CN204719913U - 风光互补森林防火监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了风光互补森林防火监控系统，其包括监控管理中心单元、前端视频信息采集单元、信号传输单元、辅助单元、烟火识别报警单元以及地理信息单元；前端视频信息采集单元采集视频信息，通过信号传输单元传输到监控管理中心单元；监控管理中心单元控制烟火识别报警单元分析识别视频信息，控制地理信息单元分析火灾地理位置；辅助单元包括供电模块，该供电模块设有发电端、蓄电池组以及电流输出端，发电端与电流输出端通过蓄电池组连接，电流输出端的输出接口与监控管理中心单元连接。本实用新型的优点：解决了在森林布线困难的问题，节约高山地区铺设电力线路的资金成本；风光互补发电，操作简单、经济又节能环保，保证系统供电量足。

Description

风光互补森林防火监控系统

技术领域

本实用新型涉及森林防火技术领域，尤其是涉及风光互补森林防火监控系统。

背景技术

森林火灾是世界性的林业重要灾害之一，随着国家经济的发展和信息技术的飞速发展 ，森林防火从人防到技防。据国家林业局统计中国现在每年平均发生森林火灾约1万多次，烧毁森林几十万至上百万公顷，约占全国森林面积的5～8%。林火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内可造成巨大损失的特点，因此迅速发现和扑灭林火，就成为了森林防火的重中之重。然而中国造林事业的不断发展，防火工作成为首要任务，森林防火必须贯彻“预防为主，积极扑救”的方针，真正做到早发现，早解决。

随着科技的进步，我国的防火系统从人力监控系统逐渐发展成为网络视频监控和智能监控，这种发展趋势加强了对森林的监控力度。但是现阶段的智能监控系统仍不是很成熟，存在着漏报和误报现象，图像数据分析困难，工作量大等问题，导致不能及时判断；在无电力地区无法建立森林防火系统，无法涵盖整个重点监控的地区。

实用新型内容

针对上述森林防火系统存在图像分析不到位，监控中心工作量大，使用范围不够广泛等问题，本实用新型提供了风光互补森林防火监控系统，其目的在于通过在森林防火监控系统中设置供电模块为系统供电，充分利用太阳能和风能等自然能源，实现在无电力区建立森林防火系统，减少在森林上布线。

为了实现上述目的，本实用新型提供了风光互补森林防火监控系统，其包括：监控管理中心单元、前端视频信息采集单元、信号传输单元、辅助单元、烟火识别报警单元以及地理信息单元。

所述前端视频信息采集单元采集视频信息，通过信号传输单元传输到监控管理中心单元；所述监控管理中心单元控制烟火识别报警单元分析识别视频信息，烟火识别报警单元分析识别视频信息后将信号反馈监控管理中心单元；监控管理中心单元控制地理信息单元分析火灾地理位置，地理信息单元分析火灾地理位置后将信息反馈监控管理中心单元。

所述辅助单元包括为风光互补森林防火监控系统供电的供电模块，该供电模块设有发电端、蓄电池组以及电流输出端，发电端与电流输出端通过蓄电池组连接，电流输出端的输出接口与监控管理中心单元连接。

所述发电端包括用于发电的光伏组件和风机，用于控制光伏电阻对蓄电池组充电的光伏控制器，用于控制风机对蓄电池组充电的风机控制器。

作为优选地，所述烟火识别报警单元包括可见光烟火识别报警和热成像相对温差热点探测报警。

作为优选地，所述电流输出端的输出接口包括直流负载输出接口和交流负载输出接口，交流负载输出接口与蓄电池组之间设有逆变器，该逆变器位于电流输出端，通过该逆变器将蓄电池组输出的直流负载转变成交流负载。

