CN102881110A - 红外热成像火灾探测报警系统 - Google Patents

Abstract

红外热成像火灾探测报警系统，涉及一种火灾探测报警系统。它是为了解决现有的火灾探测实时性差的问题。本发明包括主控中心、N个前端图像采集单元和M个分控中心，N个前端图像采集单元分布在待监测区域中，主控中心、N个前端图像采集单元和M个分控中心均接入局域网。每个前端图像采集单元采用CCD摄像机和红外热像仪进行24小时的图像采集。本发明适用于森林管护区的火灾探测报警。

Description

红外热成像火灾探测报警系统

技术领域

本发明涉及一种火灾探测报警系统。

背景技术

大多数国家是利用卫星云图或航空护林等监测手段来监测森林火灾的发生。但卫星云图往往受时间限制，不能做到实时监测到火灾发生的过程，并且航空护林的成本高昂。

森林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内能造成巨大损失的特点。因此一旦有火警发生，必须以极快的速度采取扑救措施，扑救是否及时，大都取决于对林火行为的发现是否及时，分析是否准确合理，决策措施是否得当。采用先进技术，用高科技手段来加强森林防火工作，在最短的时间内作出决策和调度，从而为森林灭火赢得宝贵时间，最大限度地减少损失是森林防火管理发展的必然趋势。

发明内容

本发明是为了解决现有的火灾探测实时性差的问题，从而提供一种红外热成像火灾探测报警系统。

红外热成像火灾探测报警系统，它包括主控中心3、N个前端图像采集单元1和M个分控中心2，N个前端图像采集单元1分布在待监测区域中，主控中心3、N个前端图像采集单元1和M个分控中心2组成局域网，N、M均为正整数；

每个前端图像采集单元1均包括CCD摄像机11、红外热像仪12、控制电路13和一号无线通信电路14；CCD摄像机11的CCD图像信号输出端与控制电路13的CCD图像信号输入端连接；所述CCD摄像机11的控制信号输入端与控制电路13的CCD摄像机控制信号输出端连接；红外热像仪12的红外热图像信号输出端与控制电路13的红外热图像信号输入端连接；所述红外热像仪12控制信号输入端与控制电路13的红外热成像仪控制信号输出端连接；一号无线通信电路14的无线信号输入或输出端与控制电路13的无线信号输出或输入端连接；

每个分控中心2均包括二号无线通信电路21、计算机22和警示电路23，所述二号无线通信电路21的无线信号输入或输出端与计算机22的无线信号输出或输入端连接；所述计算机22的警示信号输出端与警示电路23的警示信号输入端连接；主控中心3包括三号无线通信电路31、信号处理系统32、显示器33、信号发射电路34、无线式报警电路35和通讯终端36；

三号无线通信电路31的无线信号输入或输出端与信号处理系统32的无线信号输出或输入端连接；所述信号处理系统32显示信号输出端与显示器33的显示信号输入端连接；所述信号处理系统32的通讯信号输出端与信号发射电路34的通讯信号输入端连接；信号发射电路34与无线式报警电路35和通讯终端36采用无线信号传输的方式实现数据交换；

所有分控中心2的二号无线通信电路21、所有前端图像采集单元1的一号无线通信电路14和主控中心3的三号无线通信电路31组成无线通信的局域网。

红外热像仪12包括红外接收装置121和探测器122，所述红外接收装置121用于探测该红外热像仪12所在监测区域的红外信号，所述红外接收装置121的红外信号输出端与探测器122的红外信号输入端连接；探测器122用于探测热辐射信号；探测器122的热辐射信号输出端是红外热像仪12的红外图像信号输出端。

红外热像仪12还包括制冷剂添加装置123，所述制冷剂添加装置123用于向探测器122中添加制冷剂。

每个前端图像采集单元1还包括GIS地理信息系统15，所述GIS地理信息系统15的GIS地理信号输出端与控制电路13的GIS地理信号输入端连接。

每个前端图像采集单元1中的控制电路13为伺服计算机。

本发明采用CCD的方式以及红外热辐射探测的方式，实现待监测区域中火灾情况的24小时实时监测；本发明应用于森林管护区中时，可实现森林管护区的远距离全天候监测，单套系统最大可监测面积近500平方公里，且不受烟、雾、光线等自然条件限制，对着火点精确定位。系统对火情自动识别并预警，实现无人值守方式，对火情无漏报误报。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是一个前端图像采集单元的结构示意图；图3是一个分控中心的结构示意图；图4是主控中心的结构示意图；图5是具体实施方式六中的简易信号源的电路原理图；图6是具体实施方式六中的简易信号源生成网络表的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图4说明本具体实施方式，红外热成像火灾探测报警系统，它包括主控中心3、N个前端图像采集单元1和M个分控中心2，N个前端图像采集单元1分布在待监测区域中，主控中心3、N个前端图像采集单元1和M个分控中心2组成局域网，N、M均为正整数；

