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東北黑龍江森林防火監控案例
案例介紹

黑龍江森林防火監控案例

         東北:廣大的山區,蘊育著豐富的森林,總蓄積量約占全國的1/3,目前仍是全國最主要的采伐基地,1995年木材產量占全國38.4%。農業上從農林區、農耕區、 半農半牧區過渡到純牧區。水熱條件的縱橫交叉,形成東北區農業體系和農業地域分異的基本格局,是綜合性大農業基地的自然基礎。

東北區礦產資源豐富,主要礦種比較齊全。主要金屬礦產有鐵、錳、銅、鉬、鉛、鋅、金以及稀有元素等,非金屬礦產有煤、石油、油頁巖、石墨、菱鎂礦、白云石、滑石、石棉等。這些資源在全國有重要的地位。分布在鞍山、本溪一帶的鐵礦,儲量約占全國的1/4,目前仍是全國最大的探明礦區之一

在如此廣闊無垠的大山區,必須要做好森林防火預警監控,邊遠的山區也給設備的選用,及適用性造成了很大的困擾。

應東北林業局的要求,我司:深圳市紅光達科技有限公司,特為此研發生產了一款超遠距離森林防火監控預警系統。

系統應用:

 

一、前端監控設備:主要由重載云臺、長焦透霧鏡頭、紅外熱成像組成。

1.熱成像超溫檢測系統

在大面積的森林中,火災往往是由隱火引發,這是毀滅性火災的根源,而用現有的普通檢測方法,很難發現這種隱性火災苗頭。而應用紅外熱成像儀可以快速有效地發現這些隱火,并且可以準確判定火災的地點和范圍。

自然界中任何溫度高于絕對零度的物體,都會不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內的電磁波,物體表面的溫度越高,紅外輻射能量就越多,因此可以利用紅外輻射測量物體表面的熱狀態。

熱像儀工作在8-14μm,屬于遠紅外波段,正常森林的輻射波長范圍為8.5-12.2μm,在熱成像儀8-14μm的探測范圍之內。目標溫度越高,從熱成像探測器組件輸出的數字信號值越大,即數字圖像的灰度值越大,根據此特點,超溫檢測工作過程如下:圖像采集模塊將探測器輸出的高精度圖像數據寫入內存,圖像處理模塊運行超溫檢測算法,首先根據目標和背景的對比度計算出原始閾值,再結合用戶設定的目標溫度等級,計算出二值化閾值,將圖像二值化后進行連通域檢測,計算出目標區域面積和坐標,在畫面上標識出超溫區域并通過串口發出報警信息。

由于探測器接收到的紅外輻射能量受監控距離和工作環境的影響,被檢測目標的溫度范圍也各不相同,所以為了達到理想的報警效果,可以根據用戶的具體使用環境設定被監控目標的溫度等級,即目標與背景的溫度差別等級。

2.可見光圖像檢測系統

由于紅外熱成像儀成像清晰度差,可能存在一定程度上的誤報,因此系統又引入可見光圖像檢測,通過檢測火焰的靜態特征(顏色)和形態特征(閃爍性)兩個特征進行檢測。先利用靜態特征從視頻圖像中提取出與火焰顏色相似的區域,再利用形態特征對上面提取出來的區域進行檢測,通過視頻圖像分析算法,檢測出火焰產生二級報警信號??梢姽鈹z像機模擬視頻信號接入到圖像檢測模塊,通過圖像采集單元的視頻解碼電路轉換為數字信號后,被基于DSP的圖像處理單元處理,根據火災火焰的圖像特性,探測出畫面中出現的火焰,加入火焰識別標記后,再通過視頻編碼電路轉換為模擬視頻信號輸出。由于監測場景不同,火焰所呈現的顏色、狀態也會不同。因此,在監測時,可以根據環境要求,調整檢測模塊的工作狀態,通過設置相應參數閾值,如顏色靈敏度、動態靈敏度等,使檢測模塊可以更準確及時地識別出火焰。

3.云臺精確定位系統

由于采用自由掃描路徑快速分析技術,對云臺運動精度要求相當高。云臺精確定位系統采用步進電機,可實現變速功能,步長精確,實現攝像機與熱成像儀的水平和俯仰動作,配有高精度編碼器,使精度指標達到算法所需要的要求。其主要功能有:對云臺電機的運動控制、熱成像儀的變倍聚焦控制、熱成像儀檢測參數設置、可見光攝像機鏡頭控制、可見光檢測參數設置、接收監控中心的控制命令、將報警信號/角度信息等傳回監控中心等。

二、無線傳輸設備

無線數字監控系統采用無線傳輸設備(包括無線網橋和擴頻微波設備),即利用一對無線傳輸設備,將兩個分離的網絡連接起來,并通過無線傳輸設備進行數字信號傳輸,完全能夠保證采用H.263/ MPEG-1/2/4等格式的數字視頻流穩定可靠地進行傳輸,達到無線視頻監控的目的。 

無線網橋采用IEEE802.11b/g/a的無線網絡產品支持11、54Mbps及更高的網絡帶寬,適應于短距離無線傳輸(距離在30公里內),帶寬隨傳輸距離的增加而減少

 

森林防火遠程無線監控系統,由林區監控中心、無線傳輸系統,以及前端監控點構成。前端監控點,一般設置在林區各消防隙望塔制高點上,包括紅外低照度全天候攝像機、云臺控制系統、視頻服務器;各監控點通過無線傳輸系統,將圖像傳輸到監控中心,無線網絡基站由無線網橋和天饋系統構成;監控中心通過無線監控系統,不僅可以獲得全面的、清晰的、可錄制并回放的多畫面現場實時圖像,而且還可以對前端攝像機焦距和云臺運動進行操作和控制,通過云臺的實時角度數據回傳,結合GIS 系統可以實現火災發生點的精確定位,滿足當前森林防火的各種要求。

通過遠程無線監控系統,森林防火管理中心能實時監控林區火情實況,及時發現火情,起到預防火災的目的;火災發生時,該系統能將現場圖像實時傳回指揮中心,為指揮中心的遠程指揮調度提供有力的保障,最大限度地減小火災造成的損失;該系統能真實記錄火情發生、發展和消滅的整個過程,為火情的預防、治理提供真實有效的歷史資料。

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