一种基于光纤分布式传感的无人机山火智能预警系统技术方案

一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，包括用户端、监控主机、温度传感光纤和无人机平台，监控主机包括脉冲光源模块、信号处理模块和无线通信模块，无人机平台包括通信终端、飞行控制模块和可见光/红外摄像头。本发明专利技术利用野外山区高空铁塔架线电缆布设光缆，基于光纤拉曼技术进行长距离、空间连续和实时的分布式温度监测，在发现温度变化异常的疑似山火位置后自动引导无人机到达指定位置进行现场拍摄，并将现场信息回传到用户端，确保山区火灾能及时、准确的预警、定位和实时监测，实现智能山火预警，利于森林火灾的早期扑灭，降低损失，极大提高人员安全。

An intelligent early warning system of UAV fire based on optical fiber distributed sensor

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤分布式传感的无人机山火智能预警系统
本专利技术涉及山火监测和预警系统，具体涉及一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统。
技术介绍
森林火灾是林业最可怕的灾害，森林火灾不但烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的繁殖能力，引起土壤的贫瘠并破坏森林涵养水源，甚至会导致生态环境失去平衡。森林火灾因为常常处在深山老林中，不易发现，且扑灭困难，在火灾还处在萌芽状态时立即扑灭显得尤为重要。当前森林防火主要是靠人工巡查、视频监视的方式，不仅效率非常低，且监控效果并不好，只有在发生较大火情后才能发现，亟需建立智能山火预警系统，实现森林防火的智能化，信息化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提出了一种能够对山区的疑似山火事件进行实时、连续监测并准确定位和快速确认的系统，利用野外山区高空铁塔架线电缆布设光缆，基于光纤拉曼技术进行分布式温度测量，在发现温度变化异常的疑似山火位置后自动引导无人机到达指定位置进行现场拍摄，并将现场信息回传到用户端，确保山区森林火灾能及时、准确的发现、定位和实时监测。专利技术具体采用如下技术方案：一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，包括用户端、监控主机、温度传感光纤和无人机平台，所述用户端与监控主机通过无线网络连接，监控主机包括脉冲光源模块、信号处理模块和无线通信模块，脉冲光源模块与温度传感光纤通过光纤进行连接，用于发送脉冲光信号，温度传感光纤通过光纤与信号处理模块连接，用于接收和处理后向拉曼散射光信号，无人机平台包括通信终端、飞行控制模块和可见光/红外摄像头，通信终端与飞行控制模块、可见光/红外摄像头通过电路连接，无线通信模块与通信终端无线连接。优选地，所述光监控主机安装于操作室内；温度传感光纤与山区高空铁塔架线电缆共同走线，利用后向拉曼散射光信号检测周边环境的温度信号，当发生疑似山火事件时将事件的精确定位信号由无线通信模块发送到用户端提示报警，同时将事件的精确定位信号由无线通信模块发送到无人机平台通信终端，通信终端将事件的精确定位信号发送到飞行控制模块，无人机在飞行控制模块的引导下巡航到事件定位位置，通信终端通过无线通信模块将无人机到达的提醒信息发送到用户端；无人机平台到达指定位置后通过可见光/红外光双光摄像头实时、全角度范围监测疑似山火事件位置的情况，并通过通信终端和无线通信模块将拍摄图像实时回传到用户端，使用户能实时监控现场山火情况，完成任务后无人机返回操作室。优选地，所述用户端包括报警信息和图像信息，报警信息包括光纤分布式系统显示的疑似山火提醒信息、山火精确定位信息和无人机到达制定位置信息，图像信息用于实时显示无人机拍摄视频和图片。优选地，所述温度传感光纤探测信息包括光纤沿线环境的实时温度、温度上升速率、温度变化趋势和温度变化异常的山火事件精确位置信息。优选地，所述无人机平台到达指定位置后可由用户切换控制模式为手动模式或自动模式进行拍摄监测和返航。优选地，所述用户端包含信号类型为山火精确位置信息和实时拍摄的现场图像，使用户能实时监控现场山火情况。优选地，所述用户端类型包括监测站和监测工作人员移动端。本专利技术具有如下有益效果：利用野外山区高空铁塔架线电缆布设光缆，基于光纤拉曼技术进行长距离、空间连续和实时的分布式温度监测，在发现温度变化异常的疑似山火位置后自动引导无人机到达指定位置进行现场拍摄，并将现场信息回传到用户端，确保山区火灾能及时、准确的预警、定位和实时监测，实现智能山火预警，利于森林火灾的早期扑灭，降低损失，极大提高人员安全。