CN115457725A - 一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置，涉及图像采集技术领域；为了解决实时监测难、通信不方便的问题；该方法，包括以下步骤：在设定的监测区域布局图像采集传输装置；图像采集传输装置通过5G通信模块将拍摄信息传输至监控中心处理模块。该系统，包括用于对森林监控区域进行图像采集的图像获取模块、用于为图像获取模块提供电力支撑的现场供电模块、用于将采集信息进行安全传输至各节点的5G通信模块、用于操控整个系统流程有序运行的监控中心处理模块。该装置，包括底座，所述底座的顶部外壁固定连接有立柱。本发明解决了实时监测困难、通信不方便的问题，提高应急救援反应效率。

Description

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，尤其涉及一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置。

背景技术

我国部分地区森林资源丰富，林区林草茂密，随着森林种植和保护的面积不断扩大，林区可燃物增多，面临着林火隐患和森林火灾威胁，防火任务日益艰巨。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，决策是否得当，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。提升森林防火现代化水平，及时掌握了解林区现状，及早发现火情，将森林火灾带来的损失减少到最小，是目前急需解决的。

现有技术中，我国森林林区火险监控预警的方式主要有卫星林火监测、人工监测、远程林火视频监测、森林火灾智能远程监测等方式，较为普遍采用的是人工监测。在森林火灾监测、扑救、火险预测等防火技术方面存在实时监测困难、通信不方便的缺陷，进而导致应急救援反应慢，不能对火灾进行预测，基于目前的森林火灾监测方法存在明显的不足，我们提出了一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法、系统和装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，包括用于对森林监控区域进行图像采集的图像获取模块、用于为图像获取模块提供电力支撑的现场供电模块、用于将采集信息进行安全传输至各节点的5G通信模块、用于操控整个系统流程有序运行的监控中心处理模块，所述图像获取模块通过5G通信模块与监控中心处理模块通信连接；

所述图像获取模块包括用于对监控范围进行拍摄的双光热成像摄像头、用于检测环境温度的测温块、用于控制双光热成像摄像头启停的控制块、用于检测烟雾浓度的火情检测块、用于对监测点进行定位的定位器；

所述现场供电模块由主体供电电池和用于将光能转换成电能，并将电能储存至主体供电电池中的辅助供电组构成；

所述监控中心处理模块由用于对拍摄信息进行展示的显示块、用于对后台进行监控提示的三色声光报警器、用于对拍摄信息进行分析处理的处理器组成。

优选地：所述控制块的控制规则，包括以下内容：

A1：测温块检测环境温度正常时，控制双光热成像摄像头按照每五分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集；

A2：测温块检测环境温度异常时，按需调节双光热成像摄像头的拍摄状态。

优选地：所述调节双光热成像摄像头的方式包括①控制双光热成像摄像头按照每半分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集；②控制双光热成像摄像头启动实时监控模式。

优选地：所述主体供电电池为蓄电池；所述辅助供电组包括太阳能帆板、太阳能转换控制器。

优选地：所述显示块包括用于对接收的拍摄信息进行实时展示的实时部、用于对监控现场历史环境数据进行展示的统计部、用于突出高风险监测区域信息的标记部。

优选地：所述三色声光报警器包括三色指示灯和喇叭，三色指示灯分为绿色指示灯、黄色指示灯和红色指示灯。

优选地：所述三色指示灯的展示规则，包括以下方面：

B1：当处理器接收到双光热成像摄像头的周边环境温度正常信号时，控制三色指示灯的绿色指示灯亮起；

B2：当处理器接收到双光热成像摄像头的周边环境温度小于设定的危险阈值，但大于设定的正常阈值时，控制三色指示灯的黄色指示灯亮起；

B3：当处理器接收到双光热成像摄像头的周边环境温度≥设定的危险阈值时，控制三色指示灯的红色指示灯亮起，同时处理器也控制喇叭发出警报。

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置，包括底座，所述底座的顶部外壁固定连接有立柱；所述立柱的顶端固定连接有太阳能帆板，太阳能帆板的一侧面固定连接有防护壳，防护壳的内壁依次固定有蓄电池、太阳能转换控制器和控制块。