作为优选地，所述辅助单元还包括防雷模块；所述防雷模块包括用于保护外部设备的外部防雷设备和用于保护内部设备的内部防雷设备。

作为优选地，所述辅助单元还包括防盗模块，防盗模块设有红外线探测器、门磁以及防盗摄像机探测。

采用本实用新型产生的有益效果：

1、本实用新型公开的风光互补森林防火监控系统设有供电模块对系统进行充电，该充电模块通过设置光伏组件和风机，利用太阳能和风能互补发电；通过设置光伏控制器和风机控制器与蓄电池组连接，控制光伏组件和风机所发的电流进行储蓄，系统无电供应时利用蓄电池组供电工作。风光互补发电既不会破会森林的生态环境，又能有效解决了在森林布线困难的问题，节约高山地区铺设电力线路的资金成本，减少了大量的人力物力。采用风光互补发电，操作简单、经济又节能环保，而且使用寿命长、性能稳定、维护费用较低。

2、本实用新型的烟火识别报警单元包括可见光烟火识别报警和热成像相对温差热点探测报警；可见光烟火识别报警应用图像分割和识别技术，自动区分并标记出森林区域和天际线；热成像相对温差热点探测报警应用双光谱火情分析功能；这两种报警方式结合，不仅能降低火情虚警率，还可以观测山背、山沟等难于观测的地方的火情。

附图说明

图1为本实用新型风光互补森林防火监控系统的结构示意图。

图2为本实用新型风光互补森林防火监控系统供电模块的结构示意图。

图3为本实用新型风光互补森林防火监控系统防盗模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1至图3所示，本实用新型公开风光互补森林防火监控系统，其包括监控管理中心单元1、前端视频信息采集单元2、信号传输单元3、辅助单元4、烟火识别报警单元5以及地理信息单元6。监控管理中心分别与信号传输单元3、辅助单元4、烟火识别报警单元5以及地理信息单元6连接，前端视频信息采集单元2通过信号传输单元3连接到监控管理中心上。

前端视频信息采集单元2安装在森林的各个位置，用于采集视频信息。前端视频信息采集单元2所采用的前端摄像机系统为高清双透雾和红外热成像一体化云台定位摄像系统或高清双透雾一体化云台定位摄像系统，即前端摄像机为双光谱摄像机或可见光监控摄像机。前端摄像机上设有红外热成像仪、高清透雾长焦摄像仪、内嵌火情识别模块和数字云台，该前端摄像机采用野外防腐型防护罩保护。本优选实施例中的前端视频信息采集单元2可以双波段监测，测温型热像仪全天探测，远距离时仍可精准识别火情；内嵌火情识别模块，抛弃单靠热像视频分析的方法，对无损测温数据合理运算；高清200万像素彩色摄像机，长焦透雾，可监视画面中的细小物体、高速一体化结构，操作灵活，体积小，抗风能力和防腐蚀能力强，易安装维护；火警数据、白光图像和热图像通过网口输出，支持主流图像编码格式、具有PTZ数据回传功能，协议兼容主流管理软件平台。前端视频信息采集单元2采集的视频信息通过信号传输单元3传输到监控管理中心单元1。

信号传输单元3为监控点的传输线，本实用新型共设有14个前端视频信息采集单元2，各前端视频信息采集单元2离监控管理中心单元1的直线传输距离太远，且各前端视频信息采集单元2与监控管理中心单元1之间有阻挡，不能通视，需进行多次中继传输。在不同位置的前端视频信息采集单元2作为中转站，距离监控管理中心单元1最近的前端视频信息采集单元2作为中继站，各个前端视频信息采集单元2通过中转站的汇集后传输到中继站，最终传输到监控管理中心单元1。本优选实施例中的信号传输单元3为无线传输单元，采用型号为BNET-8500A的森林防火专用远距离高带宽的微波传输设备，该微波传输设备具有高性能、高带宽、高性价比、室外远距离高宽带数字无线传输产品。

监控管理中心单元1为风光互补森林防火监控系统的主控单元。监视前端视频信息采集单元2的视频采集情况，控制烟火识别报警单元5分析识别视频信息和地理信息单元6分析火灾地理位置。监控管理中心单元1主要有显示、存储、回放设备，以及监控中心管理软件平台；监控管理中心单元1作为整个森林防火系统的指挥中枢，监控中心管理软件平台有几个主要功能：负责将采集回传的视频在消防专网内转发、实时录像存储、用户权限管理、设备管理等。

