本系統(tǒng)是一種具有紅外光、可見光雙光譜探測的森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了紅外熱成像儀系統(tǒng)、超溫檢測系統(tǒng)、可見光攝像機(jī)、火災(zāi)監(jiān)測分析儀、云臺(tái)精確定位系統(tǒng)、視頻服務(wù)系統(tǒng)、監(jiān)控主機(jī)等部分組成。可同時(shí)輸出兩路視頻信號(hào)，具有紅外熱成像超溫檢測和可見光火災(zāi)檢測功能，并根據(jù)置信度系數(shù)模型進(jìn)行分析，自動(dòng)給出報(bào)警信息，有效提高了報(bào)警的準(zhǔn)確率。探測設(shè)備可根據(jù)用戶在場景中畫出的任意路徑自動(dòng)掃描，并可在運(yùn)動(dòng)掃描過程中進(jìn)行快速煙火檢測。通過網(wǎng)絡(luò)傳輸并向遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報(bào)警機(jī)器ID、云臺(tái)水平和俯仰角度、超溫區(qū)域的坐標(biāo)(左上角和右下角)等信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)根據(jù)回傳信息，經(jīng)過分析判斷確認(rèn)報(bào)警后產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)、記錄報(bào)警信息，并提供日志查詢和錄像等功能。

雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　連續(xù)變焦紅外熱成像儀

　　連續(xù)變焦紅外熱像儀由324×256非制冷焦平面陣列探測器配合75-150mm連續(xù)變焦紅外鏡頭制成，既能大范圍搜索，又能識(shí)別遠(yuǎn)處目標(biāo)。該產(chǎn)品克服了目前國內(nèi)外固定焦距式或雙視場式熱成像儀的缺陷，在變焦的過程中成像清晰，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定。具有堅(jiān)固且密封性能極好的外殼，內(nèi)部充氮，不受雨雪、灰塵的破壞，能夠在惡劣的環(huán)境中正常工作。集第4代非制冷型焦平面紅外探測器、最先進(jìn)的電子和光學(xué)系統(tǒng)于一身的熱成像儀，能夠穿透灰塵、煙霧、雨雪和黑暗，最小溫度分辨率達(dá)50mK，增加圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)功能、輸出熱白/熱黑/偽彩色圖像。

　　熱成像超溫檢測系統(tǒng)

　　在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由隱火引發(fā)，這是毀滅性火災(zāi)的根源，而用現(xiàn)有的普通檢測方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍。

　　自然界中任何溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)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(tài)。

　　熱像儀工作在8-14μm，屬于遠(yuǎn)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(nèi)。目標(biāo)溫度越高，從熱成像探測器組件輸出的數(shù)字信號(hào)值越大,即數(shù)字圖像的灰度值越大，根據(jù)此特點(diǎn)，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(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，圖像處理模塊運(yùn)行超溫檢測算法，首先根據(jù)目標(biāo)和背景的對(duì)比度計(jì)算出原始閾值，再結(jié)合用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度等級(jí)，計(jì)算出二值化閾值，將圖像二值化后進(jìn)行連通域檢測，計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域面積和坐標(biāo)，在畫面上標(biāo)識(shí)出超溫區(qū)域并通過串口發(fā)出報(bào)警信息。

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

　　可見光圖像檢測系統(tǒng)

　　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(bào)，因此系統(tǒng)又引入可見光圖像檢測，通過檢測火焰的靜態(tài)特征(顏色)和形態(tài)特征(閃爍性)兩個(gè)特征進(jìn)行檢測。先利用靜態(tài)特征從視頻圖像中提取出與火焰顏色相似的區(qū)域，再利用形態(tài)特征對(duì)上面提取出來的區(qū)域進(jìn)行檢測，通過視頻圖像分析算法，檢測出火焰產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警信號(hào)?？梢姽鈹z像機(jī)模擬視頻信號(hào)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(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，被基于DSP的圖像處理單元處理，根據(jù)火災(zāi)火焰的圖像特性，探測出畫面中出現(xiàn)的火焰，加入火焰識(shí)別標(biāo)記后，再通過視頻編碼電路轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)輸出。由于監(jiān)測場景不同，火焰所呈現(xiàn)的顏色、狀態(tài)也會(huì)不同。因此，在監(jiān)測時(shí)，可以根據(jù)環(huán)境要求，調(diào)整檢測模塊的工作狀態(tài)，通過設(shè)置相應(yīng)參數(shù)閾值，如顏色靈敏度、動(dòng)態(tài)靈敏度等，使檢測模塊可以更準(zhǔn)確及時(shí)地識(shí)別出火焰。[nextpage]

