基于红外热成像的森林防火监测预警系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统，包括若干热成像双光谱摄像机、报警服务器和报警客户端，所述热成像双光谱摄像机包括一体化集成设置的红外热成像摄像机和可见光摄像机。所述报警服务器包括依次相连的数据采集模块、特征提取模块和报警服务模块。本发明专利技术根据热成像双光谱摄像机采集的温度数据判断温度异常波动，根据温度异常波动发出报警提示，提高了火情识别报警的准确性。同时，本发明专利技术在报警客户端显示监测区域的可见光视频图像，在发生火情时工作人员能够及时查看监测区域的可见光视频图像，了解监测区域的火灾情况。解决了传统森林防火预警监测系统通过红外图像仅能看到人或物体的热轮廊，难以准确火灾情况的问题。

Forest fire monitoring and early warning system based on infrared thermal imaging

The invention relates to a forest fire monitoring and early warning system based on infrared thermal imaging, which includes a number of thermal imaging dual spectrum cameras, an alarm server and an alarm client. The thermal imaging dual spectrum camera includes an integrated infrared thermal imaging camera and a visible light camera. The alarm server comprises a data acquisition module, a feature extraction module and an alarm service module connected in turn. According to the temperature data collected by the thermal imaging dual spectrum camera, the invention judges the abnormal temperature fluctuation, sends out the alarm prompt according to the abnormal temperature fluctuation, and improves the accuracy of the fire recognition alarm. At the same time, the invention displays the visible video image of the monitoring area in the alarm client, and the staff can timely view the visible video image of the monitoring area and understand the fire situation of the monitoring area in case of fire. It solves the problem that the traditional forest fire early warning and monitoring system can only see the hot corridor of people or objects through the infrared image, and it is difficult to accurately fire situation.

