[发明专利]基于红外热成像技术的森林防火预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境监控技术领域，尤其是涉及一种基于红外热成像技术的森林防火预警系统及方法。

背景技术

目前，业已将红外热成像技术和红外测温技术应用到森林火灾自动预警技术领域中的相关方面，其实现方式主要是以红外热像仪作为监控摄像平台，通过接收被测物体发射的红外线，将被测物体表面的红外辐射转变成视频信号，形成视频图像；再经专用软件分析，捕捉监控视频中的最高温度点；将最高温点与预设报警温度进行比较，最高温点超过该预设报警温度则触发报警。

现有的红外超温监控及预警技术中，通过被测环境中温度的变化对比来实现成像与报警，并实现屏幕最高温点的捕捉，当仪器探测到的最高温点的温度值高出报警温度的设定参数值时，即可实现报警。

然而，森林防火预警的监控方式自有其不同于一般环境监控的特殊性，现有的红外监控方式中的最高温度预警算法无法满足森林防火监控需求，究其原因主要有以下方面：1、森林防火监控的距离远、监控区域辽阔，对红外监控产品的技术要求极高，但由于距离远可能产生的温度检测误差不可避免，这就造成仪器探测到的最高温度值可能不准确。2、森林监控的环境因素非常复杂，不同季节、昼夜温差、南北纬度和变化多端的地形地貌都会使其整体或局部气候充满变数，难以预料，也难以推导或概括出其变化趋势。这样，报警温度的参考数值受季节、昼夜、地区纬度等温度变化和气候变化的影响而应该上下浮动，但其具体数值却难以随机设定，这就给红外热像监控产品在不同季节的准确温度测量和精确报警带来难题。

发明内容

针对现有的红外测温技术在森林防火中存在的不足，本发明基于红外热成像技术而开拓出一种全新的森林火灾预警系统及方法，其采用更适用于森林监控环境条件下的实际应用场合和更能满足森林火灾预警特别需求的温度监控数学模型及其算法。该算法能针对不同的环境温度自动修订报警温度值，该报警温度值能根据季节天气等温度变化而随之变化，以确保监控预警系统的报警精确度，最大限度地减少发生森林火灾的可能性，以及由于突发性火灾带来的经济、人员损失。

为实现上述目的，本发明提供一种基于红外热成像技术的森林火灾预警系统，其包括：红外摄像头，架设在需要实施火灾预警监控的林地制高点，用以拍摄其中一个监控区域的红外热图，并输出与该监控区域的包含有温度测量值T的红外热图相关的红外热图模拟信号，其中该红外摄像头包括前端测温及报警模块，其应用包含于其中的温度监控数学模型进行计算，获得报警温度值T_alarm，并针对其中的异常情况输出超温报警信号；视频转换设备，与该红外摄像头连接，将该红外摄像头输出的红外热图模拟信号转换为用于标准网络传输的红外数字信号，以及接收来自该红外摄像头的超温报警信号，并将此信号转换为数字信号；以及监控计算机，用以生成并输出针对该红外摄像头的控制信号，以及用以接收所述红外数字信号并对其进行分析和处理，在接收到所述超温报警信号的数字信号时，基于所述分析确定险情发生位置。

根据本发明的实施例，该前端测温及报警模块包括报警单元，在该报警单元中设置有该温度监控数学模型，针对该温度监控数学模型和所述温度测量值T进行计算以确定：

预设报警温度T_set，基于监控区域的温度测量统计值和火灾险情温度统计值设定一个恒定常数值或可变常数值作为该预设报警温度T_set；

等温容许宽度δt，基于监控区域的温度测量统计值和火灾险情温度统计值设定一个恒定温差值或可变温差值作为该等温容许宽度δt；

基准区域S，根据该红外摄像头(1)的监测参数及安装位置确定一个基准区域，该基准区域最小为该红外摄像头(1)的一个像素所表示的监测面积，最大为该红外摄像头(1)的监控画面全屏所表示的监测面积；以及

基准区域平均温度T_s，基于该基准区域T_s的监控画面自动捕捉该基准区域T_s中的平均温度；以及

最高温点温度T_h，基于对该监控区域的实时监控画面和其中所包含的温度测量值T自动捕捉其最高温点的温度值T_h，其中

报警温度值T_alarm＝基准区域平均温度T_s+等温容许宽度δt。

根据本发明的实施例，针对所述异常情况进行超温报警的条件是：

当最高温点温度T_h≥报警温度值T_alarm时，该前端测温及报警设置模块进行超温报警；以及