4 .网络安全系统天空地一体化系统包含了保护区地理信息、科考成果等重要数据，均属非对外数据，只可内部人员通过内网进行调阅与使用，但根据系统设想，部分数据将提供给数字科普馆系统，向
9、处于公共网络上的大众进行展示，这形成了与外网存在互通的情况，为确保数据的安全，减少因网络攻击造成的损失，网络安全系统需建设以下内容：(1)入网规范管理系统：控制内网准入，杜绝非法外联；(2)日志审计：安全等级保护，所有设备日志保存6个月；(3)数据库安全防护平台：数据库实施安全防护；(4)数据库安全审计：针对内部所有数据库，访问，查询，修改等规范内容进行审计；(5)防病毒网关：提供保护区内网防病毒网关；(6)堡垒机：外协单位维护人员及内部管理人员运维审计过程，可以追溯运维人员操作内容记录。(三)资源管理系统1.指挥中心系统指挥中心建设包含了指挥中心及数据机房的建设，指挥中心是各类信息数据的处理
10、调度中心，而数据机房则是所有数据的存储、分析等软硬件设备运行场所，是整个系统的心脏，指挥中心及数据机房建设必须遵循设备对温度、湿度、洁净度、电性能、防火性、防静电能力、抗干扰能力、防雷、接地等各项指标的要求，同时随着设备增加,UPS也将进行同步扩容，以保证机房的正常供电，本次系统建设完全按照国家机房建设标准进行设计实施。2 .综合展示系统(1)系统概述建立综合展示系统，以数据存管中心为基础，汇聚各个应用系统数据，统一呈现、按需汇聚、融合分析。系统包括业务总览、视频AI分析结果、保护地基本信息、本底资源数据分析、巡护监测数据分析、红外相机数据分析、本地资源数据分析、综合数据分析子系统等内容。(2
11、)系统功能A总览展示保护区基本要素，含保护区区位、成立时间、整体面积、平均海拔、保护区分区图及各区面积、保护区大事记、宣传视频播放、物种名称展示、本地调查物种统计、各子系统部署位置、各物种分布情况、巡护成果以图表形式展示等。基本信息展示展示保护区内管理站位置、监控系统位置及运行状态、保护区内所有设备运行状态，异常设备告警显示、森林防火系统部署位置及运行状态、链路布设路径、链路节点设备运行状态、界碑界桩及警示牌部署位置等。本底资源数据分析展示保护区本地资源调查结果，动植物等物种数量、分布等情况,资源调查大事记，每年物种数量变化趋势等；巡护监测数据分析巡护监测路线展示，巡护人员在线情况及位置显示，
12、巡护人员巡护完成率显示，巡护特勤统计等。红外相机数据分析静态展示：一是展示拍到物种的统计数据(分科统计图、数量统计图、主要物种统计图等)，二是展示资源库信息，某个物种的点位、生境信息、图片等。动态展示：一是实时布点信息，二是数据实时回传，可单点数据回传，可定时数据回传，数据回传后自动进入识别库，由Al实施第一轮自动识别，其间可以人工干预看图，自动生成分类统计表。三是发现明星物种、新物种的提醒功能。3 .应急指挥系统(1)应急指挥系统概述应急指挥系统主要针对在保护区内通过信息化设备自动采集和人员巡护采集到的地质、气象、森林火灾等灾害发生或即将发生时，自动生成灾害应对辅助决策建议，通过系统APP、
13、手机短信、微信，应急广播等实时发布应急指令，本系统享有最高优先级。(2)应急指挥系统信息采集及联动应急指挥系统没有自身的信息采集设备，通过综合管护平台统一协调、各种类型信息采集及联动的相关系统，分配如下：森林火灾灾害：无人机系统、天眼森林防火系统、巡护系统、北斗定位系统、指挥中心人工获取；地质灾害：无人机系统、环境因子监测系统、天眼森林防火系统、巡护系统、LED信息发布系统、北斗定位系统、指挥中心人工获取；气象灾害：气象预报、气象监测站、巡护系统、LED信息发布系统、北斗定位系统、指挥中心人工获取；人员求救处置：无人机系统，北斗定位系统、巡护系统、视频监控系统、卡口系统；非法入侵：无人机系统，
