红外成像技术在森林防火案例应用分析

　森林火灾是一种受天气条件和生态环境影响的严重自然灾害，突发性强，破坏性大，扑救难度大，是森林灾害。传统的森林火灾监测以瞭望台为主，巡航飞机和卫星测报为辅。瞭望台通过用肉眼观察烟雾来发现森林火情，一般小火时烟雾不易发现，发现时往往已酿成火灾，此时烟雾弥漫很难发现火灾发生的位置和发展方向。通过观察烟雾测定的数据误差较大，尤其在夜间观测困难。因此，采用视频监控方式*时间发现火情就显得十分必要。由于普通CCD受大雾、光线等环境影响严重，观测范围比较小火灾识别率不高。如在大面积的森林中，火灾往往是由不明显的隐火引发的，这是毁灭性火灾的根源。
　　
　　用现有的普通监视系统很难发现这种隐性火灾苗头。而红外热像仪应用在森林防火中，相比于普通的的视频监控方式的zui大优点就是不需要可见光的支持，这对于受光线限制的林区或者是在夜间探测的情况下，极大的便于火情的早期发现和预防，而且大大降低了森林防火工作中的成本。并且由于红外热像仪的感热特性，应用红外热像仪的视频监控系统可以更迅速地对浓烟、地下火、隐性火等火情进行预警，及时将火灾消灭在萌芽阶段。
　　
　　一、红外技术原理
　　
　　红外辐射是物体的固有属性，其本质是物质内部微观粒子的热运动，任何高于零度以上的物体(包括固体、液体和气体)都有红外辐射，物体的温度越高，分子或原子运动越剧烈，其红外辐射越多。当物体与周围背景之间、以及物体本身不同部位之间存在着温差，就会辐射出不同的能量，红外成像器利用物体间的红外辐射差来探测成像。
　　
　　因而任何物体在任何时刻都要*地向外辐射电磁波。物体辐射的电磁波是其温度的函数，通常还与物体的辐射本领有关。红外辐射是介于可见光与微波之间的电磁波，其波长在0.75um-1000um之间。由于人的眼睛看不到红外辐射，需要借助红外探测系统才能进行观测。被动式红外探测系统就是利用物体温度及其辐射本领的差异制成的，用它可以对物体进行探测、测量、跟踪、搜索和成像等。
　　
　　来自目标或辐射源的红外辐射，经大气传输后，被光学系统接收，调焦并聚焦到红外探测器的响应平面上，然后把输入的红外辐射信号转变为电信号，再经过放大和处理，zui后在显示系统中显示出来，或者驱动执行机构工作。这种红外探测系统结构简单，能够直接反映物体的特征参量。如物体的温度或物体的各部分温度的分布情况，物体的空间方位及其运动情况等等。
　　
　　红外探测器是红外热像仪的核心器件可分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器是指吸收红外辐射后，使热敏元件温度升高从而引起与温度有关的物理参数改变的探测器，如：热敏电阻、热电耦、热释电电测器等；光子探测器是通过光子与物质内部电子相互作用，产生电子能态变化而完成光电转换的探测器，分为光导型与光伏型两类。光导型探测器是当半导体吸收光子能量后产生非平衡载流子，参与导电使半导体的电导率增加；光伏型探测器是在非本征半导体上形成P-N结，在入射光子的作用下产生电子-空穴对，结间电场使两类载流子分开而产生电动势。根据探测器单元数，探测器分为单元探测器、线阵列探测器和面阵探测器。
　　
　　二、预警监控系统组成
　　
　　1、红外热像仪
　　
　　红外热像仪能够在漆黑的夜晚生成鲜明的图像，不同于其它技术，红外热像仪无需光线亦可产生鲜明图像，其可穿透薄雾和烟雾，在任何天气条件下进行拍摄，这就使其成为全天候不间断远程监控的选择。除了基本的热成像功能之外，红外热像仪还具有测温功能，数字图像增强技术和伪彩色功能。测温功能可以帮助工作人员实时了解所观测点的温度信息并分析图像zui高温度点出现区域；数字细节增强技术可以提高红外成像系统的细节分辨能力，方便人工识别火源及其他高温目标；伪彩色技术可以将黑白热图像转换为彩色图像，进一步增强图像的对比度。
　　
　　2、可见光高清相机
　　
　　可见光高清相机作为红外热像仪的辅助，可以进一步帮助工作人员及时有效的识别火源；同时，在后台运行透雾算法，可以有效减弱雾霾天气对可见光成像的影响，zui大限度地为工作人员呈现鲜明清晰的可见光图像。
　　
　　3、前端设备
　　
　　红外可见光双目热源探测与预警网络视频监控系统采用一体化双光谱设计，同时集云台护罩、视频编码器于一体，兼有可见光和红外夜视功能。可对视场范围内观测物体进行全天候实时监测，自动发现视场中的高温目标并发送目标温度及报警信息。设备采用高强度特殊材料，经过特殊加固及密封处理，具有良好的抗震、抗冲击、防尘等特性，可满足室外架设条件，是全天候安防监控的*设备，产品可与目前常用平台和控制设备兼容，根据不同监控需求，增加了自动巡航、削苹果皮、360度螺旋扫描等多种扫描模式，云台在扫描过程中通过数据通道实时回传云台当前水平、俯仰的方位角位置，通过无线网络对视频信息和控制信息进行传输。
　　
　　4、数据传输
　　
　　前端由采集定位系统、传输系统、设备防盗监控系统、避雷接地系统、智能太阳能供电系统等组成；中继由无线网桥、传输天线、智能太阳能供电系统、避雷接地系统等组成；中心控制设备终端由网络视频管理系统、地理信息系统、林火自动识别报警系统、短信发布平台、传输系统、电视墙系统、UPS电源等组成。