一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法与流程

本发明属于森林火灾监控设备，具体的说是一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法。

背景技术：

1、森林火灾是林业最可怕的灾害，它会给森林带来最有害，最具有毁灭性的后果，对于森林火灾的监控方法，传统的森林火灾监控方法存在监控延迟、监控盲区以及数据传输不及时等问题，限制了火灾监控和应急响应的效果。

2、随着科技的进步与发展，红外成像技术的日益成熟，在森林防火技术领域中，随着搭配多光谱红外成像设备的监控卫星的应用，致使森林防火监控技术越发先进，在采用监控卫星对全国森林进行防火监控时，随着监控卫星在姿态控制、轨道控制程序的调控下进行周期性运动时，不断切换对全国森林的监控范围，据报告可知，在全国森林监控时，每间隔半小时，即可对全国森林进行一次红外成像检测，因此使得森林火灾的提前率大幅度提升，在森林火灾的预防工作中做出了巨大的贡献，由于单颗监控卫星的监控范围有限，因此为了缩短监控周期，通常情况下需要发射多颗监控卫星，通过多颗监控卫星的协同作用，缩短火灾监控周期，进而提高森林火灾的提前发现率，即便如此，森林火灾的提前发现率仍旧不够理想，且由于卫星监控时存在一定的检测精度，因此在森林火灾监控中，仍需要借助瞭望塔、地面防火监控设备的配合，特别是在易发生火灾的地区、或历史上发生火灾次数较多的地区，地面监控设备的安装配合卫星监控，能够有效的提高森林火灾的提前发现率。

3、在采用地面监控设备搭配红外卫星对森林区域进行火灾监控时，多采用卫星搭配地面监控装置，共同对森林进行监控，然而在实际应用时发现，在卫星监控时，对微型、小型着火点监控精准度不足，而地面上分布的监控设备，则因为森林环境的影响，其无线信号传输受影响较大，因此致使森林火灾被发现的及时性较差，通常在发现后，已经完成了初步蔓延，鉴于此，本发明提出了一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法，用于解决上述技术问题。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决上述技术问题，本发明提出了一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置，包括卫星监控系统、地面监控系统和地面处理站，所述卫星监控系统与地面监控系统均与地面处理站数据连接；

3、所述卫星监控系统包括监控单元、数据通信单元和数据处理单元；

4、所述监控单元由搭载有多光谱红外成像设备的卫星组成，所述监控单元用于获取火点的热辐射信息；

5、所述数据通信单元用于实现卫星与地面处理站之间的数据传输；

6、所述数据处理单元用于对财局的火灾监控数据进行处理与分析；

7、所述地面监控系统包括红外监控单元、多途通信单元和监测柱，所述红外监控单元和多途通信单元均安装在监测柱上；

8、所述红外监控单元由红外监控摄像头和分析组件组成，所述红外监控摄像头用于对监测柱周围环境进行红外成像监控，所述分析组件为预先设置的程序，用于对红外成像进行分析，并转化为对应的温度，当红外成像对应的温度超出预设的阈值后，输出警报信号；

9、所述多途通信单元包括无线通信组件和色彩通信组件，所述无线通信组件在预设的程序的控制下，用于接受分析组件输出的警报信号，并通过无线通信技术箱地面处理站发送，所述色彩通信组件与无线通信组件关联启动，通过输出彩色烟雾，向卫星监控系统输送警报信号；

10、所述色彩通信组件包括烟雾罐和电子引燃器，所述烟雾罐中填充有彩色烟雾剂，所述电子引燃器安装在烟雾罐内部，所述电子引燃器用于引燃彩色烟雾剂；

11、所述监测柱安装在地面上，所述监测柱包括底座、柱体和光伏供电组件，所述底座固定安装在地面上，所述柱体安装在底座上，所述红外监控摄像头安装在柱体顶端；所述光伏供电组件至少包括光伏板和蓄电池，所述光伏板安装在柱体顶端，且光伏板位于红外监控摄像头上方，所述蓄电池安装在柱体内部，所述光伏板、蓄电池和红外监控单元、多途通信单元电连接。