14、视频监控系统、卡口监测系统、重要周界预警子系统、自组网系统、红外相机系统；(3)应急决策辅助系统根据灾害类型及所处区域，周边人员及装备布置情况，制定应急处置预案，含信息上报、对应的人员及车辆调配、所处区域监控等子系统报警联动等功能，并以弹框的形式第一时间将预案信息及周边人员及装备情况显示在系统界面上，使指挥员能掌握现场情况，了解所能动用的资源，并作出正确的部署。(4)应急决策信息发布应急指挥系统被触发后，通过系统手机APP,PC界面，手机短信等方式，第一时间发布应急信息。在指挥员确定应急方案后，通过应急广播、手机电话、短信等手段，向相关人员同时发布行动指令，尽可能将灾害带来的损失降到最低。(5
15、)系统部署系统将与数据存管中心共同部署在一台服务器上，有利于在最短时间内调取所需数据，系统采用7*24小时运行机制，保证应急处置的时效性。4 .遥感卫星监测系统自然保护区遥感卫星监测主要是利用遥感的大范围空间数据获取能力,对保护区生物及环境的时空特征进行监测和分析。围绕自然保护区不同阶段的建设和管理任务,开展以下3个方面监测调查工作：植被监测、保护区变化监测、自然灾害监测。(1)遥感影像数据库建立遥感影像数据库，采用非关系型数据库MongoDB进行开发设计，设计三个子系统，每个子系统由若干个功能模块组成，各个功能模块相对独立，耦合度低，通过标准接口和流程，贯穿整个业务系统,覆盖系统所有功能需求
16、。每个子系统的主要功能如下：(1)数据入库子系统负责整理自然区遥感卫星影像数据，根据产品的标准化和规范化要求进行统一整理，并入库管理。同时负责接收其他数据源的数据，进行整理后入库统一管理。(2)数据管理子系统负责对收集到的遥感卫星元数据、浏览数据以及产品数据进行统一管理，向其他子系统提供统一数据库访问接口和数据的统一访问服务，负责优化数据库访问，数据库备份和恢复,保证系统数据库的高效、可靠、稳定、安全的运行。(3)用户服务与数据分发子系统是面向用户进行遥感卫星数据分发的主要服务平台，为用户提供遥感卫星数据的检索、浏览、订购和下载的服务，并负责接收用户注册信息，管理用户信息，订单信息等工作。为用
17、户提供方便快捷、安全可靠的遥感数据服务。(2)监测数据分析通过影像数据叠加对比法、影像差值法、主成分分析法、专题特征捏取法、遥感指数法等方法对遥感卫星采集的数据进行后台分析。通过对标准数据的比对进行宏观判定，以及对覆盖同一区域的两期或多期遥感影像进行分析，运用一定算法或人工解译可以获取保护区本底资源信息和变化信息，确定内部的变化类型，测算保护区变化区域、范围、面积以及其他林分因子的变化程度，实现保护区资源的定性和定量化监测。5 .设备姿态监测平台该平台将把保护区内所有设备纳入到监测范围内，24小时监测设备在线运行情况，对出现异常的设备做异常告警，让设备监管智能化。设备姿态监测平台相关子系统：视
18、频监控系统、机房服务器系统、指挥中心设备，红外相机系统、自组网系统、电子围栏系统、卡口监测系统、周界防范视频系统、气象系统、环境因子监测系统、数据存管中心系统等。6 .视频AI大数据分析保护区内建设了各类视频监控系统，如卡口监控、道闸监控、森林防火监控、道路监控等；设备种类繁多，如球机、热成像、枪机、PTZ摄像机、卡口摄像机等等，对应的应用平台功能不尽相同，各设备存储着大量的视频数据，通过本平台的开发，将把各种设备全部进行全面融合，打破功能限制，在各项设备发挥自身优势的同时，也能兼顾其他功能的使用，系统的应用释放了人力资源，实现系统对视频数据自动识别与告警。视频Al分析，是大数据分析应用的重要
19、环节，系统分为基础层（获取实时视频流采集）、分析层（实时视频流分析）、应用层（报警系统管理展示），通过应用图像处理和深度学习等先进技术，图像智能识别软件对烟、火、大型施工器械、车辆、人员、动物、水土流失等识别，并以照片形式进入统一的视频分析数据库，达到快速检索，同时提供数据库中对应的视频数据链接，保证相关数据能还原现场情况。7 .无人机监测系统无人机系统，控制信号接入综合平台系统，平台可了解无人机在线情况，电池情况等，并可远程进行设备配置。主要用途有三类：1、固定路线GPS巡护飞行；2、特定区域拍摄；3、定期对保护区实施扫描飞行；4、植物生长状况监测；通过在空中不受地形和视线的限制且自动执行飞