优选地：所述立柱的圆周外壁固定连接有安装板，安装板的底部外壁固定连接有双光热成像摄像头。

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法，包括以下步骤：

S1：在设定的监测区域布局图像采集传输装置；

S2：图像采集传输装置通过5G通信模块将拍摄信息传输至监控中心处理模块；

S3：监控中心处理模块对拍摄信息进行分析、处理后上传到显示块展示。

本发明的有益效果为：

1.本发明将5G通信和数据图像采集等引入到森林火灾监控体系中，可以实时监测环境温度、烟雾浓度、火情定位等，还可以根据监测温度变化进行实时预测火灾是否发生，以便人们将具有较高风险发生森林火灾的地方列为特别关注对象，解决了实时监测困难、通信不方便的问题，提高应急救援反应效率。

2.本发明通过控制块采用深度休眠、定时启动模式对监测区域进行信息采集，极大的降低了能源消耗，通过现场供电模块足以提供模块正常运行所需的电力，不需要单独铺设电路，达到耗能小的目的。

3.本发明采用5G通信模块用于为图像获取模块和监控中心处理模块之间搭建数据传输桥梁，将双光热成像摄像头的拍摄信息传输给各个节点以及监控中心处理模块的命令传递，具有低延迟、高带宽、速度快、海量连接的特点，能及时推送监测信息至监控中心处理模块，进而保证了传输数据的实时性和高效性。

4.本发明，控制块将现场对森林环境温度的检测结果发送至处理器，处理器根据森林温度变化控制三色声光报警器进行相应变化，同时，显示块上会显示对应状态的拍摄图像或实时监控画面，及时为相关部门采取防火灭火措施提供决策依据.

5.本申请的图像采集传输具有安装简单、运维成本低的特点，当设备线路调试完成正常使用期间，只需要进行定期巡检维护即可，无需人员到现场长期看顾，降低了人为检修的成本和人员前往森林维修的风险。

附图说明

图1为本发明提出的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统的流程示意图；

图2为本发明提出的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法的流程示意图；

图3为本发明提出的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置的侧视局部剖面结构示意图。

图中：1底座、2立柱、3安装板、4预留板、5防护壳、6蓄电池、7太阳能帆板、8双光热成像摄像头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1：

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，如图1所示，包括用于对森林监控区域进行图像采集的图像获取模块、用于为图像获取模块提供电力支撑的现场供电模块、用于将采集信息进行安全传输至各节点的5G通信模块、用于操控整个系统流程有序运行的监控中心处理模块；所述图像获取模块通过5G通信模块与监控中心处理模块通信连接，用于将图像获取模块拍摄到的图像传输至监控中心处理模块进行数据对比和分析处理。

所述图像获取模块包括用于对监控范围进行拍摄的双光热成像摄像头8、用于检测环境温度的测温块、用于控制双光热成像摄像头8启停的控制块，测温块与控制块通信连接，控制块与双光热成像摄像头8电性连接；通过控制块采用深度休眠、定时启动模式对监测区域进行信息采集，极大的降低了能源消耗，通过现场供电模块足以提供模块正常运行所需的电力，不需要单独铺设电路，达到耗能小的目的。

进一步的，所述控制块的控制规则为：

A1：测温块检测环境温度正常时，控制双光热成像摄像头8按照每五分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集，拍摄完成后控制双光热成像摄像头8进入深度休眠；

A2：测温块检测环境温度异常时，按需调节双光热成像摄像头8的拍摄状态。

优选的，所述调节方式包括①控制双光热成像摄像头8按照每半分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集；②控制双光热成像摄像头8启动实时监控模式。

优选的，所述控制块采用STM32F4单片机，以便对双光热成像摄像头8的定时启动和休眠进行命令控制。

所述图像获取模块还包括用于检测烟雾浓度的火情检测块、用于对监测点进行定位的定位器等；火情检测块、定位器均与控制块通信连接，方便将起火状况以及位置发送至后台，以便人们第一时间布局救援环节。

所述现场供电模块由主体供电电池和用于将光能转换成电能，并将电能储存至主体供电电池中的辅助供电组构成，主体供电电池为蓄电池6；辅助供电组包括太阳能帆板7、太阳能转换控制器；以便为设备夜间使用提供支撑。