每个前端图像采集单元1均包括CCD摄像机11、红外热像仪12、控制电路13和一号无线通信电路14；CCD摄像机11的CCD图像信号输出端与控制电路13的CCD图像信号输入端连接；所述CCD摄像机11的控制信号输入端与控制电路13的CCD摄像机控制信号输出端连接；红外热像仪12的红外热图像信号输出端与控制电路13的红外热图像信号输入端连接；所述红外热像仪12控制信号输入端与控制电路13的红外热成像仪控制信号输出端连接；一号无线通信电路14的无线信号输入或输出端与控制电路13的无线信号输出或输入端连接；

每个分控中心2均包括二号无线通信电路21、计算机22和警示电路23，所述二号无线通信电路21的无线信号输入或输出端与计算机22的无线信号输出或输入端连接；所述计算机22的警示信号输出端与警示电路23的警示信号输入端连接；主控中心3包括三号无线通信电路31、信号处理系统32、显示器33、信号发射电路34、无线式报警电路35和通讯终端36；

三号无线通信电路31的无线信号输入或输出端与信号处理系统32的无线信号输出或输入端连接；所述信号处理系统32显示信号输出端与显示器33的显示信号输入端连接；所述信号处理系统32的通讯信号输出端与信号发射电路34的通讯信号输入端连接；信号发射电路34与无线式报警电路35和通讯终端36采用无线信号传输的方式实现数据交换；

所有分控中心2的二号无线通信电路21、所有前端图像采集单元1的一号无线通信电路14和主控中心3的三号无线通信电路31组成无线通信的局域网。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的红外热成像火灾探测报警系统的区别在于，红外热像仪12包括红外接收装置121和探测器122，所述红外接收装置121用于探测该红外热像仪12所在监测区域的红外信号，所述红外接收装置121的红外信号输出端与探测器122的红外信号输入端连接；探测器122用于探测热辐射信号；探测器122的热辐射信号输出端是红外热像仪12的红外图像信号输出端。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式二所述的红外热成像火灾探测报警系统的区别在于，红外热像仪12还包括制冷剂添加装置123，所述制冷剂添加装置123用于向探测器122中添加制冷剂。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的红外热成像火灾探测报警系统的区别在于，每个前端图像采集单元1还包括GIS地理信息系统15，所述GIS地理信息系统15的GIS地理信号输出端与控制电路13的GIS地理信号输入端连接。

原理：本发明利用可见光CCD摄像机对所需监视的区域进行全方位监视；利用红外热像仪对所需监视的区域进行全方位全天候监视；红外热像仪对整个监视区域的火源进行全天候监测，如有火情防火软件可做出报警，如声光报警、无线报报警、网络客户端报警、短信报警等报警形式，报警内容包括火源点的GIS地理信息等。系统工作模式采用可无人值守模式设计，系统开关机、报警及巡视实现全自动完成，能准确对有火情的区域进行分析和报警。通过数字云台可对需要探测区域进行精确扫描，探测区域可任意设置（可选部分）。全天候监测，如环境（白天、黑夜、照明等）、气候（阴天、下雨、雾天等）、温度（—45℃至+65℃）对火灾识别自动报警无任何影响，可实现全天候对林区的监视。发生火灾时，红外和视频可对现场扑救实施调度指挥，扑救。对现场有无热源进行实操观测，杜绝再次复燃的可能性。火险等级自动预警，前端气象信息自动采集显示，包括前端监控点的风力、风向、气温、温度等。

卫星云图往往受时间限制，不能做到实时时发现火灾的发生。进而导致森林火灾覆盖面积比较的大。航空护林成本比较的高。而红外热成像仪结合GIS地理信息系统准确定位、全天候即不受烟、雾、光线等自然条件限制、林火自动识别报警智能化即系统对火情自动识别并预警，实现无人值守方式、对火情无漏报误报。只要技术指标如下：

1）、火灾识别预警时间：20毫秒；

2）、最远探测距离：13千米；

3）、误报率：0；

4）、准确率：100％；

5）、准确定位火灾地点的水平和垂直角度。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式四所述的红外热成像火灾探测报警系统的区别在于，每个前端图像采集单元1中的控制电路13为伺服计算机。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式五所述的红外热成像火灾探测报警系统的区别在于，通讯终端36为移动电话。

