CN102928083A - 森林防火用红外测温仪及其测温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种森林防火用红外测温仪，包括底座，云台，可见光镜头安装筒和红外镜头安装筒，其中，红外镜头安装筒内设置有红外镜头和热成像摄像机，热成像摄像机上进一步设置有红外测温模块，红外镜头安装筒的侧面进一步设置有激光测距仪和测距仪安装筒，测距仪安装筒与红外镜头安装筒之间固定连接。红外镜头与所述热成像摄像机之间螺纹连接，云台内设置有数据分析及处理模块，激光测距仪内设置有激光测距模块；红外测温模块，激光测距模块与数据分析及处理模块之间电连接。激光测距模块包括激光发射器和接收器。本发明结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情。

Description

森林防火用红外测温仪及其测温方法

技术领域：

本发明涉及森林防火用器械技术领域，特别涉及一种森林防火用红外测温仪及其测温方法。

背景技术：

森林火灾是森林最危险的敌人，也是林业最可怕的灾害，它会给森林带来毁灭性的后果。森林火灾不只是烧毁成片的森林，伤害林内的动物，而且还降低森林的更新能力，引起土壤的贫瘠和破坏森林涵养水源的作用，甚而导致生态环境失去平衡。尽管当今世界的科学在日新月异地向前发展，但是，人类在制服森林火灾上，却依然尚未取得长足的进展；于是森林火灾预防和发现比扑灭更具现实意义。

森林火灾传统的监控方法：如地面巡护，主要任务是宣传群众，控制人为火源，深入了望台观测的死角进行巡逻。对来往人员及车辆，野外生产和生活用火进行检查和监督。存在的不足是巡护面积小、视野狭窄、确定着火位置时，常因地形地势崎岖、森林茂密而出现较大误差；在交通不便、人烟稀少的偏远山区，无法进行地面巡护，需用各种交通工具费用及人员工资费用，只能用视频监测方法来弥补。

再如，了望台监测，是通过了望台来观测林火的发生，确定火灾发生的地点，报告火情，它的优点是覆盖面较大、效果较好。存在的不足：是无生活条件的偏远林区不能设了望台；它的观察效果受地形地势的限制，覆盖面小，有死角和空白，观察不到，对烟雾浓重的较大面积的火场、余火及地下火无法观察；雷电天气无法上塔观察；了望是一种依靠了望员的经验来观测的方法，准确率低，误差大。另外了望员人身安全受雷电、野生动物、森林脑炎等的威胁。

又如航空巡护：是利用巡护飞机进行林火的探测。它的优点是巡护视野宽、机动性大、速度快同时对火场周围及火势发展能做到全面观察，可及时采取有效措施。但也存在着不足：夜间、大风天气、阴天能见度较低时难以起飞，同时巡视受航线、时间的限制，而且观察范围小，只能一天一次对某一林区进行观察，如错过观察时机，当日的森林火灾也观察不到，容易酿成大灾，飞行费用成本高，租用飞机费用昂贵，飞行费用严重不足。

另外，比较高级的如卫星遥感，利用极轨气象卫星、陆地资源卫星、地球静止卫星、低轨卫星探测林火。能够发现热点，监测火场蔓延的情况、及时提供火场信息，用遥感手段制作森林火险预报，用卫星数字资料估算过火面积。它探测范围广、搜集数据快、能得到连续性资料，反映火的动态变化，而且收集资料不受地形条件的影响，影像真切。存在的不足是准确率低，需要地面花费大量的人力、物力、财力进行核实，尤其是交通不便的地方，火情核实十分重要。当热点达到3个像素时，火已基本成灾。

为解决上述技术问题，申请人在此前申请了一种基于物联网技术森林防火用远红外探测一体机，专利申请号为201120311139.X。此专利技术对于起火点识别准确，但是，却无法检测燃点，因此，报警时此时已经发生火情，却无法做到在火情发生前预警，或者，红外成像发生误报现象。这就表示，传统的森林防火采用红外成像技术领域，红外成像不可靠，例如，在温度高于100度是，显示屏幕上显示出此区域的亮度高于其他区域，当温度高于150度时，亮度更高。但是显示器的色差为0-255，所以当亮度阶级少，而且人们肉眼无法在显示器上明显区分出亮度的阶级，所以，在发现亮度过高，疑似起火的区域，还需要人工核实。这是红外成像的弊端。

为解决红外成像的弊端，有提出红外测温的原理，通过红外机芯的感知频谱来捕捉，机芯传感器对3-5微米的红外波很敏感，因为温度越高，红外波的幅度越高。但是，距离的远近和环境因素的影响、衰减系数的变化，都对测温的结果存在巨大影响，现有技术中的一些远距离测温仪器，数据不准，误报现象仍时有发生。因此，迫切需要出现一种结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情的一种森林防火用红外测温仪及其测温方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情的森林防火用红外测温仪及其测温方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种森林防火用红外测温仪，包括底座，云台，可见光镜头安装筒和红外镜头安装筒，其中，所述红外镜头安装筒内设置有红外镜头和热成像摄像机，所述热成像摄像机上进一步设置有红外测温模块，所述红外镜头安装筒的侧面进一步设置有激光测距仪和测距仪安装筒，所述测距仪安装筒与所述红外镜头安装筒之间固定连接。

