CN210466635U - 一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，通过网络与监控中心通信连接，其可见光图像采集模块的输出端、红外图像采集模块的输出端分别与图像融合模块的输入端连接，图像融合模块的输出端连接中央处理器的输入端，中央处理器的输出端分别连接火情报警模块、视频编码模块；该装置还设有过热自保护模块，过热自保护模块包括温度传感器、风扇，温度传感器、风扇分别与中央处理器连接。其结合可见光图像与红外图像的优点，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；在监控过程中具有过热自保护功能，防止高温对设备造成伤害。

Description

一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置

技术领域

本实用新型涉及森林防火领域，具体涉及一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置。

背景技术

近年来,人们逐渐将视频摄像机应用于监控领域,大大增加了森林火灾的发现率。目前,国内有关森林防火监控的装置,有些用到可见光相机,有些用到红外相机，相比于传统的监控方法，这些方法在火情的早期发现上得到了大大提高。但单独使用这两种系统都有其固有的缺陷，对于可见光森林防火监控系统,虽然可见光摄像机在白天可以看清楚,但是如果监控点的光线变暗,可见光相机就观察不清森林情况，尤其是在晚上。由于森林较密,即使在白天可以看清楚,也有可能由于树叶等东西遮挡,使可见光相机不能观察到较小的火情。对于红外相机,虽然具有全天候探测能力,但红外相机不具有细节分辨能力,若有火灾发生,不能明确的知道火灾情况。通常监测识别火情装置设置在无遮挡的高处，当日照强烈时若是装置温度较高可能引起设备故障，失去火灾监测的功能。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其结合可见光图像与红外图像的优点，利用双光谱的智能监测手段，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；其过热自保护模块在监测到设备温度过高时可切换到保护模式，防止高温对设备造成伤害。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，通过网络与监控中心通信连接，包括可见光图像采集模块、红外图像采集模块、图像融合模块、中央处理器、火情报警模块、视频编码模块，所述可见光图像采集模块的输出端、所述红外图像采集模块的输出端分别与所述图像融合模块的输入端连接，所述图像融合模块的输出端连接所述中央处理器的输入端，所述中央处理器的输出端分别连接所述火情报警模块、所述视频编码模块；该装置还设有过热自保护模块，所述过热自保护模块包括温度传感器、风扇，所述温度传感器、所述风扇分别与所述中央处理器连接。

本实用新型的技术方案采集可见光图像与红外图像，结合可见光图像与红外图像的优点，利于红外图像监测不分时段可24小时监测火灾隐患的优点、可见光图像准确度高的优点，利用双光谱的智能监测手段，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；其过热自保护模块在监测到设备温度过高时可切换到保护模式，打开风扇帮助设备进行散热，防止高温对设备造成伤害，有效保护设备安全，延长了设备使用寿命。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

优选地，所述可见光图像采集模块的输入端设有可见光摄像机，所述可见光摄像机为高清透雾CCD相机。采用高清透雾CCD相机，可较大程度上排出林间蒸汽对相机的干扰，精准地摄取可见光图像。

优选地，所述红外图像采集模块的输入端设有红外相机，所述红外相机为非制冷焦平面探测器。非制冷焦平面探测器将物体的红外热谱图以高清晰度、高灵敏度图像方式展现，其具有体积小、成像成本低等优势。

优选地，所述红外相机的响应波段为8～12μm。室温目标的辐射中心波长约为10μm，红外相机工作在室外的常温下，其响应波段为8～12μm，能较好地达到红外热成像效果。

优选地，所述风扇为防水风扇。因本装置设置于野外，防水的散热风扇具有较高的防尘防水污染等级，其适用于多种天气，即使在雨天也能正常工作。

优选地，本装置还设有无线通信模块，所述视频编码模块、所述火情报警模块分别与所述无线通信模块连接，所述无线通信模块通过无线网络与所述监控中心通信连接。通过无线通信的方式发送报警信号，降低了铺设网线的设备成本，故障率低，能使监控中心及时接收到报警信号，以采取进一步措施。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的技术方案采集可见光图像与红外图像，结合可见光图像与红外图像的优点，利于红外图像监测不分时段可24小时监测火灾隐患的优点、可见光图像准确度高的优点，利用双光谱的智能监测手段，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；其过热自保护模块在监测到设备温度过高时可切换到保护模式，打开风扇帮助设备进行散热，防止高温对设备造成伤害，有效保护设备安全，延长了设备使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型火情识别报警原理示意图；

