一种山火监测装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种山火监测装置及其使用方法，通过外壳、可见光成像模组、紫外镜头、紫外单元探测器、信号采集电路、主控电路、透明玻璃罩、双面反射镜和旋转机构构建山火监测装置，在使用时，旋转机构带动双面反射镜在水平面内转动，双面反射镜产生的反射光线分别照射到可见光镜头和紫外镜头上，信号采集电路对紫外单元探测器的输出紫外信号进行实时采集并生成采集信号，主控电路基于采集信号实时判定是否存在紫外光，当存在紫外光，旋转机构停止转动，可见光成像模组生成山火可见光及其背景图像，主控电路进行图像处理后得到处理图像发送给终端设备；优点是在具有较低成本和较高检测精度的基础上，功耗较小，不容易出现电力供应中断情况。应中断情况。应中断情况。

【技术实现步骤摘要】
一种山火监测装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种山火监测技术，尤其是涉及一种山火监测装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]我国电网使用的输电线路所处地区地形复杂，这些地区独特的地形地貌以及气候条件极易引发山火，山火的发生会影响到输电线路的安全，若不采取有效的防范措施来保障输电线路的安全运行，将给电网的安全运行带来很大的隐患。现有技术中多采用红外成像仪对山火进行监测。然而，在实际山火检测过程中，道路上正常行驶的汽车、村民做饭的炊烟以及工厂的正常生产作业等都有被误当作火灾热源的可能，进而产生山火误报警，造成严重误报，增加运营成本，此外，太阳光中的红外线比较强烈，红外成像仪也容易受到太阳光红外线的干扰而产生山火误报。另外，由于红外成像仪进行成本较高，使用红外成像仪进行山火监测不便于推广。因此，如何采用较低成本实现山火监测，且具有较高的检测精度，能够避免误报警成为当前亟待解决的问题。
[0003]为了解决误报警问题，专利号为201520719704.4的中国专利公开了一种紫外山火探测一体机，包括控制主机，控制主机上电性连接有供电装置、贮电装置、360度云台、紫外火焰探测器、摄像头和无线通信模块，紫外火焰探测器和摄像头安装在360度云台上，并由360度云台带动旋转。上述紫外山火探测一体机采用紫外火焰探测器探测器代替传统的红外成像仪，解决了红外成像仪成本高、容易产生误报的缺陷。但是，该紫外山火探测一体机采用360
°
云台搭载紫外火焰探测器进行监测时，因为采用了云台，而且用于山火的云台一般功耗在10w-50w之间，功耗过大，若采用太阳能供电，难免会遇到连续阴雨天，电力供应中断，如果采用杆塔上风力发电，遇到风小时，也会出现供电中断的情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种在具有较低成本和较高检测精度的基础上，功耗较小，不容易出现电力供应中断情况的山火监测装置。
[0005]本专利技术解决上述技术问题之一所采用的技术方案为：一种山火监测装置，包括外壳、可见光成像模组、紫外镜头、紫外单元探测器、信号采集电路、主控电路、透明玻璃罩、双面反射镜和用于驱动所述的双面反射镜在水平面内转动的旋转机构，所述的紫外镜头能够通过波长在280nm以下的紫外光，所述的透明玻璃罩既能够透过可见光又能够透过波长在280nm以下的紫外光，所述的可见光成像模组、所述的紫外单元探测器、所述的信号采集电路和所述的主控电路分别设置在所述的壳体内，所述的紫外单元探测器与所述的信号采集电路连接，所述的可见光成像模组、所述的信号采集电路和所述的旋转机构分别与所述的主控电路连接，所述的主控电路通过无线网络与监测室中的终端设备进行通信；所述的外壳上开设有第一开口和第二开口，所述的第一开口正对所述的可见光成像模组，所述的紫外镜头嵌设在所述的第二开口处，所述的可见光成像模组的光轴和所述的紫外镜头的光轴平行，所述的紫外单元探测器位于所述的紫外镜头的焦点处，所述的透明玻璃罩位于所述
的壳体外且正对所述的第一开口和所述的第二开口，所述的透明玻璃罩与所述的外壳密封固定连接且两者的连接处做密封处理。
