一种阈值可变的森林防火热成像监控系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种森林防火热成像监控系统及方法，更具体的说，尤其涉及一种根据监控区域的环境温度实时调整报警阈值的森林防火热成像监控设备及方法。
【背景技术】
[0002]随着森林防火课题研究的深入，红外热成像技术逐渐广泛应用于森林防火领域。利用红外热成像设备拍摄的图像体现的是其温度分布状况，也就是说物体或物体的一部分热辐射越强，其温度越高;反之，物体或物体的一部分热辐射越低，其温度也就越低。温度稍有变化物体向外发射的热辐射能量就会有很大变化，即物体从正常温度到燃点或者燃烧向外辐射的能量就会有很大的变化。因此使用红外线探测物体发射来的红外能量能够在火灾发生的早期阶段准确地定位火情。
[0003]目前市面上应用于森林防火的热成像设备，通常为火灾的发生设定固定的阈值，而现实中火灾的环境往往是复杂多变的，比如白天与夜晚，冬季与夏季，晴天与雨天，森林中火灾发生时其实时温差与报警阈值是需要动态改变的，固定阈值的热成像设备不利于发杂环境下火灾情况的准确检测，易发生火灾的误报。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种阈值可变的森林防火热成像监控系统及方法。
[0005]本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统，包括红外热像仪、视频服务器、传输装置和监控中心，红外热像仪用于获取待监控区域的红外图像，视频服务器对红外热像仪输出的图像数据进行存储、编码和压缩操作，传输装置将视频服务器编码和压缩后的数据经无线网络发送至远端的监控中心；其特别之处在于:待监控的森林区域中还设置有对环境温度进行采集的温度检测装置，红外热像仪通过温度检测装置获取监控区域的环境温度值。
[0006]本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统，所述红外热像仪由红外探测器、A/D转换器、DSP处理器、复杂可编程逻辑器件CPLD组成，红外探测器用于接收外界的红外辐射并将其转化为模拟电压值输出，A/D转换器用于将红外探测器输出的模拟信号转化为数字信号，并输入至DSP处理器中进行处理;复杂可编程逻辑器件CPLD控制红外探测器、A/D转换器和DSP处理器的运行。
[0007]本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统，所述监控中心由监控中心服务器、媒体服务器、数据备份服务器和客户端组成，数据备份服务器通过无线网络获取待监控林区的红外图像并存储，客户端通过监控中心服务器获取监控林区的实时状况，并发出报警信息。
[0008]本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统的监控方法，其特别之处在于，通过以下步骤来实现: a).划分单元区域，将红外热像仪获取的待监控区域的红外图像划分为若干个单元区域，设单元区域的数目为η个，以便对η个单元区域的着火趋势分别进行判断；
b).获取环境温度值，红外热像仪通过温度检测装置获取所监控区域的环境温度值，设环境温度值为t;
c).计算报警阈值，根据步骤b)获取的环境温度值t，通过公式(I)计算出报警阈值Tth: Tth=t+T (I)
其中，t为环境温度值，T为报警温度差，45°C <T< 55°C ；
d).计算单元区域的温度值，计算步骤a)中所划分的每个单元区域的平均温度值，设第i个单元区域的平均温度值为Tnl < i<n;
d).判断区域温度是否超阈值，通过不等式(2)判断平均温度值!^与报警阈值Tth的关系:
Ti > Tth (2)
其中，I Si Sn;如果不存在满足不等式(2)成立的T1,则表明所有单元区域均不存在阴燃的灾情，执行步骤b);如果存在满足不等式(2)成立的T1,则表明第i个区域存在阴燃的灾情，执行步骤e)；
e).发出报警信息并上传图像，红外热像仪将监控画面和报警信息通过无线网络上传至监控中心，以便相关人员通过客户端发现灾情并采取应对措施，在阴燃阶段即进行处理，避免火灾的发生。
[0009]本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统的监控方法，步骤c)中所述的T取50。。。
[0010]本发明的有益效果是:本发明的森立防火热成像监控系统，设置有红外热像仪、温度检测装置和监控中心，红外热像仪获取待监控林区的红外图像，温度检测装置采集待监控林区的环境温度，在火灾监测时根据环境温度实时调整报警阈值，使得火灾阴燃阶段的判断更加准确，避免了以往错报、误报情形的发生。
[0011 ]本发明的森立防火热成像监控方法，首先计算出随环境温度正比例变化的报警阈值，然后将监控画面划分成单元区域后的平均温度值与报警阈值相比较，如果单元区域的平均温度超过了报警阈值，则认为该单元区域存在阴燃现象，则将监控画面上传至监控中心，并通过客户端发出报警信息，将火灾控制在阴燃阶段。由于根据环境温度动态设置报警阈值，实时准确地确定真实火灾区域，降低错误报警的概率，避免了以往采用固定阈值时的错报、误报情形的发生。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统的原理图；
图2为本发明的森林防火热成像监控系统的监控原理图；
图3为本发明的森林防火热成像监控系统的监控方法流程图。
[0013]图中:I红外热像仪，2视频服务器，3温度检测装置，4无线网络，5数据备份服务器，6监控中心服务器，7客户端。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0015]森林中火灾包含5个阶段:正常阶段、温度上升阶段、初期阶段、发展阶段、熄灭阶段。正常阶段是指此时森林中温度处于正常状态;温度上升阶段是指可燃物处在阴燃的状态，可燃物内部温度持续上升，时刻有可能燃烧;初期阶段是指温度超过可燃物燃点，燃烧开始发生，此时火焰较小并伴随着烟雾;发展阶段是火焰已经燃烧并呈现火焰面积扩大的态势;熄灭阶段指火灾因为人为扑火、可燃物烧尽或者天气等原因造成火焰熄灭。当前，普遍采用人工巡逻或者可见光成像等方式检测火灾，这些方式是检测处于开始或者发展阶段的火灾。这是一种火灾发生后的补救措施，此时火灾已经产生，只能降低损失。本发明主要集中在火灾发生的第二个阶段，即温度上升阶段。此时可燃物处于阴燃或者初期燃烧阶段，火灾面积小，火势容易控制。
[0016]如图1所示，给出了本发明的阈值可变的森林防火热成像监控系统的原理图，其由红外热像仪1、视屏服务器2、温度检测装置3、传输装置、无线网络4、数据备份服务器5、监控中心服务器6、媒体服务器以及客户端7组成，红外热像仪I用于采集待监控林区的红外图像，并将监控的红外图像上传至视频服务器2，视频服务器2对输入的红外图像数据进行存储，同时还对输入的模拟红外图像信号进行压缩和编码处理，以便通过传输装置发送出去。温度检测装置3用于采集监控林区的环境温度，并可将采集的环境温度上传至红外热像仪I;温度检测装置3可采用热敏元件来实现。
[0017]当红外热像仪I检测到有火灾发生的趋势存在时，传输装置通过无线网络4将监控画面和报警信息上传至监控中心服务器6和数据备份服务