本系统采用的主要设备为焦平面探测器、红外热成像硬碳膜镜头、光电转换装置、后续电路板等主要折本。其中焦平面探测器为现有成熟关键设备，光电转换装置及后续电路板。电路处理上具有如下特点：

①可在1小时内制作出一块高精度的单/双面电路板；

②节省90％的样板开发费用；

③线径宽度最小可达4mil(0.1mm)；

④制作简单，保证100％制作成功；

⑤制板仪主要部件均为进口材料；

⑥制板仪含标准配置，可马上动手制作电路板；

进行电路原理图的设计主要是为了生成相应的网络表，为后面的印制电路板的设计做好准备。

生成网络表

网络表是电路原理图设计与印刷电路板设计之间的一座桥梁，它是电路板自动布线的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可从印刷电路板中提取。

设计好电路原理图后，先进行电气规则检查(执行Tool/ERC操作)，接着执行Design/Create Netlist操作，即可生成网络表。如果网络表有错，我们应返回去修改电路原理图，直到生成的网络表没有错误为止。图5是简易信号源的电路原理图；图6是根据前面已经设计好的简易信号源电路原理图生成的网络表。

Claims (6)

1.红外热成像火灾探测报警系统，其特征是：它包括主控中心（3）、N个前端图像采集单元（1）和M个分控中心（2），N个前端图像采集单元（1）分布在待监测区域中，主控中心（3）、N个前端图像采集单元（1）和M个分控中心（2）组成局域网，N、M均为正整数；

每个前端图像采集单元（1）均包括CCD摄像机（11）、红外热像仪（12）、控制电路（13）和一号无线通信电路（14）；CCD摄像机（11）的CCD图像信号输出端与控制电路（13）的CCD图像信号输入端连接；所述CCD摄像机（11）的控制信号输入端与控制电路（13）的CCD摄像机控制信号输出端连接；红外热像仪（12）的红外热图像信号输出端与控制电路（13）的红外热图像信号输入端连接；所述红外热像仪（12）控制信号输入端与控制电路（13）的红外热成像仪控制信号输出端连接；一号无线通信电路（14）的无线信号输入或输出端与控制电路（13）的无线信号输出或输入端连接；

每个分控中心（2）均包括二号无线通信电路（21）、计算机（22）和警示电路（23），所述二号无线通信电路（21）的无线信号输入或输出端与计算机（22）的无线信号输出或输入端连接；所述计算机（22）的警示信号输出端与警示电路（23）的警示信号输入端连接；主控中心（3）包括三号无线通信电路（31）、信号处理系统（32）、显示器（33）、信号发射电路（34）、无线式报警电路（35）和通讯终端（36）；

三号无线通信电路（31）的无线信号输入或输出端与信号处理系统（32）的无线信号输出或输入端连接；所述信号处理系统（32）显示信号输出端与显示器（33）的显示信号输入端连接；所述信号处理系统（32）的通讯信号输出端与信号发射电路（34）的通讯信号输入端连接；信号发射电路（34）与无线式报警电路（35）和通讯终端（36）采用无线信号传输的方式实现数据交换；

所有分控中心（2）的二号无线通信电路（21）、所有前端图像采集单元（1）的一号无线通信电路（14）和主控中心（3）的三号无线通信电路（31）组成无线通信的局域网。

2.根据权利要求1所述的红外热成像火灾探测报警系统，其特征在于红外热像仪（12）包括红外接收装置（121）和探测器（122），所述红外接收装置（121）用于探测该红外热像仪（12）所在监测区域的红外信号，所述红外接收装置（121）的红外信号输出端与探测器（122）的红外信号输入端连接；探测器（122）用于探测热辐射信号；探测器（122）的热辐射信号输出端是红外热像仪（12）的红外图像信号输出端。

3.根据权利要求2所述的红外热成像火灾探测报警系统，其特征在于红外热像仪（12）还包括制冷剂添加装置（123），所述制冷剂添加装置（123）用于向探测器（122）中添加制冷剂。

4.根据权利要求3所述的红外热成像火灾探测报警系统，其特征在于每个前端图像采集单元（1）还包括GIS地理信息系统（15），所述GIS地理信息系统（15）的GIS地理信号输出端与控制电路（13）的GIS地理信号输入端连接。

5.根据权利要求4所述的红外热成像火灾探测报警系统，其特征在于每个前端图像采集单元（1）中的控制电路（13）为伺服计算机。

6.根据权利要求5所述的红外热成像火灾探测报警系统，其特征在于通讯终端（36）为移动电话。

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