[0006]所述的可见光成像模组包括可见光镜头、可见光成像器件、用于驱动所述的可见光成像器件工作的驱动电路，以及用于对所述的可见光镜头进行变焦或对焦的第一马达，所述的可见光镜头与所述的第一马达连接，所述旋转机构包括第二马达、联轴器和镜夹，所述的双面反射镜、所述的镜夹、所述的第二马达和所述的联轴器分别位于所述的透明玻璃罩内，所述的镜夹位于所述的联轴器上方且与所述的联轴器的上端连接，所述的镜夹位于所述的双面反射镜下方，所述的镜夹安装在所述的双面反射镜底部中心处，用于固定所述的双面反射镜，所述的联轴器的下端与所述的第二马达连接，所述的主控电路包括CPU、图像处理模块、4G模块、第一马达控制模块和第二马达控制模块，所述的CPU分别与所述的图像处理模块、所述的4G模块、所述的第一马达控制模块和所述的第二马达控制模块连接，所述的图像处理模块分别与所述的4G模块和所述的驱动电路相连接，所述的4G模块与终端设备通过无线网络进行通讯；所述的CPU与所述的信号采集电路相连接，所述的第一马达控制模块和所述的第一马达连接，所述的第一马达控制模块用于在所述的CPU控制下驱动所述的第一马达转动对所述的可见光镜头进行变焦或者对焦，所述的第二马达控制模块与所述的第二马达连接，所述的第二马达控制模块用于在所述的CPU控制下驱动所述的第二马达转动以驱动所述的双面反射镜在水平面内转动。该结构中，采用双面反射镜和用于驱动双面反射镜在水平面内转动的旋转机构，代替云台搭载探测器的方案，极大的降低了功耗，不容易出现电力供应中断情况。
[0007]将所述的紫外镜头焦距记为f，其中20mm<f<400mm，将所述的紫外镜头视场角记为β，所述的可见光镜头的视场角记为γ，其中60
°
≥γ>5
°
，2
°
<β≤60
°
，并且γ≥β，将所述的可见光镜头的光轴和所述的紫外镜头的光轴的距离记为L，其中20mm<L<500mm。该结构中，可见光镜头的光轴和紫外镜头的光轴平行时，使得可见光成像模组生成的可见光图像与紫外放电检测区域的中心点位置一致(由于光轴间距离小，通过光学视场匹配后，可以认为二者中心点位置基本一致或重合)，当可见光镜头的视场角大于或等于紫外镜头的视场角时，便于判断山火在背景目标中的相对位置。
[0008]所述的紫外单元探测器为GaN(氮化镓)紫外探测器、SiC(碳化硅)紫外探测器、紫外光电倍增管中的任意一种，响应波段为280nm以下。该结构中，所述紫外单元探测器的设置的波段能够对透过紫外镜头的紫外光进行响应。
[0009]所述的CPU为ARM、单片机、DSP和FPGA芯片中的任意一种。
[0010]所述的透明玻璃罩为U型或半圆形。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的山火监测装置优点在于通过外壳、可见光成像模组、紫外镜头、紫外单元探测器、信号采集电路、主控电路、透明玻璃罩、双面反射镜和用于驱动双面反射镜在水平面内转动的旋转机构构建山火监测装置，紫外镜头能够通过波长在280nm以下的紫外光，透明玻璃罩既能够透过可见光又能够透过波长在280nm以下的紫外光，可见光成像模组、紫外单元探测器、信号采集电路和主控电路分别设置在壳体内，紫外单元探测器与信号采集电路连接，可见光成像模组、信号采集电路和旋转机构分别与主控电路连接，主控电路通过无线网络与监测室中的终端设备进行通信；外壳上开设有第一开口和第二开口，第一开口正对可见光成像模组，紫外镜头嵌设在第二开口处，可见光成像模组的光轴和
紫外镜头的光轴平行，紫外单元探测器位于紫外镜头的焦点处，透明玻璃罩位于壳体外且正对第一开口和第二开口，透明玻璃罩与外壳固定连接且两者的连接处做密封处理，当工作人员在终端设备处生成工作指令发送至主控电路时，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山火监测装置，其特征在于包括外壳、可见光成像模组、紫外镜头、紫外单元探测器、信号采集电路、主控电路、透明玻璃罩、双面反射镜和用于驱动所述的双面反射镜在水平面内转动的旋转机构，所述的紫外镜头能够通过波长在280nm以下的紫外光，所述的透明玻璃罩既能够透过可见光又能够透过波长在280nm以下的紫外光，所述的可见光成像模组、所述的紫外单元探测器、所述的信号采集电路和所述的主控电路分别设置在所述的壳体内，所述的紫外单元探测器与所述的信号采集电路连接，所述的可见光成像模组、所述的信号采集电路和所述的旋转机构分别与所述的主控电路连接，所述的主控电路通过无线网络与监测室中的终端设备进行通信；所述的外壳上开设有第一开口和第二开口，所述的第一开口正对所述的可见光成像模组，所述的紫外镜头嵌设在所述的第二开口处，所述的可见光成像模组的光轴和所述的紫外镜头的光轴平行，所述的紫外单元探测器位于所述的紫外镜头的焦点处，所述的透明玻璃罩位于所述的壳体外且正对所述的第一开口和所述的第二开口，所述的透明玻璃罩与所述的外壳固定连接且两者的连接处做密封处理。