烟火识别报警单元5采用数字图像处理、模式识别算法和技术对视频数据流进行分析，在森林背景下，提取烟火目标有效图像特征，自动识别烟火情况。烟火识别报警单元5包括可见光烟火识别报警和热成像相对温差热点探测报警。

可见光烟火识别报警包括应用界面模块、烟火图像自动识别模块、云台控制模块以及地理信息单元6接口模块；应用界面模块设有视屏显示窗口，云台信息显示、云台和镜头控制面板，烟火位置显示，报警信号发出及自动/人监测切换等；烟火图像自动识别模块主要用于图像处理、烟火目标自动识别计算以及报警信息处理；云台控制模块与前端视频信息采集单元2的数字云台连接，云台控制模块自动或人工控制云台运动状态（转动速度、停止及俯仰角），在自动监测状态下，云台和镜头由云台控制模块的程序自动控制，当烟火图像自动识别模块识别出烟火目标时， 使云台自动停在相应的位置和角度，并读取当前云台状态数据；地理信息单元6接口模块为输出接口，用于输出精确定位地理信息单元6的参数。

热成像相对温差热点探测报警是智能分析然间配合前端摄像机使用的一种方式，辅助红外线分析软件观测山背/山沟火情，同时实现了周边林业资源观测、病虫害观测与其他的观测功能。独特的森林火灾热成像分析算法，最远能监测5公里处1米*2米木质火源，从8公里处能侦测到3米*3米火源。单终端最大覆盖面积超过80 平方千米；能去除车辆等转瞬即逝的热源和日间太阳照在山体没有植披的石层和土层导致的高温干扰。高火情识别率，低误报率；系统能侦测5公里处4平方米木质火源，8公里处9平方米木质火源。

地理信息单元6以电子地图为基础,实现地图基本操作功能,通过各类空间操作和分析方法,采用三维电子沙盘功能查看山形地势,实现对森林火灾的分析预报,森林防火工作的动态管理，为防火提供直观的规划和决策支持。地理信息单元6包括森林防火信息管理模块、森林防火监控模块、森林防火决策与指挥信息模块以及GIS指挥决策模块。

为了能使本实用新型在野外恶劣的环境下稳定的工作，需要为设备提供充分的防护措施，即辅助单元4，该辅助单元4包括供电模块、防雷模块以及防盗模块。

供电模块为风光互补森林防火监控系统供电，该供电模块设有发电端41、蓄电池组42以及电流输出端43，发电端41与电流输出端43通过蓄电池组42连接，电流输出端43的输出接口与监控管理中心单元1连接；电流输出端43的输出端包括直流负载输出接口431和交流负载输出接口432，交流负载输出接口432与蓄电池组42之间设有逆变器433，该逆变器433位于电流输出端43，通过该逆变器433将蓄电池组42输出的直流负载转变成交流负载；蓄电池组42直接输出直流负载，若要求输出交流负载，则通过逆变器433将电流转换成交流负载。发电端41包括用于发电的光伏组件411和风机412，用于控制光伏电阻对蓄电池组42充电的光伏控制器413，用于控制风机412对蓄电池组42充电的风机控制器414。风机412和光伏组件411发出的电通过风机控制器414和光伏控制器413的PMMT跟踪对蓄电池充电，蓄电池充满后进入间歇性浮充，断开光伏组件411和风机412供电，当设备用电时自动进入充电状态。热带气旋（台风），风机412过速和发电机电压过高时控制器自动发出制动指令，实行自动刹车,使风机412平稳减速。

防雷模块包括用于保护外部设备的外部防雷设备和用于保护内部设备的内部防雷设备。外部防雷设备是对于野外的森林防火监测基站进行防雷保护，为了确保建筑物本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线等，泄放入大地；内部的防雷设备是为保护设备内部的设备安全而设置的，通过在需要保护设备的前端安装电源防雷器和信号防雷器等，使设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体，将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄放入地，确保后接设备的安全。

