非制冷探测器森林防火系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了非制冷探测器森林防火系统，包括设置在林区的底层监控中心和多个监控点，底层监控中心设置有底层报警服务器、GIS服务器、GPS接收机、视频控制服务器、视频解码器、报警器、底层网络交换机，监控点设置有全向云台、非制冷红外探测器终端，非制冷红外探测器终端安装在全向云台上，非制冷红外探测器终端通过网络连接底层网络交换机，底层网络交换机连接视频控制服务器，视频控制服务器连接视频解码器和底层报警服务器，底层报警服务器连接GIS服务器，GIS服务器连接视频控制服务器，GPS接收机连接GIS服务器，报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连。它最终实现全地域、全天候、全部门协同处理森林防火监控。
【专利说明】非制冷探测器森林防火系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及安防【技术领域】，特别涉及一种森林火灾监控系统，更具体说是非制冷探测器森林防火系统。
【背景技术】
[0002]森林具有空气净化、固土保水、维持生态平衡、提供生产资源的作用。近年来，我国沙尘暴频发，荒漠化不断加剧，这与森林遭到破坏有着密切的联系。每年，全球会发生一定数量的森林火灾。森林火灾具有突发性、不确定性、短时间造成巨大毁坏的特点，大面积的森林火灾，往往是由不明显的隐火引发的。
[0003]最初，人类采用建瞭望塔，用人工瞭望的方式预警森林火灾，这种方式，只能发现较大的林火；后来，对高森林火险等级的林区，采用空中巡航预警，空中巡航成本昂贵，加上巡航受气候、昼夜等因素影响较大，不能7X24小时担当监测任务，由于空中巡航距地表的距离远，也同样很难发现隐火或者小火；目前，我国一些大的林区已普遍采用卫星监测，但卫星远离地球表面和火情发生区域，其对温度的分辨率通常只在1000平米左右，很难发现有可能引发森林大火的隐火和小火；采用城市消防常用的温感、烟感传感器来预警林火，由于林区空间大，环境相对恶劣，符合林区条件设备的成本高，这种设备很难在大空间范围内进行海量部署，不适合用于森林防火。
[0004]近年来，我国许多林区安装了基于可见光的视频监测系统，用来弥补人工嘹望、空中巡航、卫星监测等手段在林火预警中的不足。这种系统，根据林区的地理特点，将林区分割成不同的监控区域，在每个监控区域的部分高点，设置监控点，通常一个点，可以监控9万亩左右的森林范围。
[0005]这种基于可见光的视频监测系统，包括设置在监控点的可见光摄像机、信号发射装置，安装在监控中心的信号接收装置、视频图像处理系统，可见光摄像机将拍到的实时林区视频图像，通过网络发送到远端的监控中心，监控中心将获得的图像特征和火灾图像的特征进行对比分析，从而发现森林中的隐火和小火。这种基于可见光的视频监测系统，在一定程度上克服了人工嘹望、空中巡航、卫星监测等监测手段在发现隐火和小火上的技术缺陷。这种基于可见光的视频监测系统存在以下缺陷:
1.这种基于可见光的视频监测系统不具备夜视监控功能，由于这种系统是基于采集可见光设计的，只能工作在光照强度较好的白天，即使是光照度较差的黄昏和清晨都无法工作，夜晚条件下更无法实现监控。
[0006]2.这种基于可见光的视频监测系统不具备测温功能，在光照度好没有云雾的白天这种基于可见光的视频监测系统具有很好的监控性能，不过林区经常出现随机漂移的云雾，云雾和林火的特征极为相似，在没有温度作为参照值的情况下，这种基于可见光的视频监测系统很难通过图像特征对比将云雾和林火区分开。
[0007]3.这种基于可见光的视频监测系统不具备测温功能，通常只有林区实时的火警视频图像信息，没有林区涉及湿度、温度、风向的气象信息，只有林区的纸质地图，没有电子地图，没有这些数据无法制作林区最重要的火警等级分布图，不仅对林火预警不利，还对林火扑救工作不利。
[0008]4.这种基于可见光的视频监测系统的火警点定位能力弱，这种监控中心，不具备不具备视频和地图联动的功能，无法及时、有效地对火警点进行准确定位，也无法准确知道火警点的地理条件，火灾发生后，不能提供更快捷、高效的救火通道。
[0009]5.这种基于可见光的视频监测系统，由于只对可见光进行处理，监控视距有限，监控区域较小，在大面积区域的林区需要布置大量基于可见光的摄像机，部署成本高。
【发明内容】
[0010]为了克服现有技术在森林防火监控时，需要在林区需要部署大量摄像机，系统成本高，这些摄像机只能在光照比较好的情况下工作，无法在夜晚，甚至白天照度较低的情况下工作；在监控中心的图像分析系统，无法对林区的云雾与林火的形态特征进行区分，通常采用人工进行识别和预警，火灾发生时也无法及时确定火警点，了解火警点的地理条件的技术缺陷，本发明提供非制冷探测器森林防火系统。
[0011]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
非制冷探测器森林防火系统，包括设置在林区的底层监控中心和多个监控点，所述底层监控中心设置有底层报警服务器、GIS服务器、GPS接收机、视频控制服务器、视频解码器、报警器、底层网络交换机，所述监控点设置有全向云台、非制冷红外探测器终端，所述非制冷红外探测器终端安装在全向云台上，所述非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接视频控制服务器，所述GPS接收机连接GIS服务器，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连。