2.根据权利要求1所述的一种山火监测装置，其特征在于所述的可见光成像模组包括可见光镜头、可见光成像器件、用于驱动所述的可见光成像器件工作的驱动电路以及用于对所述的可见光镜头进行变焦或对焦的第一马达，所述的可见光镜头与所述的第一马达连接，所述旋转机构包括第二马达、联轴器和镜夹，所述的双面反射镜、所述的镜夹、所述的第二马达和所述的联轴器分别位于所述的透明玻璃罩内，所述的镜夹位于所述的联轴器上方且与所述的联轴器的上端连接，所述的镜夹位于所述的双面反射镜下方，所述的镜夹安装在所述的双面反射镜底部中心处，用于固定所述的双面反射镜，所述的联轴器的下端与所述的第二马达连接，所述的主控电路包括CPU、图像处理模块、4G模块、第一马达控制模块和第二马达控制模块，所述的CPU分别与所述的图像处理模块、所述的4G模块、所述的第一马达控制模块和所述的第二马达控制模块连接，所述的图像处理模块分别与所述的4G模块和所述的驱动电路相连接，所述的4G模块与终端设备通过无线网络进行通讯；所述的CPU与所述的信号采集电路相连接，所述的第一马达控制模块和所述的第一马达连接，所述的第一马达控制模块用于在所述的CPU控制下驱动所述的第一马达转动对所述的可见光镜头进行变焦或者对焦，所述的第二马达控制模块与所述的第二马达连接，所述的第二马达控制模块用于在所述的CPU控制下驱动所述的第二马达转动以驱动所述的双面反射镜在水平面内转动。3.根据权利要求1所述的一种山火监测装置，其特征在于将所述的紫外镜头焦距记为f，其中20mm<f<400mm，将所述的紫外镜头视场角记为β，所述的可见光镜头的视场角记为γ，其中60
°
≥γ>5
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，2
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<β≤60
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，并且γ≥β，将所述的可见光镜头的光轴和所述的紫外镜头的光轴的距离记为L，其中20mm<L<500mm。4.根据权利要求1所述的一种山火监测装置，其特征在于所述的紫外单元探测器为GaN(氮化镓)紫外探测器、SiC(碳化硅)紫外探测器、紫外光电倍增管中的任意一种，响应波段为280nm以下。5.根据权利要求1所述的一种山火监测装置，其特征在于所述的CPU为ARM、单片机、DSP和FPGA芯片中的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种山火监测装置，其特征在于所述的透明玻璃罩为U型或半圆形。
7.一种权利要求1所述的山火监测装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：(1)后台工作人员在终端设备处将工作指令通过无线方式发送至所述的主控电路，此时所述的山火监测装置进入工作状态；(2)所述的主控电路控制所述的旋转机构转动，所述的旋转机构带动所述的双面反射镜在水平面内周期性的转动，所述的双面反射镜产生的反射光线分别照射到所述的可见光镜头和所述的紫外镜头上，所述的信号采集电路对所述的紫外单元探测器的输出紫外信号进行实时采集并生成采集信号发送给所述的主控电路；(3)所述的主控电路基于所述的采集信号实时判定是否存在紫外光，当山火没有发生时，此时监测目标没有产生紫外光，所述的紫外镜头处无紫外光透过，所述的主控电路判定为当前不存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴礼刚，陈登科，吴振江，刘丹东，黄雄，刘立锋，
申请(专利权)人：宁波阿贝尼红外技术有限公司，
类型：发明
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