一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，属于监控预警技术领域，通过红外热成像一体化摄像机、防盗摄像机和GPS定位模块对区域环境的实时监控，获取空气温度、空气饱和差、连旱天数用于对火险等级进行预测，通过火险等级预测模型进行计算，根据综合指标值预测火险等级并且及时预警，通过对火灾发生地点的定位，以及对蔓延趋势的分析，最大程度的减轻火灾的影响与危害，根据编号进行区域化体现，从多个子区域获取相应参数并且匹配，模拟多条视线交汇场景，准确反映各监测区域的温度分布信息进而得到火点的分布情况，有利于进行后续紧急工作的判断，进一步提高火灾防控效果。防控效果。防控效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统


[0001]本专利技术属于监控预警
，具体为一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统。

技术介绍

[0002]研究认为，天气条件是影响林火动态变化的重要因子，影响着林火发生发展的时空规律，并在此基础上以气象要素作为主要的预报参数给出了不同类型的林火预报模型或系统，由于与森林火险相关的天气因子很多，而各天气因子又受地理条件及社会经济发展等因素的影响，各天气因子相互作用，紧密联系。
[0003]基于视频图像的火灾检测技术，具有监测范围大、易于部署、实时性高和误报率低的特点，在森林火灾预警系统中得到了广泛应用。森林火灾的发生、发展与气象条件密切相关，森林火险是森林火灾发生的可能性和蔓延容易程度的一种度量，构建森林火险等级指标必须充分考虑气象因子的作用，开展森林火险预报工作离不开实时观测气象要素和预报气象要素，林区巡护人员主要职责是发现火情和预测火灾，传统上通过护林员经验判断，或用气象小站整体判别林区的火险等级。
[0004]森林火灾是指失去人为控制，在林地内自由蔓延和扩展对森林、森林生态系统和人类带来一定危害和损失的林火。国内外关于森林火险预报的研究模型有多种国外有实效湿度法、聂斯切洛夫综合指数法、美国国家火险等级系统、加拿大森林火灾天气指标系统(FW1)和马卡什研究的林火预报的森林火险尺等方法我国有综合指标去、风速补正综合指标法、双指标法、801 火险尺法和全国森林火险天气等级等4，然而我国目前的森林火灾预测主要在模型的研究阶段缺乏对模型的应用和精度检验，但是对森林火灾预测的需求中模型应用于实际的预则精度是不容忽视的。
[0005]由于黑体辐射的存在，任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射。波长为2.0
‑
1000微米的部分称为热红外线。热红外成像通过热红外敏感CCD 对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。热红外在军事、工业、汽车辅助驾驶、医学领域都有广泛的应用。
[0006]红外热成像开始在各大医院临床研究应用，并在头部、颈部、心血管、肺脏、乳腺、胃肠、肝、胆、前列腺、脊椎、四肢血管等各领域作为诊断应用，大部分热成像为局部的检测，可以实施全身热成像技术的在全国范围只有少数几家机构，全身热成像以世界领先的全身热成像技术，可以全面的针对全身多种疾病进行预警分析，红外热成像原理并不神秘，从物理学原理分析，人体就是一个自然的生物红外辐射源，能够不断向周围发射和吸收红外辐射。正常人体的温度分布具有一定的稳定性和特征性，机体各部位温度不同，形成了不同的热场。当人体某处发生疾病或功能改变时，该处血流量会相应发生变化，导致人体局部温度改变，表现为温度偏高或偏低。根据这一原理，通过热成像系统采集人体红外辐射，并转换为数字信号，形成伪色彩热图，利用专用分析软件，经专业医师对热图分析，判断出人体病灶的部位、疾病的性质和病变的程度，为临床诊断提供可靠依据。
[0007]目前，在林业火灾预警中，基于视频图像的火灾检测技术，具有监测范围大、易于
部署、实时性高和误报率低的特点，在森林火灾预警系统中得到了广泛应用，各地区环境复杂，气象因子随地形、海拔、森林所处的位置而变化，通常进行大范围监控的实施，无法对监测区域进行模块化设置，监测数据的传递往往因系统负载出现故障或信息延时传递；且现有的对火险等级的判断受制于天气因子的选取及取值的影响，并未考虑各天气因子不同取值段对火灾风险的影响，使火险等级的预测易出现空报和漏报，不利于火灾的有效防控，因此需一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统来解决上述问题。