12、优选的，所述监测柱还包括引导组件，所述引导组件安装在柱体上，所述引导组件用于对烟雾罐输出的彩色烟雾进行导向，所述引导组件包括连接盖，所述连接盖与烟雾罐顶端螺纹连接，所述连接盖远离烟雾罐一端固定安装有引流管，所述引流管向上延伸至柱体顶端。

13、优选的，所述引导组件还包括信号球，所述柱体顶端开设有收纳槽，所述收纳槽内安装有信号球，所述信号球采用耐老化弹性橡胶材料制成，所述信号球上固定安装有挡板，所述挡板与收纳槽开口相匹配，初始状态下所述信号球体积小、挡板将收纳槽开口封堵；

14、充气罐，所述柱体上安装有充气罐，所述充气罐内填充有氦气，所述信号球通过气管、电磁阀与充气罐输出端固定连接。

15、优选的，所述引流管延伸至收纳槽内，所述引流管顶端与信号球固定连接，所述引流管顶端固定安装有多头喷管，所述多头喷管与引流管导通连接，所述多头喷管用于引导彩色烟雾围绕信号球为中心进行扩散。

16、优选的，所述柱体内开设有存储腔，所述存储腔一侧开口设计，所述柱体外铰接安装有密封板，所述密封板朝向存储腔一侧固定安装有弹性层，所述密封板用于对存储腔开口进行密封，所述烟雾罐安装于存储腔中，所述存储腔内还填充有灭火弹和干燥剂。

17、优选的，所述存储腔内滑动安装有对称设计的两个升降板，所述烟雾罐与两个升降板均固定连接，所述灭火弹放置于两个升降板之间，所述存储腔顶端开设有出口，所述柱体外固定安装有引导板，所述引导板均倾斜安装，用于引导灭火弹运动路径。

18、优选的，所述存储腔内固定安装有插杆，所述灭火弹通过拉环套设在插杆上，所述插杆顶端弯曲，并通过出口延伸至外界，所述插杆位于柱体外部一端固定安装有钢丝绳，所述钢丝绳向远离柱体的方向延伸并对其进行固定，所述密封板对应插杆开设有适配槽。

19、优选的，所述适配槽内填充有密封垫，所述适配槽通过密封垫与插杆滑动密封连接。

20、优选的，所述插杆与钢丝绳均复数设计，且插杆与钢丝绳以柱体为中心呈圆环形排列。

21、一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控方法，该方法包括以下步骤：

22、s1：发射和部署安装有多光谱红外成像装置的监控卫星，通过预先设置的数据通信单元与地面接收站实时通信；

23、s2：按照预先规划的分布图，在森林重点防火区域呈分布式搭建地面监控系统：

24、s3：卫星监控系统周期性对森林区域进行大范围红外成像监控，地面监控系统对小范围的森林区域进行红外成像监控；

25、s4：当监控区域产生着火点后，地面监控系统中的多途通信单元分别以无线网络和彩色烟雾示警的方式传递警示信息，最终将警示信息传递至地面接收站，地面处理站派出灭火人员；

26、s5：当地面监控系统检测到着火点后，通过信号球的上升带动灭火弹上升，灭火弹最终通过引导板、钢丝绳的导向下，以柱体为中心，向外界分散，当灭火弹接触到火焰时，灭火弹引爆，对火灾起到抑制作用，为灭火人员争取时间。

27、本发明的有益效果如下：

28、1.本发明所述的一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法，通过设置卫星监控系统和地面监控系统，利用两者进行搭配，实现大范围实时监控和小范围精准监控进行结合，增强着火点发现的及时性，同时地面监控系统中设置无线通信组件和色彩通信组件，有效的降低地理位置对通信及时性的影响，致使地面处理站的工作人员能够及时的接收到警示信息，为火灾防、控提供便利。

29、2.本发明所述的一种基于多光谱红外成像的森林火灾监控装置及方法，通过在卫星监控系统监控过程中，漂浮的信号球通过其色彩以及其表面设置的标识向卫星监控系统传递警示信息，并经由卫星监控系统转发至地面处理站中，配合彩色烟雾的喷发，进一步确保警示信息能够被识别与发送，提高火灾信息的传递准确性。