[0012]本系统投入应用时，通过视频控制服务器将非制冷红外探测器终端的镜头调到最佳角度，调整云台，使非制冷红外探测器终端处于最佳的工作位置，然后启动所有相关设备进入工作状态，非制冷红外探测器终端开始工作，并通过有线或无线网络将拍摄到的视频数据连接到监控中心的网络交换机，交换机将这些视频数据转发给视频控制服务器，视频控制服务器通过视频解码器对视频数据进行解压显示，当有触发条件触发录像或者人工手动选择录像时，视频控制服务器就会把对应的录像视频流保存到服务器的硬盘中，同时将解压的视频数据和云台、摄像机的姿态信息发给底层报警服务器，底层报警服务器对视频数据进行分析处理，判断是否有着火点，一旦确定有火情，就会发出报警信息，提醒监控中心的工作人员，就会通过报警器发出报警信号，提醒监控中心的工作人员，同时通过视频控制服务器向发现火情的云台发出停止转动的命令，当值班人员确定火情后，底层报警服务器就会把相应的着火点信息发给GIS服务器，GIS服务器收到底层报警服务器发出的信息后，GPS接收机进入工作状态，就会在电子地图上以醒目的符号或标识标注着火点的位置，同时提供出从附近的护林点到起火点的最佳路线。
[0013]采用网络作为视频数据的传输通道，有网络的地方就可以设置监控点，可以轻松拓宽监控区域，让森林防火监控系统获得更偏远林区的火警数据；采用视频控制服务器作为总的控制平台，有利于监控中心各部门协同作业，提高作业质量；采用底层报警服务器专门分析火警视频图像数据，有利于提高监控中心火警识别的专业能力；采用GPS接收机和GIS服务器协同工作，有利于提供准确的着火点的位置信息和地理状况，同时提供从附近的护林点到起火点的最佳路线，为救火灭火赢得时间。
[0014]为了利于采集到的视频图像数据通过网络传递，同时更利于在林区环境工作，作为优选，所述非制冷红外探测器终端包括非制冷红外温度探测器、视频编码器，所述非制冷红外温度探测器连接视频编码器，非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机。
[0015]以上是对森林防火监控系统在监控点工作适应能力的进一步改进。采用视频编码器，可以及时、高效将采集到的视频图像数据进行编码，以便实时传输到远端的监控中心；采用视频编码器和非制冷红外温度探测器一体化设计，提高了两个工作单元工作的协同性，同时也利于设备在林区环境工作；采用非制冷红外温度探测器，可以全天候，7X24小时对林区进行监控。
[0016]为了从根本上提高非制冷红外温度探测器的探测灵敏度，工作稳定性高，作为优选，所述非制冷红外温度探测器，包括热电制冷器和设置在热电制冷器上的微测辐射热计阵列，所述微测辐射热计阵列包括多个热敏元件，所述热敏元件矩阵排列在非制冷红外温度探测器的焦平面上。
[0017]以上是对森林防火监控系统在监控点获取火警视频数据能力的进一步改进。采用在微测辐射热计阵列的下面设置一个控温用的热电制冷器，热电制冷器通过采样微测辐射热计阵列上的电压与传感器正常工作所设定的温度相比较，从而调整致冷器中流过的电流的方向和大小来控制温度，从而确保微测辐射热计阵列所有像元温度保持在某个相同的恒定室温下，保证微测辐射热计阵列的工作质量保持稳定；采用矩阵排列的方式将热敏元件设置在非制冷红外温度探测器的焦平面上，成千上万个热敏元件矩阵排列，可以提高探测的灵敏度，处于焦平面的热敏元件探测到的红外光成像质量高。
[0018]为了提高报警服务器数据吞吐量，及时、有效地处理多个非制冷红外探测器终端的视频图像数据，作为优先，所述底层报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
[0019]以上是对森林防火监控系统火警视频数据处理能力进一步改进。采用图像数据处理卡来处理视频图像数据，和软件相比，数据吞吐量极大，计算机处理能力强，处理速度快，丰富的外设接口和高度的可编程性，具有较强的自学习、自调整、自适应能力；采用图像处理数据处理卡连接GIS服务器，可以实现报警信号的快速传递，及时确定火警点，掌握火警点的地理条件。
[0020]为了利于报警信息及时、快速传送到监控点和相关林火防护部门，作为优选，所述底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在底层报警服务器上。
[0021]以上是对森林防火监控系统报警效率和可靠性的进一步改进。采用GSM调制解调器，可以更好地适应林区的通信条件，同时将报警信息快速传送到各个林火防护部门以及上级监控中心。GSM调制解调器比其他的通信方式限制小，传送速度快。
[0022]为便于视频控制服务器管理、控制、操作监控点和监控中心的设备，作为优选，所述底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
[0023]以上是对森林防火监控系统设备管理控制能力的进一步改进。网络键盘，支持网络接口、485接口、RS232接口、无线遥控控制方式。网络键盘，可通过有线或无线网络，直接调整每个监控点的视频编码器和非制冷红外探测器终端的工作状态，以及非制冷红外探测器终端镜头的工作姿态，从而轻松实现非制冷红外探测器终端视场的调整，发现火警时，将非制冷红外探测器终端快速定位到火警点；通过RS-485通讯方式连接全向云台，通过键盘上的摇杆可以轻松控制云台，配合非制冷红外探测器终端调整视场和角度。