【技术实现步骤摘要】
基于红外热成像的森林防火监测预警系统
本专利技术涉及森林防火监控领域，尤其涉及一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统。
技术介绍
森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，最具有毁灭性的后果。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，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚至会导致生态环境失去平衡。尽管当今世界的科学在日新月异地向前发展，但是，人类在制服森林火灾上，却依然尚未取得长久的进展。目前，市场上针对森林防火预警监测的方式主要有地面巡护、瞭望台监测、航空巡护和卫星遥感等。其中，地面巡护的主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入瞭望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。航空巡护，是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：固定飞行费用较高，飞行成本高。夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察。如果错过观察时机，当日的森林火灾就观察不到，容易酿成大灾，这就需要用定点视频监测来弥补其不足。而利用卫星遥感进行森林防火预警监测时，由于卫星远离地球表面和火情发生区域，利用卫星传感器(例如NOAA-AVHRR传感器)采集影像数据判断火情的准确率较低，需要花费大量的人力、物力、财力进行火情核实，造成资源的浪费。由于上述森林防火预警监测的方式在林火的发现与预警中都存在一些缺陷，因此，目前有林区尝试使用非制冷红外温度探测器来实现大空间范围内对林火的预警。利用红外温度探测器对所监测区域的物体表面温度自动地进行不间断的、24小时的实时测量。但在实际应用中，这种技术手段也存在如下问题：1)由于物体发出的红外辐射能量在到达红外温度探测器时会受到距离、空气湿度、大气透射率等预先无法确定的因素的影响，而产生不确定的能量损耗。所以在监测范围内，难以确定不同距离处、不同湿度条件下的报警温度。若报警温度设置得较低，误报率就会增高；若报警温度设置得较高，则易导致火情漏报。2)通过红外图像仅能看到人或物体的热轮廊，无法看清物体的真实面目，使得红外热成像相机缺乏细节分辨能力，若有火灾发生，通过红外图像难以明确了解监测区域的火灾情况。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统及系统，解决传统基于红外温度探测器的森林防火预警监测系统，报警温度阈值设置不当会造成火情漏报或误报，并且通过红外图像仅能看到人或物体的热轮廊，难以明确了解监测区域的火灾情况的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统，包括若干热成像双光谱摄像机、报警服务器和报警客户端，所述报警服务器的一端与热成像双光谱摄像机通过网络连接，另一端连接所述报警客户端；所述热成像双光谱摄像机包括一体化集成设置的红外热成像摄像机和可见光摄像机，所述热成像双光谱摄像机用于获取监测区域的温度数据和视频图像数据；其中，所述视频图像数据包括可见光视频图像数据和红外视频图像数据。所述报警服务器包括依次相连的数据采集模块、特征提取模块和报警服务模块；所述数据采集模块用于从热成像双光谱摄像机中采集所述温度数据和视频图像数据，将所述温度数据传输至特征提取模块，并将所述视频图像数据传输至报警客户端，以供报警客户端显示监测区域的视频图像；所述特征提取模块用于从温度数据提取监测区域的温度波动特征，若根据温度波动特征判断获知监测区域发生温度异常波动，则输出温度异常波动信息至报警服务模块；所述报警服务模块根据温度异常波动信息，向报警客户端发出报警提示。本专利技术的有益效果是：本专利技术根据热成像双光谱摄像机采集的温度数据判断温度异常波动，根据温度异常波动发出报警提示。与现有技术相比，本专利技术不需设置报警温度阈值，而是通过温度异常波动来判断火情的发生，解决了传统森林防火预警监测系统的报警温度阈值设置不当易造成火情漏报或误报的问题。本专利技术将可见光视频图像数据和红外视频图像数据传输至报警客户端，在报警客户端显示监测区域的可见光视频图像和红外视频图像，在发生火情时工作人员通过报警客户端能够查看监测区域的可见光视频图像，从而精确了解监测区域的火灾情况。解决了传统森林防火预警监测系统通过红外图像仅能看到人或物体的热轮廊，难以明确了解监测区域的火灾情况的问题。进一步，所述红外热成像摄像机包括红外热像仪，所述红外热像仪用于对监测区域的被测物体进行辐射探测，将辐射能转换成为与辐射能量成正比的电信号，进而将所述电信号转换成为被测物体的温度数据；所述红外热像仪还用于将被测物体发出的红外能量转化为红外热图像。进一步，所述特征提取模块具体用于：从温度数据中提取监测区域的温度波动特征，若所述监测区域的温度波动特征若表现为温度是连续变化的，则判定没有发生温度的异常波动；若判断获知监测区域的温度波动特征若表现为温度突变，则判定监测区域发生了温度的异常波动，并输出温度异常波动信息至报警服务模块。进一步，所述森林防火监测预警系统还包括特征分析模块；所述特征分析模块分别连接所述特征提取模块和报警服务模块，所述特征分析模块用于从特征提取模块中获取监测区域的温度波动特征，判断监测区域在当前探测时刻与上一探测时刻的温度波动特征是否具有相似性，若两个探测时刻的温度波动特征不相似，则特征分析模块判断温度波动特征不相似对应的区域中，被测物体的热辐射是否为非林火类热辐射；若判断获知被测物体的热辐射不是非林火类热辐射，则输出报警信息至报警服务模块，以使报警服务模块发出报警提示至报警客户端。进一步，所述特征分析模块判断温度波动特征不相似的区域中，被测物体的热辐射是否为非林火类热辐射，具体包括：通过被测物体的空间位置来判断被测物体的热辐射是否为非林火类辐射；或者，通过被测物体所属区域的地形类型判断被测物体的热辐射是否为非林火类辐射。进一步，所述特征分析模块判断温度波动特征不相似的区域中，被测物体的热辐射是否为非林火类热辐射，还包括：特征分析模块将被测物体的温度波动特征与样本波动数据库中预先存储的样本特征进行比较，判断被测物体的热辐射是否为非林火类热辐射；其中，所述样本波动数据库中存储有各类地理特征对应的温度波动特征。进一步，所述红外热成像摄像机和可见光摄像机的视场相同。进一步，所述热成像双光谱摄像机通过第一网络通信传输设备连接网络，所述报警服务器通过第二网络通信传输设备连接网络。进一步，所述森林防火监测预警系统还包括云台，所述热成像双光谱摄像机架设在云台上，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统，其特征在于，包括若干热成像双光谱摄像机、报警服务器和报警客户端，所述报警服务器的一端与热成像双光谱摄像机通过网络连接，另一端连接所述报警客户端；/n所述热成像双光谱摄像机包括一体化集成设置的红外热成像摄像机和可见光摄像机，所述热成像双光谱摄像机用于获取监测区域的温度数据和视频图像数据；其中，所述视频图像数据包括可见光视频图像数据和红外视频图像数据；/n所述报警服务器包括依次相连的数据采集模块、特征提取模块和报警服务模块；所述数据采集模块用于从热成像双光谱摄像机中采集所述温度数据和视频图像数据，将所述温度数据传输至特征提取模块，并将所述视频图像数据传输至报警客户端，以供报警客户端显示监测区域的视频图像；所述特征提取模块用于从温度数据提取监测区域的温度波动特征，若根据温度波动特征判断获知监测区域发生温度异常波动，则输出温度异常波动信息至报警服务模块；所述报警服务模块根据温度异常波动信息，向报警客户端发出报警提示。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于红外热成像的森林防火监测预警系统，其特征在于，包括若干热成像双光谱摄像机、报警服务器和报警客户端，所述报警服务器的一端与热成像双光谱摄像机通过网络连接，另一端连接所述报警客户端；
所述热成像双光谱摄像机包括一体化集成设置的红外热成像摄像机和可见光摄像机，所述热成像双光谱摄像机用于获取监测区域的温度数据和视频图像数据；其中，所述视频图像数据包括可见光视频图像数据和红外视频图像数据；
所述报警服务器包括依次相连的数据采集模块、特征提取模块和报警服务模块；所述数据采集模块用于从热成像双光谱摄像机中采集所述温度数据和视频图像数据，将所述温度数据传输至特征提取模块，并将所述视频图像数据传输至报警客户端，以供报警客户端显示监测区域的视频图像；所述特征提取模块用于从温度数据提取监测区域的温度波动特征，若根据温度波动特征判断获知监测区域发生温度异常波动，则输出温度异常波动信息至报警服务模块；所述报警服务模块根据温度异常波动信息，向报警客户端发出报警提示。