所述红外镜头与所述热成像摄像机之间螺纹连接，所述云台内设置有数据分析及处理模块，所述激光测距仪内设置有激光测距模块；所述红外测温模块，所述激光测距模块与所述数据分析及处理模块之间电连接。

所述激光测距模块包括激光发射器和接收器，所述激光测距仪固定安装在所述测距仪安装筒的内部，所述热成像摄像机固定安装在所述红外镜头安装筒的内部，所述红外镜头安装筒的底部设置有冷却风扇。

所述底座与所述云台的连接处设置有X向旋轴，所述底座与所述云台之间通过所述X向旋轴轴连接；所述云台的两侧设置有Y向旋轴，所述云台与所述可将光镜头安装筒、所述红外镜头安装筒之间通过所述Y向旋轴轴连接，所述X向旋轴能够带动云台在水平方向0-360度旋转，所述Y向旋轴能够带动可将光镜头安装筒、红外镜头安装筒在垂直方向-30～40度旋转。

所述可将光镜头安装筒内固定安装有可将光镜头，所述底座内设置有电源模块，电源模块与数据分析及处理模块之间电连接。

为更好的实现本发明目的，本发明又公开了一种红外测温仪的测温方法，其中，包括如下步骤：

A、测量距离的步骤：由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的时间计算待测点与激光测距仪之间的距离，为L，单位米；

B、测温模块得出待测点的温度数值，为t；

C、分析及处理模块根据天气情况给出待测点的衰减系数，衰减系数γ_气为：晴天1；阴霾天1.2；轻雾天1.3；浓雾天1.5；

D、根据A、B、C、三步中所得数据，数据分析及处理模块根据设定的经验公式得出待测点的实际温度，为T；所述经验公式为：

T＝t/1-0.15*γ_气*log₂₀₀₀L

E、根据所得温度，数据分析处理模块判断待测点是否接近燃点，接近燃点则报警，否则静默。

红外测温仪及其测温方法在防火领域的应用。

本发明的优点，结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情。具体为：

本发明解决了现有红外远距离测温不准确的问题，1，精确了待测点与测温器械的距离，2，根据天气，给出适合的衰减系数，并结合实际距离和测温模块测出的温度，得出实际待测点的温度。首先由激光测距仪测量出待测区域到激光测距仪的距离。然后由数据分析模块计算出该区域红外的衰减系数。然后红外测温模块根据探测器数据，得出该区域的温度值和相应的位置。根据经验公式计算得出实际温度。

其中T是实际温度，t是从测温模块读取的数值，L是激光测距数值，单位：米。

γ_气的经验参数如下：晴天1，阴霾天1.2，轻雾天1.3，浓雾天1.5

实际温度计算经验公式为：T＝t/1-0.15*γ_气*log₂₀₀₀L

附图说明：

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的红外镜头安装筒与激光测距仪的俯视示意图。

图3为本发明测温方法的流程图。

附图标识：

1、可将光镜头安装筒    2、云台           3、Y向旋轴

4、红外镜头            5、X向旋轴        6、底座

7、激光测距仪    8、测距仪安装筒    9、热成像摄像机

10、红外测温模块 11、冷却风扇       12、红外镜头安装筒

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明进行说明。

如图1-图3所示，图1为本发明的主视图。图2为本发明的红外镜头安装筒与激光测距仪的俯视示意图。图3为本发明测温方法的流程图。

本发明包括底座6，云台2，可见光镜头安装筒1和红外镜头安装筒12，其中，红外镜头安装筒12内设置有红外镜头4和热成像摄像机9，热成像摄像机9上进一步设置有红外测温模块10，红外镜头安装筒12的侧面进一步设置有激光测距仪7和测距仪安装筒8，测距仪安装筒8与红外镜头安装筒12之间固定连接。红外镜头4与热成像摄像机9之间螺纹连接，云台2内设置有数据分析及处理模块，激光测距仪7内设置有激光测距模块；红外测温模块10，激光测距模块与数据分析及处理模块之间电连接。激光测距模块包括激光发射器和接收器，激光测距仪7固定安装在测距仪安装筒8的内部，热成像摄像机9固定安装在红外镜头安装筒12的内部，红外镜头安装筒12的底部设置有冷却风扇11。底座6与云台2的连接处设置有X向旋轴5，底座6与云台2之间通过X向旋轴5轴连接；云台2的两侧设置有Y向旋轴3，云台2与可将光镜头安装筒1、红外镜头安装筒12之间通过Y向旋轴3轴连接，X向旋轴5能够带动云台2在水平方向0-360度旋转，Y向旋轴3能够带动可将光镜头安装筒1、红外镜头安装筒12在垂直方向-30～40度旋转。可将光镜头安装筒1内固定安装有可将光镜头，底座6内设置有电源模块，电源模块与数据分析及处理模块之间电连接。