　　云臺(tái)精確定位系統(tǒng)

　　由于采用自由掃描路徑快速分析技術(shù)，對(duì)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度要求相當(dāng)高。云臺(tái)精確定位系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)變速功能，步長精確，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)與熱成像儀的水平和俯仰動(dòng)作，配有高精度編碼器，使精度指標(biāo)達(dá)到算法所需要的要求。其主要功能有：對(duì)云臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制、熱成像儀的變倍聚焦控制、熱成像儀檢測參數(shù)設(shè)置、可見光攝像機(jī)鏡頭控制、可見光檢測參數(shù)設(shè)置、接收監(jiān)控中心的控制命令、將報(bào)警信號(hào)/角度信息等傳回監(jiān)控中心等。

　　智能控制系統(tǒng)

　　熱成像儀超溫探測、可見光圖像檢測結(jié)合后臺(tái)監(jiān)控軟件中搭建智能控制系統(tǒng)中運(yùn)行的雙光譜探測智能分析算法，充分利用各自的優(yōu)勢(shì)，有效地降低誤報(bào)率。

雙光譜探測智能分析圖

　　通過前端熱成像儀超溫探測系統(tǒng)產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)伴有疑似火焰區(qū)域坐標(biāo)。由于熱成像儀探測系統(tǒng)和可見光攝像機(jī)視場角大小不一致，因此，需要對(duì)坐標(biāo)信息重新映射。報(bào)警信號(hào)、區(qū)域坐標(biāo)傳遞到智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)通過視場定位換算，將坐標(biāo)映射到可見光攝像機(jī)視場計(jì)算出報(bào)警點(diǎn)位置，控制系統(tǒng)根據(jù)傳遞的坐標(biāo)信息，通過控制可見光攝像機(jī)，使疑似火焰區(qū)域自動(dòng)出現(xiàn)在可見光攝像機(jī)視場中央，然后智能控制系統(tǒng)根據(jù)熱成像儀的檢測信息，結(jié)合場景分析，進(jìn)行雙光譜結(jié)合的置信度進(jìn)行評(píng)估，檢測給出火焰置信度，并通知可見光檢測模塊系統(tǒng)，啟動(dòng)火焰圖像檢測功能，對(duì)疑似火焰區(qū)域進(jìn)行確認(rèn)檢測。如果符合火焰圖像特征，則可見光檢測模塊根據(jù)置信度進(jìn)行估檢，輸出報(bào)警信息。最終根據(jù)探測結(jié)果，當(dāng)置信度系數(shù)超過警界值時(shí)，由智能控制系統(tǒng)結(jié)合雙光譜探測結(jié)果，再根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境綜合分析，通過聲音，屏幕標(biāo)識(shí)等手段產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，并通知監(jiān)控人員，從而做到對(duì)火焰早期的預(yù)警功能。

　　后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)

　　通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，將現(xiàn)場視頻和熱成像儀以及可見光檢測的報(bào)警信號(hào)傳至監(jiān)控中心。根據(jù)熱成像儀和可見光檢測的置信度比較，確定火警信息，通過聲光報(bào)警等措施通知監(jiān)控人員，對(duì)現(xiàn)場視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行及時(shí)處理。

　　系統(tǒng)可以對(duì)兩種光譜檢測進(jìn)行參數(shù)設(shè)置調(diào)整，并且配合自由掃描路徑快速分析技術(shù)，可以在屏幕上隨意設(shè)置掃描曲線和不敏感區(qū)域。

　　系統(tǒng)支持地圖顯示，直觀顯示各個(gè)探測器在監(jiān)控區(qū)域的位置和監(jiān)控區(qū)域的大致平面結(jié)構(gòu)，在火警發(fā)生時(shí)，可以通過報(bào)警信息，快速定位報(bào)警地點(diǎn)，做好早期預(yù)警準(zhǔn)備。通過監(jiān)控軟件還可以對(duì)云臺(tái)系統(tǒng)，熱成像儀探測系統(tǒng)以及可見光攝像機(jī)進(jìn)行靈活控制。

相關(guān)文章：

淺析國內(nèi)外森林防火智能報(bào)警系統(tǒng)的情況與趨勢(shì)

雙光譜探測森林防火智能預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用解決方案