图3为本实用新型过热自保护模块的工作原理示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、可见光图像采集模块，11、可见光摄像机，2、红外图像采集模块，21、红外相机，3、图像融合模块，4、中央处理器，5、火情报警模块，6、视频编码模块，7、无线通信模块，8、过热自保护模块，81、温度传感器，82、风扇，9、监控中心。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，设置在森林无遮挡物的高处，其通过网络与监控中心9通信连接。包括可见光图像采集模块1、红外图像采集模块2、图像融合模块3、中央处理器4、火情报警模块5、视频编码模块6，所述可见光图像采集模块1的输出端、所述红外图像采集模块2的输出端分别与所述图像融合模块3的输入端连接，所述图像融合模块3的输出端连接所述中央处理器4的输入端，所述中央处理器4的输出端分别连接所述火情报警模块5、所述视频编码模块6；该装置还设有过热自保护模块8，所述过热自保护模块8包括温度传感器81、风扇82，所述温度传感器81、所述风扇82分别与所述中央处理器4连接。中央处理器4优选使用ARM9单片机。所述温度传感器81与所述风扇82均设置在本装置工作时温度较高的位置，且不能干涉到图像采集。根据实际散热的需要，可设置多个温度传感器81或风扇82。

本实用新型的技术方案采集可见光图像与红外图像，结合可见光图像与红外图像的优点，利于红外图像监测不分时段可24小时监测火灾隐患的优点、可见光图像准确度高的优点，利用双光谱的智能监测手段，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；其过热自保护模块8在监测到设备温度过高时可切换到保护模式，打开风扇82帮助设备进行散热，防止高温对设备造成伤害，有效保护设备安全，延长了设备使用寿命。

在上述技术方案的基础上，本实施例还可以做如下改进。

本实施例中，所述可见光图像采集模块1的输入端设有可见光摄像机11，所述可见光摄像机11为1080P高清透雾CCD相机，其输出视频标准为帕尔制PAL，其像元数为1920*1080。采用高清透雾CCD相机，可较大程度上排出林间蒸汽对相机的干扰，精准地摄取可见光图像。本实施例的高清透雾CCD相机使用索尼公司出产的KLN-HI1080P-U型号。

本实施例中，所述红外图像采集模块2的输入端设有红外相机21，所述红外相机21为非制冷焦平面探测器，优选使用浙江大立科技股份有限公司设计的DLD-J系列，该系列型号可根据实际需要进行定制，以更适合于森林火灾监控。非制冷焦平面探测器将物体的红外热谱图以高清晰度、高灵敏度图像方式展现，其具有体积小、成像成本低等优势。

本实施例中，所述红外相机21的响应波段为8～12μm，其输出视频标准为帕尔制PAL，其像元数为336*256。室温目标的辐射中心波长约为10μm，红外相机21工作在室外的常温下，其响应波段为8～12μm，能较好地达到红外热成像效果。

本实施例中，所述风扇82为防水风扇82，防水风扇82使用防水防尘等级较高的且散热性能较好地款式。因本装置设置于野外，防水的散热风扇82具有较高的防尘防水污染等级，其适用于多种天气，即使在雨天也能正常工作。

本实施例中，本装置上还设有无线通信模块7，所述视频编码模块6、所述火情报警模块5分别与所述无线通信模块7连接，所述无线通信模块7通过无线网络与所述监控中心9通信连接。通过无线通信的方式发送报警信号，降低了铺设网线的设备成本，故障率低，能使监控中心9及时接收到报警信号，以采取进一步措施。

工作原理：

本实施例的装置是以FPGA为核心的高速数字信号处理系统。使用过程中,根据可见光相机的焦距,调节红外图像,使其与可见光图像的视场和像元数一致。

如图2所示为本装置火情识别报警的原理示意图。可见光摄像机11与红外相机21同步摄取视野内的可见光图像与红外图像，可见光图像采集模块1采集可见光图像信息并传送到图像融合模块3，同步的，红外图像采集模块2采集红外图像信息并传送到图像融合模块3；图像融合模块3对输入的多帧可见光模拟图像信号和多帧红外模拟图像信号均进行AD转换，分别获得可见光数字图像信号和红外数字图像信号。

