如何设计森林防火智能预警系统方案

如何设计森林防火智能预警系统方案

如何设计森林防火智能预警系统方案

本系统是一种具有红外光、可见光双光谱探测的森林防火智能预警系统，系统集成了红外热成像仪系统、超温检测系统、可见光摄像机、火灾监测分析仪、云台精确定位系统、视频服务系统、监控主机等部分组成。可同时输出两路视频信号，具有红外热成像超温检测和可见光火灾检测功能，并根据置信度系数模型进行分析，自动给出报警信息，有效提高了报警的准确率。探测设备可根据用户在场景中画出的任意路径自动扫描，并可在运动扫描过程中进行快速烟火检测。经过网络传输并向远程监控主机发送报警机器ID、云台水平和俯仰角度、超温区域的坐标(左上角和右下角)等信息。远程监控主机根据回传信息，经过分析判断确认报警后产生报警信号、记录报警信息，并提供日志查询和录像等功能。

双光谱探测森林防火智能预警系统拓扑图

连续变焦红外热成像仪

连续变焦红外热像仪由324×256非制冷焦平面阵列探测器配合75-150mm连续变焦红外镜头制成，既能大范围搜索，又能识别远处目标。该产品克服了当前国内外固定焦距式或双视场式热成像仪的缺陷，在变焦的过程中成像清晰，功能强大，性能稳定。具有坚固且密封性能极好的外壳，内部充氮，不受雨雪、灰尘的破坏，能够在恶劣的环境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面红外探测器、最先进的电子和光学系统于一身的热成像仪，能够穿透灰尘、烟雾、雨雪和黑暗，最小温度分辨率达50mK，增加图像细节增强功能、输出热白/热黑/伪彩色图像。

热成像超温检测系统

在大面积的森林中，火灾往往是由隐火引发，这是毁灭性火灾的根源，而用现有的普通检测方法，很难发现这种隐性火灾苗头。而应用红外热成像仪能够快速有效地发现这些隐火，而且能够准确判定火灾的地点和范围。

自然界中任何温度高于绝对零度的物体，都会不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，物体表面的温度越高，红外辐射能量就越多，因此能够利用红外辐射测量物体表面的热状态。

热像仪工作在8-14μm，属于远红外波段，正常森林的辐射波长范围为8.5-12.2μm，在热成像仪8-14μm的探测范围之

内。目标温度越高，从热成像探测器组件输出的数字信号值越大,即数字图像的灰度值越大，根据此特点，超温检测工作过程如下：图像采集模块将探测器输出的高精度图像数据写入内存，图像处理模块运行超温检测算法，首先根据目标和背景的对比度计算出原始阈值，再结合用户设定的目标温度等级，计算出二值化阈值，将图像二值化后进行连通域检测，计算出目标区域面积和坐标，在画面上标识出超温区域并经过串口发出报警信息。

由于探测器接收到的红外辐射能量受监控距离和工作环境的影响，被检测目标的温度范围也各不相同，因此为了达到理想的报警效果，能够根据用户的具体使用环境设定被监控目标的温度等级，即目标与背景的温度差别等级。

可见光图像检测系统

由于红外热成像仪成像清晰度差，可能存在一定程度上的误报，因此系统又引入可见光图像检测，经过检测火焰的静态特征(颜色)和形态特征(闪烁性)两个特征进行检测。先利用静态特征从视频图像中提取出与火焰颜色相似的区域，再利用形态特征对上面提取出来的区域进行检测，经过视频图像分析算法，检测出火焰产生二级报警信号。可见光摄像机模拟视频信号接入到图像检测模块，经过图像采集单元的视频解码电路转换为数字信号后，被基于DSP的图像处理单元处理，根据火灾火焰的图像特性，探测出画面中出现的火焰，加入火焰识别标记后，再经过视

频编码电路转换为模拟视频信号输出。由于监测场景不同，火焰所呈现的颜色、状态也会不同。因此，在监测时，能够根据环境要求，调整检测模块的工作状态，经过设置相应参数阈值，如颜色灵敏度、动态灵敏度等，使检测模块能够更准确及时地识别出火焰。

云台精确定位系统

由于采用自由扫描路径快速分析技术，对云台运动精度要求相当高。云台精确定位系统采用步进电机，可实现变速功能，步长精确，实现摄像机与热成像仪的水平和俯仰动作，配有高精度编码器，使精度指标达到算法所需要的要求。其主要功能有：对云台电机的运动控制、热成像仪的变倍聚焦控制、热成像仪检测参数设置、可见光摄像机镜头控制、可见光检测参数设置、接收监控中心的控制命令、将报警信号/角度信息等传回监控中心等。

智能控制系统

热成像仪超温探测、可见光图像检测结合后台监控软件中搭建智能控制系统中运行的双光谱探测智能分析算法，充分利用各自的优势，有效地降低误报率。