20、行任务的无人机，实现360度对自然保护区的任何区域进行监视，可以监测到环境复杂、人工短时间内无法到达的地方，能灵活地侦测自然保护区全景概况，能及时发现自然保护区内的违规违章建筑、违规违法采矿活动、土地和植被破坏状况、乱砍滥伐、过度放牧等违规违法行为，并将图像和视频数据传送到中心平台，以便自然保护区管理人员实时了解现状并作出反应。A.无人机管理系统(1)在系统中新增无人机记录功能，根据保护区工作标准记录无人机使用者、工作内容、飞行时间等等数据并可随时查看。(2)建立实时无人机工作情况查询，远程操控无人机并且观测数据。(3)在展示系统上增加无人机影像以及采集的数据展示模块。(4)在二三维地理信息平
21、台上增加无人机管理模块，展示监测无人机实时数据和历史数据。(5)建立新旧数据比对模块，通过对不同时期无人机采集数据的信息比对分析保护区现状。8 .无人机监测数据分析管理(1)在数据存管中心建立无人机监测数据存管库，保证数据库的可扩展性和访问高效性(2)根据保护区存储无人机每次飞行的记录以及数据情况。（3）增加数据分析模块，通过直观数据图进行展示分析。8.重要周界预警子系统A.电子围栏系统重要周界预警系统建立在保护区无线系统上，对重要出入口进行电子监管，通过获取进出人员的手机等信息，及时发现非法入侵，对其发布警告短信，相关数据同步发送公安部门，以便于后续对非法入侵人员展开跟踪调查。8 .周界防范
22、视频系统系统基于深度学习硬件及算法的人体/车体精确分类检测，实现事中精准报警，事后快速检索，有效过滤小动物、树叶等误报干扰源。通过在保护区交界点、核心区、缓冲区、生态保护红线内等区域部署周界防范摄像机，能够有避免护自然保护区生态环境遭到人为破坏。9 .卡口监控系统通过在保护区内部署车辆人脸卡口、人脸抓拍机、PTZ云台枪机等设备，对机动车、非机动车、行人实施分类捕获。系统以出入卡口、重要大道路口卡口为基础，将采集的人车通行信息进行汇聚，实现人车轨迹的查缉，同时将通行信息和布控信息进行比对，产生预警信息后，对预警人车进行拦截处置等业务应用，并形成人员、车辆识别数据库，以便对进入人员进行追溯，统计。
23、（四）科研监测系统1 .综合数据分析子系统通过对本地资源数据的分析，根据分析需求，对保护区内情况进行自动化归纳、总结与评估。2 .生境监测系统生境监测系统是天空地一体化系统的触手，通过该系统可全面了解保护区内环境变化情况，生境监测系统中各子系统将为综合管护平台提供实时可视数据，所有数据将进入存管中心储存，为今后的大数据分析提供依据。生境监测要素：温度、湿度、气压、风向、风速、雨量、负氧离子、PM2.5、水文水质、土壤监测等；3 .重点区域科研监测系统针对伯乐树王、古树名木等开展重要科研监测区域，系统将监测古树名木内部腐烂、空心、树根分布等检测，对其年生长量（胸径、含水量、径流量监测）、周边环境
24、（土壤、降雨量、海拔、气候监测）。生成三维雷达图像，分析结果；4 .红外相机管理系统制定保护区红外相机部署计划，研发红外相机数据应用管理系统，提升保护区红外相机部署工作效率及红外相机数据利用能力，并加强对红线相机数据的统计分析，对图像进行智能识别。红外相机态势信息实时管理（如目前所处位置等），相机图像上传、识别、入库等。同时使用太阳能等方式，红外相机部署使用周期得到延长，减少回收次数。（五）科普宣教系统1.VR系统按照建设愿景及脚本，制作6大交互场景，制作多种植物模型，动物模型，匹配导游人物动画、8套生物情景动画、3套生物故事情节动画，叠加专业的任务配音及转场特效，提供高精度的VR内容。以导游