[0024]为了更好地利用现有网络资源，下级监控部门向上层监控部门共享监控，实现各级森林防火行政中心和功能单位联动，作为优选，所述森林防火监控系统还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
[0025]以上是对森林防火监控系统的预警联动、协同作战能力的进一步改进。采用级联服务器，能在整个网络监控系统中，实现多个上下级中心无缝级联、平级中心之间互相访问；采用级联将各级监控中心联网联动，会在不增加现有网络负载的情况下，实现各级行政中心和功能单位，协同处理森林防火作业，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。
[0026]为了提高各级监控中心的响应能力，更好实现各级森林防火部门联动作业，作为优选，所述森林防火监控系统还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
[0027]以上是对森林防火监控系统报警服务器报警能力的进一步改进。采用各个监控中心设置互相联动的报警服务器，可以实现各级行政中心和功能单位，在第一时间准确掌握火警信息，协同处理森林防火作业，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。
[0028]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
由于采用网络作为视频数据的传输通道，可以轻松增加前端监控点完成扩容，在监控中心部分几乎不需要做什么变动的情况下，就可实现对更多的林区进行有效的森林防火监控；又由于采用优良设计非制冷红外探测器终端，探测灵敏度高，工作稳定性高，能实现对林区全地域、全天候、低成本的实时监控；再由于采用带图像数据处理卡的报警服务器，其具有很强强的自学习、自调整、自适应能力，同时处理能力强，处理速度快，确保了火警判断的准确性，火警反应的快速性，加上实时更新定位的GIS系统，可以精准地确定着火点的位置信息和地理状况同时提供从附近的护林点到起火点的最佳路线，为救火灭火赢得时间；更由于将各个林火监控中心级联起来，实现各级森林防火行政中心和功能单位联网联动，协同处理森林防火作业，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。最终实现全地域、全天候、全部门协同处理森林防火监控，提高森林防火部门科学决策水平和防灾减灾的快速响应能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1为本发明的结构示意图。[0030]图2为本发明多层监控中心级联示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。
[0032]实施例一:
如图1所示，本发明，包括设置在林区的底层监控中心和多个监控点，其特征在于:所述底层监控中心设置有底层报警服务器、GIS服务器、GPS接收机、视频控制服务器、视频解码器、报警器、底层网络交换机，所述监控点设置有全向云台、非制冷红外探测器终端，所述非制冷红外探测器终端安装在全向云台上，所述非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接视频控制服务器，所述GPS接收机连接GIS服务器，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连。
[0033]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0034]实施例二:
为了提高非制冷探测器森林防火系统在监控点工作适应能力，本实施例在实施例一的基础上进一步地改进，本实施例的非制冷红外探测器终端包括非制冷红外温度探测器、视频编码器，所述非制冷红外温度探测器连接视频编码器，非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机。
[0035]本发明组件的具体数据为:非制冷红外探测器终端包括非制冷红外温度探测器采用DRS公司U6000型，具体参数为640 X 480 FPA，像素尺寸为25.4 μ m，波长8?12 μ m ;视频编码器采用德州仪器的TMS320DM6467T芯片，视频输出格式为H.264，MPGE-4/2。
[0036]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0037]实施例三:
为了提高非制冷探测器森林防火系统在监控点获取火警视频数据能力，本实施例在实施例二的基础上做出了以下改进，本实施例的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述非制冷红外温度探测器，包括热电制冷器和设置在热电制冷器上的微测辐射热计阵列，所述微测辐射热计阵列包括多个热敏元件，所述热敏元件矩阵排列在非制冷红外温度探测器的焦平面上。
[0038]本发明组件的具体数据为:微测辐射热计阵列采用ULIS公司的UL03191的非晶硅微测辐射热计，其具体参数为像感面面积为9.6mmx7.2mm,阵列格式1000 X 1000元，像元尺寸为25μπιΧ25μπι，最高帧频100 MHz,热电制冷器采用AD公司的ADN-8830热电制冷器。