2.根据权利要求1所述的基于红外热成像的森林防火监测预警系统，其特征在于，所述红外热成像摄像机包括红外热像仪，所述红外热像仪用于对监测区域的被测物体进行辐射探测，将辐射能转换成为与辐射能量成正比的电信号，进而将所述电信号转换成为被测物体的温度数据；所述红外热像仪还用于将被测物体发出的红外能量转化为红外热图像。


3.根据权利要求1所述的基于红外热成像的森林防火监测预警系统，其特征在于，所述特征提取模块具体用于：
从温度数据中提取监测区域的温度波动特征，若所述监测区域的温度波动特征若表现为温度是连续变化的，则判定没有发生温度的异常波动；若判断获知监测区域的温度波动特征若表现为温度突变，则判定监测区域发生了温度的异常波动，并输出温度异常波动信息至报警服务模块。


4.根据权利要求2所述的基于红外热成像的森林防火监测预警系统，其特征在于，所述森林防火监测预警系统还包括特征分析模块；
所述特征分析模块分别连接所述特征提取模块和报警服务模块，所述特征分析模块用于从特征提取模块中获取监测区域的温度波动特征，判断监测区域在当前探测时刻与上一探测时刻的温度波动特征是否具有相似性，若两...

【专利技术属性】
技术研发人员：王崇顺，徐军建，张鹏，
申请(专利权)人：深圳云感物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44