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案例時(shí)間：2016-04-25
案例應(yīng)用產(chǎn)品：
黑龍江森林防火監(jiān)控案例
東北：廣大的山區(qū)，蘊(yùn)育著豐富的森林，總蓄積量約占全國的1/3，目前仍是全國最主要的采伐基地，1995年木材產(chǎn)量占全國38.4%。農(nóng)業(yè)上從農(nóng)林區(qū)、農(nóng)耕區(qū)、 半農(nóng)半牧區(qū)過渡到純牧區(qū)。水熱條件的縱橫交叉，形成東北區(qū)農(nóng)業(yè)體系和農(nóng)業(yè)地域分異的基本格局，是綜合性大農(nóng)業(yè)基地的自然基礎(chǔ)。
東北區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，主要礦種比較齊全。主要金屬礦產(chǎn)有鐵、錳、銅、鉬、鉛、鋅、金以及稀有元素等，非金屬礦產(chǎn)有煤、石油、油頁巖、石墨、菱鎂礦、白云石、滑石、石棉等。這些資源在全國有重要的地位。分布在鞍山、本溪一帶的鐵礦，儲(chǔ)量約占全國的1/4，目前仍是全國最大的探明礦區(qū)之一
在如此廣闊無垠的大山區(qū)，必須要做好森林防火預(yù)警監(jiān)控，邊遠(yuǎn)的山區(qū)也給設(shè)備的選用，及適用性造成了很大的困擾。
應(yīng)東北林業(yè)局的要求，我司：深圳市紅光達(dá)科技有限公司，特為此研發(fā)生產(chǎn)了一款超遠(yuǎn)距離森林防火監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。
系統(tǒng)應(yīng)用：
一、前端監(jiān)控設(shè)備：主要由重載云臺(tái)、長焦透霧鏡頭、紅外熱成像組成。
1.熱成像超溫檢測系統(tǒng)
在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由隱火引發(fā)，這是毀滅性火災(zāi)的根源，而用現(xiàn)有的普通檢測方法，很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而應(yīng)用紅外熱成像儀可以快速有效地發(fā)現(xiàn)這些隱火，并且可以準(zhǔn)確判定火災(zāi)的地點(diǎn)和范圍。
自然界中任何溫度高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波，物體表面的溫度越高，紅外輻射能量就越多，因此可以利用紅外輻射測量物體表面的熱狀態(tài)。
熱像儀工作在8-14μm，屬于遠(yuǎn)紅外波段，正常森林的輻射波長范圍為8.5-12.2μm，在熱成像儀8-14μm的探測范圍之內(nèi)。目標(biāo)溫度越高，從熱成像探測器組件輸出的數(shù)字信號(hào)值越大,即數(shù)字圖像的灰度值越大，根據(jù)此特點(diǎn)，超溫檢測工作過程如下：圖像采集模塊將探測器輸出的高精度圖像數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存，圖像處理模塊運(yùn)行超溫檢測算法，首先根據(jù)目標(biāo)和背景的對(duì)比度計(jì)算出原始閾值，再結(jié)合用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度等級(jí)，計(jì)算出二值化閾值，將圖像二值化后進(jìn)行連通域檢測，計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域面積和坐標(biāo)，在畫面上標(biāo)識(shí)出超溫區(qū)域并通過串口發(fā)出報(bào)警信息。
由于探測器接收到的紅外輻射能量受監(jiān)控距離和工作環(huán)境的影響，被檢測目標(biāo)的溫度范圍也各不相同，所以為了達(dá)到理想的報(bào)警效果，可以根據(jù)用戶的具體使用環(huán)境設(shè)定被監(jiān)控目標(biāo)的溫度等級(jí)，即目標(biāo)與背景的溫度差別等級(jí)。
2.可見光圖像檢測系統(tǒng)
由于紅外熱成像儀成像清晰度差，可能存在一定程度上的誤報(bào)，因此系統(tǒng)又引入可見光圖像檢測，通過檢測火焰的靜態(tài)特征(顏色)和形態(tài)特征(閃爍性)兩個(gè)特征進(jìn)行檢測。先利用靜態(tài)特征從視頻圖像中提取出與火焰顏色相似的區(qū)域，再利用形態(tài)特征對(duì)上面提取出來的區(qū)域進(jìn)行檢測，通過視頻圖像分析算法，檢測出火焰產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警信號(hào)。可見光攝像機(jī)模擬視頻信號(hào)接入到圖像檢測模塊，通過圖像采集單元的視頻解碼電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后，被基于DSP的圖像處理單元處理，根據(jù)火災(zāi)火焰的圖像特性，探測出畫面中出現(xiàn)的火焰，加入火焰識(shí)別標(biāo)記后，再通過視頻編碼電路轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)輸出。由于監(jiān)測場景不同，火焰所呈現(xiàn)的顏色、狀態(tài)也會(huì)不同。因此，在監(jiān)測時(shí)，可以根據(jù)環(huán)境要求，調(diào)整檢測模塊的工作狀態(tài)，通過設(shè)置相應(yīng)參數(shù)閾值，如顏色靈敏度、動(dòng)態(tài)靈敏度等，使檢測模塊可以更準(zhǔn)確及時(shí)地識(shí)別出火焰。