[0039]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0040]实施例四:
为了提高非制冷探测器森林防火系统火警视频数据处理能力，本实施例在实施例一?三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
[0041]本实施例组件的具体数据为:图像数据处理卡的数量为I个，采用Matrox的芯片，支持16路视频输入。
[0042]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0043]实施例五:
为了提高非制冷探测器森林防火系统报警效率和可靠性，本实施例在实施例一?四的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在报警服务器上。
[0044]本实施例组件的具体数据为:GSM调制解调器数量为I台，采用高通的MDM9625芯片。
[0045]本领域技术人员可根据实际施工环境和工件的要求自由选择组件的参数。
[0046]实施例六:
为了提高非制冷探测器森林防火系统设备管理控制能力，本实施例在实施例一?五的任意一个实施例的基础上进一步地改进，本实施例的底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
[0047]实施例七:
为了提高非制冷探测器森林防火系统监控中心的预警联动、协同作战能力的，本实施例在实施例一?三的任意一个实施例的基础上进一步地改进，如图2所示，本实施例的森林防火监控系统还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
[0048]实施例八:
为了提高非制冷探测器森林防火系统报警服务器报警能力，本实施例在实施例七的基础上做出了以下改进，如图2所示，本实施例的森林防火监控系统还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
[0049]如上所述便可实现该发明。
【权利要求】
1.非制冷探测器森林防火系统，包括设置在林区的底层监控中心和多个监控点，其特征在于:所述底层监控中心设置有底层报警服务器、GIS服务器、GPS接收机、视频控制服务器、视频解码器、报警器、底层网络交换机，所述监控点设置有全向云台、非制冷红外探测器终端，所述非制冷红外探测器终端安装在全向云台上，所述非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机，所述底层网络交换机连接视频控制服务器，所述视频控制服务器连接视频解码器，所述视频控制服务器连接底层报警服务器，所述底层报警服务器连接GIS服务器，所述GIS服务器连接视频控制服务器，所述GPS接收机连接GIS服务器，所述报警器通过视频控制服务器和底层报警服务器相连。
2.根据权利要求1所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述非制冷红外探测器终端包括非制冷红外温度探测器、视频编码器，所述非制冷红外温度探测器连接视频编码器，非制冷红外探测器终端通过有线或无线网络连接底层网络交换机。
3.根据权利要求2所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述非制冷红外温度探测器，包括热电制冷器和设置在热电制冷器上的微测辐射热计阵列，所述微测辐射热计阵列包括多个热敏元件，所述热敏元件矩阵排列在非制冷红外温度探测器的焦平面上。
4.根据权利要求1所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述底层报警服务器包括图像数据处理卡，所述图像处理数据处理卡连接GIS服务器。
5.根据权利要求1所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述底层监控中心还包括GSM调制解调器，所述GSM调制解调器安装在底层报警服务器上。
6.根据权利要求1中所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述底层监控中心还包括网络键盘，所述网络键盘连接视频控制服务器。
7.根据权利要求1?6中任意一项所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述森林防火监控系统还包括顶层监控中心、中间层监控中心，所述顶层监控中心设置有级联服务器和顶层网络交换机柜，所述级联服务器连接顶层网络交换机柜，所述中间层监控中心包括多个中间层网络交换机，所述中间层网络交换机连接所述顶层网络交换机柜，所述中间层网络交换机冗余连接底层网络交换机。
8.根据权利要求7中所述的非制冷探测器森林防火系统，其特征在于:所述森林防火监控系统还包括顶层报警服务器、中间层报警服务器，所述顶层报警服务器设置在顶层监控中心，所述中间层报警服务器设置在中间层监控中心，所述顶层报警服务器通过网络依次连接中间层报警服务器和底层报警服务器。
【文档编号】G08B17/12GK103606242SQ201310555878
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】殷刚 申请人:成都市晶林电子技术有限公司