附图说明图1为本专利技术系统结构框图。其中，1为用户端，2为监控主机，3为温度传感光纤，4为无人机平台，21为脉冲光源模块，22为信号处理模块，23为无线通信模块，41为通信终端，42为飞行控制模块，43为可见光/红外摄像头。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步说明：如图1所示，一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，包括用户端1、监控主机2、温度传感光纤3和无人机平台4，所述用户端1与监控主机2通过无线网络连接，监控主机2包括脉冲光源模块21、信号处理模块22和无线通信模块23，脉冲光源模块21与温度传感光纤3通过光纤进行连接，用于发送脉冲光信号，温度传感光纤3通过光纤与信号处理模块22连接，用于接收和处理后向拉曼散射光信号，无人机平台4包括通信终端41、飞行控制模块42和可见光/红外摄像头43，通信终端41与飞行控制模块42、可见光/红外摄像头43通过电路连接，无线通信模块23与通信终端41无线连接。监控主机2安装于操作室内；温度传感光纤3布设在山区高空铁塔架线电缆线上，利用后向拉曼散射光信号检测周边环境的温度信号，温度变化异常点认为是疑似山火事件，并将事件的精确定位信号由无线通信模块23发送到用户端1提示报警，同时将事件的精确定位信号由无线通信模块23发送到无人机平台4通信终端41，通信终端41将事件的精确定位信号发送到飞行控制模块42，无人机平台4在飞行控制模块42的引导下巡航到事件定位位置，通信终端41通过无线通信模块23将无人机到达的提醒信息发送到用户端1；无人机平台4到达指定位置后通过可见光/红外光双光摄像头43实时、全角度范围监测疑似山火事件位置的情况，并通过通信终端41和无线通信模块23将拍摄图像实时回传到用户端2，使用户能实时监控现场山火情况，完成任务后无人机返回操作室。用户端1包括报警信息和图像信息，报警信息包括光纤分布式系统显示的疑似山火提醒信息、山火精确定位信息和无人机到达制定位置信息，图像信息用于实时显示无人机拍摄视频和图片。温度传感光纤3探测信息包括光纤沿线环境的实时温度、温度上升速率、温度变化趋势和温度变化异常的山火事件精确位置信息。无人机平台4到达指定位置后可由用户切换控制模式为手动模式或自动模式进行拍摄监测和返航。用户端1包含信号类型为山火精确位置信息和实时拍摄的现场图像，使用户能实时监控现场山火情况，用户端1类型包括监测站和监测工作人员移动端。以上所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，包括用户端、监控主机、温度传感光纤和无人机平台，所述用户端与监控主机通过无线网络连接，监控主机包括脉冲光源模块、信号处理模块和无线通信模块，脉冲光源模块与温度传感光纤通过光纤进行连接，用于发送脉冲光信号，温度传感光纤通过光纤与信号处理模块连接，用于接收和处理后向拉曼散射光信号，无人机平台包括通信终端、飞行控制模块和可见光/红外摄像头，通信终端与飞行控制模块、可见光/红外摄像头通过电路连接，无线通信模块与通信终端无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，包括用户端、监控主机、温度传感光纤和无人机平台，所述用户端与监控主机通过无线网络连接，监控主机包括脉冲光源模块、信号处理模块和无线通信模块，脉冲光源模块与温度传感光纤通过光纤进行连接，用于发送脉冲光信号，温度传感光纤通过光纤与信号处理模块连接，用于接收和处理后向拉曼散射光信号，无人机平台包括通信终端、飞行控制模块和可见光/红外摄像头，通信终端与飞行控制模块、可见光/红外摄像头通过电路连接，无线通信模块与通信终端无线连接。2.如权利要求1所述的一种基于光纤分布式传感的无人机山火监测系统，其特征在于，所述光监控主机安装于操作室内；温度传感光纤与山区高空铁塔架线电缆共同走线，利用后向拉曼散射光信号检测周边环境的温度信号，当发生疑似山火事件时将事件的精确定位信号由无线通信模块发送到用户端提示报警，同时将事件的精确定位信号由无线通信模块发送到无人机平台通信终端，通信终端将事件的精确定位信号发送到飞行控制模块，无人机在飞行控制模块的引导下巡航到事件定位位置，通信终端通过无线通信模块将无人机到达的提醒信息发送到用户端；无人机平台到达指定位置后通过可见光/红外光双光摄像头实时、全角度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：何茜，蒋恒，王宗强，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43