所述5G通信模块用于为图像获取模块和监控中心处理模块之间搭建数据传输桥梁，包括无线传感器网络、以太网技术，将双光热成像摄像头8的拍摄信息传输给各个节点以及监控中心处理模块的命令传递，具有低延迟、高带宽、速度快、海量连接的特点，能及时推送监测信息至监控中心处理模块，进而保证了传输数据的实时性和高效性。

所述监控中心处理模块由用于对拍摄信息进行展示的显示块、用于对后台进行监控提示的三色声光报警器、用于对拍摄信息进行分析处理的处理器组成，显示块、三色声光报警器、控制块均与处理器通信连接；控制块将现场对森林环境温度的检测结果发送至处理器，处理器根据森林温度变化控制三色声光报警器进行相应变化，同时，显示块上会显示对应状态的拍摄图像或实时监控画面，提醒相关人员及时采取措施。

所述监控中心处理模块还包括用于支撑监控中心处理模块正常运行的电源块；电源块对监控中心处理模块的各个部分进行供电处理，保证监控中心处理模块的正常运行。优选的，所述显示块的展示工具可为LED显示屏。

进一步的，所述显示块包括用于对接收的拍摄信息进行实时展示的实时部、用于对监控现场历史环境数据进行展示的统计部、用于突出高风险监测区域信息的标记部；通过实时部对监控现场拍摄信息进行实时展示；通过统计部对监控现场历史环境数据进行展示；通过标记部突出高风险监测区域信息，从而方便人们将之作为重点关注对象。

优选的，所述历史环境数据按照分、时、日、月、年的方式进行可选择性展示，由处理器直接控制显示内容，方便人们将实时环境数据和历史环境数据进行对比。

进一步的，所述三色声光报警器包括三色指示灯和喇叭，优选的，三色指示灯分为绿色指示灯、黄色指示灯和红色指示灯；

优选的，所述三色指示灯的展示规则，包括以下方面：

B1：当处理器接收到双光热成像摄像头8的周边环境温度正常信号时，控制三色指示灯的绿色指示灯亮起，表示一切正常；

B2：当处理器接收到双光热成像摄像头8的周边环境温度小于设定的危险阈值，但大于设定的正常阈值时，控制三色指示灯的黄色指示灯亮起，表示可能有发生火情的风险；

B3：当处理器接收到双光热成像摄像头8的周边环境温度≥设定的危险阈值时，控制三色指示灯的红色指示灯亮起，同时处理器也控制喇叭发出警报，提醒相关人员采取相应措施。

本实施例在使用时，可以实时监测环境温度、烟雾浓度、火情定位等，还可以根据监测温度变化进行实时预测火灾是否发生，以便人们将具有较高风险发生森林火灾的地方列为特别关注对象；实时更新图像情况，同时将采集到的数据信息经过分析处理后上传到监控中心处理模块的LED显示屏，及时为相关部门采取防火灭火措施提供决策依据。

实施例2：

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法，如图1-3所示，包括以下步骤：

S1：在设定的监测区域布局图像采集传输装置；

S2：图像采集传输装置通过5G通信模块将拍摄信息传输至监控中心处理模块；

S3：监控中心处理模块对拍摄信息进行分析、处理后上传到显示块展示。

本实施例在使用时，将5G通信和数据图像采集等引入到森林火灾监控体系中，从而构建了基于无线传感器网络的以双光热成像摄像头8和5G通信模块作为基础的森林火灾监测方法，为相关部门采取防火灭火措施提供决策依据。

实施例3：

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置，如图3所示，包括底座1，底座1可采用螺母固定，以便可以稳定的将底座1及其上结构固定在指定工作区域；所述底座1的顶部外壁通过螺栓固定有立柱2，立柱2的顶端通过螺栓固定有负责收集太阳光能的太阳能帆板7，太阳能帆板7的一侧面通过螺栓固定有对其内部元件进行安全防护的防护壳5，防止受到自然外力和人为破坏；防护壳5的内壁依次固定有负责将太阳能转换成电能并进行存储的蓄电池6、太阳能转换控制器和控制块，供设备夜间或阴雨天工作使用；

所述立柱2的圆周外壁通过螺栓固定有安装板3，安装板3的底部外壁通过螺栓固定有双光热成像摄像头8，安装板3的顶部外壁通过螺栓固定有留取未来设备拓展使用位置的预留板4。