图像融合模块3分别提取红外数字图像信号和可见光数字图像信号中的亮度部分，得到红外数字图像亮度信号和可见光数字图像亮度信号。

然后，对红外数字图像亮度信号和可见光数字图像亮度信号分别在两个同步动态随机存取存储器SDRAM内进行图像缓冲，并对缓冲的红外数字图像亮度信号进行引导滤波处理，滤波后再进行双线性插值放大处理后获得1080P红外数字图像亮度信号；具体的，图像融合模块3是以FPGA(型号Virtex-5)为核心的高速数字信号处理系统，分别实现以下功能：对分辨率为336*256的红外图像信号进行滤波和插值处理，产生分辨率为1920*1080的高清图像；对可见光图像信号和红外图像信号实时融合，产生分辨率为1920*1080的自然感彩色图像，输出制式为视频图形阵列VGA。

然后，对缓冲的1080P红外数字图像亮度信号和可见光数字图像亮度信号进行融合处理获得融合数字图像信号，多帧融合数字图像信号组成数字视频信号；中央处理器4将装置设定的标准参考图像的均值和方差作为基准值，对融合数字视频信号进行色彩传递，获得与设定的标准参考图像色彩一致的融合数字视频信号；然后对火点的融合数字视频信号进行分析，识别出是否为火情图像，若判定为存在火点，则通过火情报警模块5将报警信息输出，由无线通信模块7通过无线网络传送至监控中心9。同时，视频编码模块6将融合数字视频信号或者未融合的红外图像信号、可见光图像信号进行编码后，由无线通信门模块同步传送到监控中心9，监控中心9接收网络视频信号和报警信号，并将其转换成有线视频信号，通过显示设备进行显示，以便于监控人员直观地了解到森林的实时状况。

由于本装置通常是设置在森林中无遮挡物的高地，长时间处于太阳直晒状态，装置可能会因为较高的气温加上长期持续运行产生较高温度。如图3所示为过热自保护模块的工作原理示意图。温度传感器81将装置内的实时温度传送至中央处理器4，经过AD转换后，中央处理器4将实时温度值与预设的阈值进行比对，当实时温度值高于阈值时，输出控制信号控制风扇82运转，对本装置进行降温，以防止本装置过热引起故障；当温度传感器81检测到装置内实时温度低于阈值时，风扇82停止运转，以节约电能。

本实用新型的技术方案采集可见光图像与红外图像，结合可见光图像与红外图像的优点，利于红外图像监测不分时段可24小时监测火灾隐患的优点、可见光图像准确度高的优点，利用双光谱的智能监测手段，能提供全天候的、精准的火点信息，达到及时预警的作用，有效减小森林火灾造成的损失；其过热自保护模块8在监测到设备温度过高时可切换到保护模式，打开风扇82帮助设备进行散热，防止高温对设备造成伤害，有效保护设备安全，延长了设备使用寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，通过网络与监控中心(9)通信连接，其特征在于，包括可见光图像采集模块(1)、红外图像采集模块(2)、图像融合模块(3)、中央处理器(4)、火情报警模块(5)、视频编码模块(6)，所述可见光图像采集模块(1)的输出端、所述红外图像采集模块(2)的输出端分别与所述图像融合模块(3)的输入端连接，所述图像融合模块(3)的输出端连接所述中央处理器(4)的输入端，所述中央处理器(4)的输出端分别连接所述火情报警模块(5)、所述视频编码模块(6)；该装置还设有过热自保护模块(8)，所述过热自保护模块(8)包括温度传感器(81)、风扇(82)，所述温度传感器(81)、所述风扇(82)分别与所述中央处理器(4)连接。

2.根据权利要求1所述一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其特征在于，所述可见光图像采集模块(1)的输入端设有可见光摄像机(11)，所述可见光摄像机(11)为高清透雾CCD相机。

3.根据权利要求1所述一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其特征在于，所述红外图像采集模块(2)的输入端设有红外相机(21)，所述红外相机(21)为非制冷焦平面探测器。

4.根据权利要求3所述一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其特征在于，所述红外相机(21)的响应波段为8～12um。

5.根据权利要求1所述一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其特征在于，所述风扇(82)为防水风扇(82)。

6.根据权利要求1所述一种森林防火双光谱智能监测识别火情装置，其特征在于，还设有无线通信模块(7)，所述视频编码模块(6)、所述火情报警模块(5)分别与所述无线通信模块(7)连接，所述无线通信模块(7)通过无线网络与所述监控中心(9)通信连接。

Images