3.云臺(tái)精確定位系統(tǒng)
由于采用自由掃描路徑快速分析技術(shù)，對(duì)云臺(tái)運(yùn)動(dòng)精度要求相當(dāng)高。云臺(tái)精確定位系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)變速功能，步長精確，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)與熱成像儀的水平和俯仰動(dòng)作，配有高精度編碼器，使精度指標(biāo)達(dá)到算法所需要的要求。其主要功能有：對(duì)云臺(tái)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制、熱成像儀的變倍聚焦控制、熱成像儀檢測參數(shù)設(shè)置、可見光攝像機(jī)鏡頭控制、可見光檢測參數(shù)設(shè)置、接收監(jiān)控中心的控制命令、將報(bào)警信號(hào)/角度信息等傳回監(jiān)控中心等。
二、無線傳輸設(shè)備
無線數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用無線傳輸設(shè)備（包括無線網(wǎng)橋和擴(kuò)頻微波設(shè)備），即利用一對(duì)無線傳輸設(shè)備，將兩個(gè)分離的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并通過無線傳輸設(shè)備進(jìn)行數(shù)字信號(hào)傳輸，完全能夠保證采用H.263/ MPEG-1/2/4等格式的數(shù)字視頻流穩(wěn)定可靠地進(jìn)行傳輸，達(dá)到無線視頻監(jiān)控的目的。
無線網(wǎng)橋采用IEEE802.11b/g/a的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品支持11、54Mbps及更高的網(wǎng)絡(luò)帶寬，適應(yīng)于短距離無線傳輸（距離在30公里內(nèi)），帶寬隨傳輸距離的增加而減少
森林防火遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)，由林區(qū)監(jiān)控中心、無線傳輸系統(tǒng)，以及前端監(jiān)控點(diǎn)構(gòu)成。前端監(jiān)控點(diǎn)，一般設(shè)置在林區(qū)各消防隙望塔制高點(diǎn)上，包括紅外低照度全天候攝像機(jī)、云臺(tái)控制系統(tǒng)、視頻服務(wù)器;各監(jiān)控點(diǎn)通過無線傳輸系統(tǒng)，將圖像傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，無線網(wǎng)絡(luò)基站由無線網(wǎng)橋和天饋系統(tǒng)構(gòu)成;監(jiān)控中心通過無線監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以獲得全面的、清晰的、可錄制并回放的多畫面現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像，而且還可以對(duì)前端攝像機(jī)焦距和云臺(tái)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行操作和控制，通過云臺(tái)的實(shí)時(shí)角度數(shù)據(jù)回傳，結(jié)合GIS 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的精確定位，滿足當(dāng)前森林防火的各種要求。
通過遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)，森林防火管理中心能實(shí)時(shí)監(jiān)控林區(qū)火情實(shí)況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，起到預(yù)防火災(zāi)的目的;火災(zāi)發(fā)生時(shí)，該系統(tǒng)能將現(xiàn)場圖像實(shí)時(shí)傳回指揮中心，為指揮中心的遠(yuǎn)程指揮調(diào)度提供有力的保障，最大限度地減小火災(zāi)造成的損失;該系統(tǒng)能真實(shí)記錄火情發(fā)生、發(fā)展和消滅的整個(gè)過程，為火情的預(yù)防、治理提供真實(shí)有效的歷史資料。
此項(xiàng)目已成功驗(yàn)收！
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