本实施例在安装时，将立柱2及其上结构固定于底座1上后，再将底座1固定于监测区域点上，使得双光热成像摄像头8可以对监测区域进行全面无阻挡的拍摄。本装置具有安装简单、运维成本低的特点，当设备线路调试完成正常使用期间，只需要进行定期巡检维护即可，无需人员到现场长期看顾，降低了人为检修的成本和人员前往森林维修的风险。

实施例4：

一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置，所述立柱2的底端可转动连接于底座1的顶部面，底座1的底部内壁通过螺栓固定有电机[图中未示出]，电机的输出端通过连接轴与立柱2的底端相连接；监测期间通过电机控制立柱2及其上结构转动，进而可使得双光热成像摄像头8对同一监测区域进行全方位监测拍摄，进而可减少在森林中装置的布置数量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，包括用于对森林监控区域进行图像采集的图像获取模块、用于为图像获取模块提供电力支撑的现场供电模块、用于将采集信息进行安全传输至各节点的5G通信模块、用于操控整个系统流程有序运行的监控中心处理模块，其特征在于，所述图像获取模块通过5G通信模块与监控中心处理模块通信连接；

所述图像获取模块包括用于对监控范围进行拍摄的双光热成像摄像头(8)、用于检测环境温度的测温块、用于控制双光热成像摄像头(8)启停的控制块、用于检测烟雾浓度的火情检测块、用于对监测点进行定位的定位器；

所述现场供电模块由主体供电电池和用于将光能转换成电能，并将电能储存至主体供电电池中的辅助供电组构成；

所述监控中心处理模块由用于对拍摄信息进行展示的显示块、用于对后台进行监控提示的三色声光报警器、用于对拍摄信息进行分析处理的处理器组成。

2.根据权利要求1所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述控制块的控制规则，包括以下内容：

A1：测温块检测环境温度正常时，控制双光热成像摄像头(8)按照每五分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集；

A2：测温块检测环境温度异常时，按需调节双光热成像摄像头(8)的拍摄状态。

3.根据权利要求2所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述调节双光热成像摄像头(8)的方式包括①控制双光热成像摄像头(8)按照每半分钟启动并拍摄一次的频率进行环境采集；②控制双光热成像摄像头(8)启动实时监控模式。

4.根据权利要求1所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述主体供电电池为蓄电池(6)；所述辅助供电组包括太阳能帆板(7)、太阳能转换控制器。

5.根据权利要求1所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述显示块包括用于对接收的拍摄信息进行实时展示的实时部、用于对监控现场历史环境数据进行展示的统计部、用于突出高风险监测区域信息的标记部。

6.根据权利要求5所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述三色声光报警器包括三色指示灯和喇叭，三色指示灯分为绿色指示灯、黄色指示灯和红色指示灯。

7.根据权利要求6所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输系统，其特征在于，所述三色指示灯的展示规则，包括以下方面：

B1：当处理器接收到双光热成像摄像头(8)的周边环境温度正常信号时，控制三色指示灯的绿色指示灯亮起；

B2：当处理器接收到双光热成像摄像头(8)的周边环境温度小于设定的危险阈值，但大于设定的正常阈值时，控制三色指示灯的黄色指示灯亮起；

B3：当处理器接收到双光热成像摄像头(8)的周边环境温度≥设定的危险阈值时，控制三色指示灯的红色指示灯亮起，同时处理器也控制喇叭发出警报。

8.一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)的顶部外壁固定连接有立柱(2)；所述立柱(2)的顶端固定连接有太阳能帆板(7)，太阳能帆板(7)的一侧面固定连接有防护壳(5)，防护壳(5)的内壁依次固定有蓄电池(6)、太阳能转换控制器和控制块。

9.根据权利要求8所述的一种森林火灾监控微功耗图像采集传输装置，其特征在于，所述立柱(2)的圆周外壁固定连接有安装板(3)，安装板(3)的底部外壁固定连接有双光热成像摄像头(8)。

10.一种森林火灾监控微功耗图像采集传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在设定的监测区域布局图像采集传输装置；

S2：图像采集传输装置通过5G通信模块将拍摄信息传输至监控中心处理模块；

S3：监控中心处理模块对拍摄信息进行分析、处理后上传到显示块展示。

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