25、科普形式、语音讲解、文字科普、探索体验等为展现形式。系统投入使用后，通过VR跑步机等感官体验设备，配合VR图像、让用户体验保护区的浓厚的历史、丰富的资源。2.AR系统A.建立动植物AR数据库在数据存管中心，建立动植物AR数据库，将保护区内各种动植物进行图像采集、建模和相关信息录入，对科普馆、科普长廊、科普墙等地的宣传模型等进行图像采集、建模和相关信息录入，形成统一数据格式，为AR系统的展示提供丰富的内容。B.系统展示通过参观者的手机，下载保护区AR软件后，在参观过程中，将感兴趣的动植物，置于相机取景框内，系统通过后台比对识别后，在影像中叠加该物种的相关信息，动物还可增加音频信息，以增强参观者的
26、体验。3. AI系统A.系统概况将智能Al语音交互系统引入保护区，对保护区的宣教起到重要意义。硬件使用小巧的AI智能语音机器人，投放在保护区主要科普游览区域，与访客进行交互性问答，提升保护区的科普性以及趣味性。B.语音识别系统4. 通过深度神经网络和隐马可夫的声学模型建立语音识别系统，声学模型的输入是传统的语音波形进行加窗、分帧，然后提取出频谱特征：PLP,MCFF和FBK等。从输入到输出之间采用不同的神经网络结构，将输入的声学特征映射得到不同的输出建模单元的后验频率，然后再集合HMM进行解码得到识别结果。语音识别系统动态分析语音输入信号频率，通过高保真的语音输出与提问者进行对话，提高保护区的
27、宣教性。5. 1.ED信息发布系统A.系统概述部署LED信息发布系统，一是能够宣传保护地常见知识，进行生态知识普及教育；二是在紧急情况下，能够快速发布紧急通知，支撑自然保护地的应急管理能力。户外LED智能信息发布屏设备将成为自然保护地信息化建设的重要载体，该设备融合了多媒体视频信息的多样性和生动性，实现了信息发布的远程集中管理和内容随时更新，不仅能够提供及时、全面、优质、高效的信息服务以及全新的文化氛围，还能够极大地提升保护区的整体形象。6. 数字科普馆以天空地一体化系统中本底资源调查系统为基础，通过WEB形式，向用户展示保护区内所拥有的丰富的动植物资源，科普动植物及环保相关知识。展示内容：科
28、普长廊、科普墙、科普馆等内容。部署服务器需申请一个外网IP地址，通过公网IP地址可将服务器部署在公网，也可通过路由映射到外网，用户在公网的环境下可登陆WEB地址，实现资源的上传。(六)其他应用系统1 .办公自动化系统(1)智慧党建系统(a)党员管理A入党申请为保护区管理局内工作人员提供入党申请入口，申请入党的工作人员可在此提交入党申请及相关材料附件，确认申请后系统自动提交给党组织上级领导进行审核，党组织上级领导可直接线上进行审核，并将审核结果直接反馈给申请入党人员。系统会根据入党申请人员提供材料提醒其应提供材料是否齐全，线下提交材料如何递交等。A党员信息管理管理保护区管理局机关内党员信息库，对
29、地址变化、党组织关系转移、党员基本信息变化等进行基本查询及操作。同时可对新入党人员进行信息新增、修改等。A党员组织关系转移党员可直接线上进行党组织关系转入或转出申请，提升党员业务工作的申报处理效率，党组织领导可直接在线进行审批，系统可及时将审批结果反馈给申请人。A党员评比考核为党组织提供线上的党员评比考核功能，按照党组织考核需求设立审核标准，系统根据相关考核结果自动生成结果，降低党员考核过程中对党员工作的影响，提高党员考核的精准度，促进组织内党员之间的良性竞争。(b)党务工作A党务工作为党员提供党务工作管理功能，包括党务工作的下发、党务工作查询、党务工作上报等。A助残扶贫积极响应国家对党员助残
30、扶贫工作的号召，认真做好党员下乡助残扶贫工作。通过线上工作记录、助残扶贫实时留痕，将党员助残扶贫工作落到实处。2 .社区共管系统社区共管是指保护区管理部门与社区共同参与保护区管理方案的决策、实施和评估的过程。建立社区共管系统含社区共管档案系统,共管协商系统，应急协同系统，生态产品推广系统等。共管档案系统：对涉及社区共管的所有资料如居民个人信息、补偿金发放信息等进行电子归档，以便于后续查阅及数据统计；应急协同系统：该系统将于天空地一体化系统中的应急指挥系统对接，可由此系统触发应急响应，也可由应急系统触发应急响应，做到管理局与社区协同处置紧急情况。生态产品推广系统：联合社会公益组织及网售企业等，建立保护区内生态产品展示、网络营销推广系统。