技术实现思路

[0008](一)解决的技术问题
[0009]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，解决了无法对监测区域进行模块化设置，监测数据的传递往往因系统负载出现故障或信息延时传递；且现有的对火险等级的判断受制于天气因子的选取及取值的影响，并未考虑各天气因子不同取值段对火灾风险的影响，使火险等级的预测易出现空报和漏报，不利于火灾的有效防控的问题。
[0010](二)技术方案
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，包括控制单元，所述控制单元的输入端与数据转换模块的输出端连接，所述数据转换模块的输入端与数据采集模块的输出端连接，所述数据采集模块的输入端与数据监测单元的输出端连接，所述数据转换模块的输出端分别与数据分析单元和火险等级预测单元的输入端连接，所述数据分析单元和火险等级预测单元的输出端均与控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端通过预警模块与通讯模块的输入端连接，所述通讯模块的输出端与监测站控制终端的输入端连接，所述控制单元的输入端与数据储存库和供电单元的输出端连接。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：所述数据监测单元包括红外热成像一体化摄像机、防盗摄像机和GPS定位模块。
[0013]红外热成像一体化摄像机：用于对各监测区域进行视频监控，不断对其对应的巡检子区域进行图像采集，得到不同时刻的监测子区域热图，能够360 度旋转监测视角范围内的森林情况。
[0014]防盗摄像机：用于对红外热成像一体化摄像机进行实时监控，出现偷盗情况时可发送无线警示信号并且传递至控制单元，进行警报提示。
[0015]GPS定位模块：用于对各监测区域的红外热成像一体化摄像机及防盗摄像机进行定位，以经度与纬度构成。
[0016]作为本专利技术的进一步方案：所述红外热成像一体化摄像机包括红外感应摄像模块和可见光摄像模块，借助夜间红外成像和可见光成像两种成像的效果，实现24小时全天候监控，红外热成像一体化摄像机设置周期性自动镜头转动。
[0017]作为本专利技术的进一步方案：所述数据转换模块设置为A/D转换模块，A/D 转换模块将红外热成像一体化摄像机、防盗摄像机和GPS定位模块的电压信号转换为数字信号传输至数据分析单元。
[0018]作为本专利技术的进一步方案：所述数据分析单元包括数据获取模块和动态定位模
块。
[0019]数据获取模块：获取各监测子区域的每一时刻的热图的各点温度信息和地点坐标信息，所述地点坐标信息由经度和纬度构成，将对应的子区域地理坐标与对应的监测点温度进行匹配并且进行编号，通过数据储存单元进行储存，且表示为(A1、A2、...An)。
[0020]动态定位模块：数据监测单元用以云台基站功能作为支持，云台以三维形式体现，即体现由经度和纬度构成的地理坐标，能够体现高度数值，根据编号(A1、A2、...An)进行区域化体现，其包括温度信息、烟雾浓度信息、湿度信息、火焰高度信息和坐标信息，从多个子区域获取相应参数并且匹配，模拟多条视线交汇场景。
[0021]作为本专利技术的进一步方案：所述火险等级预测单元包括火险等级预测模型和火险等级矩形排列模块；
[0022]所述火险等级预测模型建立步骤如下：
[0023]S1、获取空气温度、空气饱和差、连旱天数用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，包括控制单元，其特征在于：所述控制单元的输入端与数据转换模块的输出端连接，所述数据转换模块的输入端与数据采集模块的输出端连接，所述数据采集模块的输入端与数据监测单元的输出端连接，所述数据转换模块的输出端分别与数据分析单元和火险等级预测单元的输入端连接，所述数据分析单元和火险等级预测单元的输出端均与控制单元的输入端连接，所述控制单元的输出端通过预警模块与通讯模块的输入端连接，所述通讯模块的输出端与监测站控制终端的输入端连接，所述控制单元的输入端与数据储存库和供电单元的输出端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，其特征在于：所述数据监测单元包括红外热成像一体化摄像机、防盗摄像机和GPS定位模块；红外热成像一体化摄像机：用于对各监测区域进行视频监控，不断对其对应的巡检子区域进行图像采集，得到不同时刻的监测子区域热图，能够360度旋转监测视角范围内的森林情况；防盗摄像机：用于对红外热成像一体化摄像机进行实时监控，出现偷盗情况时可发送无线警示信号并且传递至控制单元，进行警报提示；GPS定位模块：用于对各监测区域的红外热成像一体化摄像机及防盗摄像机进行定位，以经度与纬度构成。3.根据权利要求2所述的一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，其特征在于：所述红外热成像一体化摄像机包括红外感应摄像模块和可见光摄像模块，借助夜间红外成像和可见光成像两种成像的效果，实现24小时全天候监控，红外热成像一体化摄像机设置周期性自动镜头转动。4.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，其特征在于：所述数据转换模块设置为A/D转换模块，A/D转换模块将红外热成像一体化摄像机、防盗摄像机和GPS定位模块的电压信号转换为数字信号传输至数据分析单元。5.根据权利要求1所述的一种基于红外热成像技术的林业监控预警系统，其特征在于：所述数据分析单元包括数据获取模块和动态定位模块；数据获取模块：获取各监测子区域的每...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建文，
申请(专利权)人：武汉闻立光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：