本发明红外测温仪的测温方法，其中，包括如下步骤：

A、测量距离的步骤：由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的时间计算待测点与激光测距仪之间的距离，为L，单位米；

B、测温模块得出待测点的温度数值，为t；

C、分析及处理模块根据天气情况给出待测点的衰减系数，衰减系数γ_气为：晴天1；阴霾天1.2；轻雾天1.3；浓雾天1.5；

D、根据A、B、C、三步中所得数据，数据分析及处理模块根据设定的经验公式得出待测点的实际温度，为T；所述经验公式为：

T＝t/1-0.15*γ_气*log₂₀₀₀L

E、根据所得温度，数据分析处理模块判断待测点是否接近燃点，接近燃点则报警，否则静默。

红外测温仪及其测温方法在防火领域的应用。

本发明与背景技术中所述的远红外探测一体机效果比较如下

	温度监测	燃点报警	热成像	火警准确率
					背景技术	不能	不能	可以	92.7％
本发明	可以	可以	可以	98.6％

本发明结构简单，使用方便，测温准确，能够在温度到达燃点之前就报警，且准确率高，无需人工核实火情。本发明解决了现有红外远距离测温不准确的问题，1，精确了待测点与测温器械的距离，2，根据天气，给出适合的衰减系数，并结合实际距离和测温模块测出的温度，得出实际待测点的温度。首先由激光测距仪测量出待测区域到激光测距仪的距离。然后由数据分析模块计算出该区域红外的衰减系数。然后红外测温模块根据探测器数据，得出该区域的温度值和相应的位置。根据经验公式计算得出实际温度。

其中T是实际温度，t是从测温模块读取的数值，L是激光测距数值，单位：米。

γ_气的经验参数如下：晴天1，阴霾天1.2，轻雾天1.3，浓雾天1.5

实际温度计算经验公式为：T＝t/1-0.15*γ_气*log₂₀₀₀L。

Claims (7)

1.一种森林防火用红外测温仪，包括底座，云台，可见光镜头安装筒和红外镜头安装筒，其特征在于，所述红外镜头安装筒内设置有红外镜头和热成像摄像机，所述热成像摄像机上进一步设置有红外测温模块，所述红外镜头安装筒的侧面进一步设置有激光测距仪和测距仪安装筒，所述测距仪安装筒与所述红外镜头安装筒之间固定连接。

2.根据权利要求1所述森林防火用红外测温仪，其特征在于，所述红外镜头与所述热成像摄像机之间螺纹连接，所述云台内设置有数据分析及处理模块，所述激光测距仪内设置有激光测距模块；所述红外测温模块，所述激光测距模块与所述数据分析及处理模块之间电连接。

3.根据权利要求2所述森林防火用红外测温仪，其特征在于，所述激光测距模块包括激光发射器和接收器，所述激光测距仪固定安装在所述测距仪安装筒的内部，所述热成像摄像机固定安装在所述红外镜头安装筒的内部，所述红外镜头安装筒的底部设置有冷却风扇。

4.根据权利要求1-3任一所述森林防火用红外测温仪，其特征在于，所述底座与所述云台的连接处设置有X向旋轴，所述底座与所述云台之间通过所述X向旋轴轴连接；所述云台的两侧设置有Y向旋轴，所述云台与所述可将光镜头安装筒、所述红外镜头安装筒之间通过所述Y向旋轴轴连接，所述X向旋轴能够带动云台在水平方向0-360度旋转，所述Y向旋轴能够带动可将光镜头安装筒、红外镜头安装筒在垂直方向-30～40度旋转。

5.根据权利要求4所述森林防火用红外测温仪，其特征在于，所述可将光镜头安装筒内固定安装有可将光镜头，所述底座内设置有电源模块，电源模块与数据分析及处理模块之间电连接。

6.一种如权利要求1-5任一所述深林防火用红外测温仪的测温方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、测量距离的步骤：由激光测距仪测量待测点至激光测距仪的距离，激光发射器发射激光至待测点，接收器接受反馈信号，通过从发射到返回的时间计算待测点与激光测距仪之间的距离，为L，单位米；

B、测温模块得出待测点的温度数值，为t；

C、分析及处理模块根据天气情况给出待测点的衰减系数，衰减系数γ_气为：晴天1；阴霾天1.2；轻雾天1.3；浓雾天1.5；

D、根据A、B、C、三步中所得数据，数据分析及处理模块根据设定的经验公式得出待测点的实际温度，为T；所述经验公式为：

T＝t/1-0.15*γ_气*log₂₀₀₀L

E、根据所得温度，数据分析处理模块判断待测点是否接近燃点，接近燃点则报警，否则静默。

7.一种如权利要求1-6任一所述红外测温仪及其测温方法在防火领域的应用。

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