防盗模块是为了防止野外基站设备人为破坏而设置的。防盗模块包括红外线探测器44、门磁45以及防盗摄像机探测46，当有物体入侵，或者设备箱被非法打开，室外红外线探测器44或门磁45将会探测到，并向监控管理中心发送报警信息；同时，联动防盗摄像机进行录像；监控管理中心的工作人员接到报警提示后，可调取防盗摄像机的实时图像；如果确认警情，可通过对讲系统，在监控管理中心向指定基站通过无线广播47发出广播，对破坏行为进行喝止，以保证野外基站设备的安全。

本实用新风光互补森林防火监控系统主要工作流程：前端视频信息采集单元2采集的视频通过信号传输单元3传输到监控管理中心单元1；监控管理中心单元1将视频传输到烟火识别报警单元5；烟火识别报警单元5对视频进行分析识别，并将分析识别结果发送到监控管理中心单元1，同时若扑捉到林火信息，则自动发出警报；监控管理中心单元1控制地理信息单元6分析失火具体地理位置；利用前端视频信息采集单元2中的数字云台，在地理信息单元6里将每一个监控点进行地址编码，同时将每一个监控点的坐标直接落实在电子地图上，这样地理信息单元6一旦接收到特定编码的数字云台回传的位置数据，通过建立特定的位置转换数学模型，实现定位功能，同时系统具备实现人工定位功能；地理信息单元6提供最近扑火队前往火情点最短路径以及通往现场的主要道路和通行能力,提供防火隔离带的位置及赶赴火场的时间等重要信息，系统配置设备网络管理系统，实现对各类设备的综合网络管理，完全数字化传输模式，方便与其他防火中心及其他森林防火管理相关部门连接。

Claims (5)

1.风光互补森林防火监控系统，其特征在于包括：监控管理中心单元（1）、前端视频信息采集单元（2）、信号传输单元（3）、辅助单元（4）、烟火识别报警单元（5）以及地理信息单元（6）；

所述前端视频信息采集单元（2）采集视频信息，通过信号传输单元（3）传输到监控管理中心单元（1）；所述监控管理中心单元（1）控制烟火识别报警单元（5）分析识别视频信息，烟火识别报警单元（5）分析识别视频信息后将信号反馈监控管理中心单元（1）；监控管理中心单元（1）控制地理信息单元（6）分析火灾地理位置，地理信息单元（6）分析火灾地理位置后将信息反馈监控管理中心单元（1）；

所述辅助单元（4）包括为风光互补森林防火监控系统供电的供电模块，该供电模块设有发电端（41）、蓄电池组（42）以及电流输出端（43），发电端（41）与电流输出端（43）通过蓄电池组（42）连接，电流输出端（43）的输出接口与监控管理中心单元（1）连接；

所述发电端（41）包括用于发电的光伏组件（411）和风机（412），用于控制光伏电阻对蓄电池组（42）充电的光伏控制器（413），用于控制风机（412）对蓄电池组（42）充电的风机控制器（414）。

2.根据权利要求1 所述的风光互补森林防火监控系统，其特征在于：所述烟火识别报警单元（5）包括可见光烟火识别报警和热成像相对温差热点探测报警。

3.根据权利要求1 所述的风光互补森林防火监控系统，其特征在于：所述电流输出端（43）的输出接口包括直流负载输出接口（431）和交流负载输出接口（432），交流负载输出接口（432）与蓄电池组（42）之间设有逆变器（433），该逆变器（433）位于电流输出端（43），通过该逆变器（433）将蓄电池组（42）输出的直流负载转变成交流负载。

4.根据权利要求1 所述的风光互补森林防火监控系统，其特征在于：所述辅助单元（4）还包括防雷模块；所述防雷模块包括用于保护外部设备的外部防雷设备和用于保护内部设备的内部防雷设备。

5.根据权利要求1 所述的风光互补森林防火监控系统，其特征在于：所述辅助单元（4）还包括防盗模块，防盗模块设有红外线探测器（44）、门磁（45）以及防盗摄像机探测（46）。