CN105427513A - 一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***，包括：红外热成像装置，用于通过红外热成像方式采集森林中的图像；视频服务器，用于对所述红外热成像装置采集到的图像进行压缩处理，并将处理后的图像通过网络发送到监控中心；监控中心，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现。本发明在监控中心即能实时监控林区火情实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的；火灾发生时，红外热成像装置能将现场图像实时传回监控中心，为监控中心的远程指挥调度提供有力的保障；与此同时真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为灾情的预防、治理提供第一手资料。

Description

一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***

技术领域

本发明涉及森林防火技术领域，具体地说，是一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***。

背景技术

在森林的保护工作中，防火是最重要的项目之一。传统的森林事故监测手段仍以人工巡视、群众报告、视频监控等手段为主，受主观因素影响较大，并且当事故发生时无法监控全局状况，信息来源渠道短缺或单一，不能满足快速应急处置的需求。

目前，在森林事故现场过程中，决策人员需要携带PDA设备、摄录设备、GPS导航设备、气体探测仪、计算机等设备到现场，这些设备分别承担事故现场过程中的信息登记、影像信息取证、现场导航、气体探测、应急处理等功能。但是，这几类设备之间无法自动实现有效的关联，通过这些设备也无法完成诸如现场应急知识支持、应急指挥决策等功能，致使现场人员无法准确、快速地完成森林现场事故应急工作，一定程度上降低了现场应急办公效率。森林事故环境应急设备现在均具有产品功能单一、难以协同的缺点，在日常的环境保护、环境突发事故监测以及应急过程中均只是能解决某个单一角度问题，无法完整满足环境监测和应急办公人员现场办公、现场应急业务需求。

另外，现有的监测技术均只能提供有限的参考信息，对于信息的确认，还需要决策人员携带设备到现场进一步监测确认，这就给决策人员的人身安全带来了极大的隐患。并且，对于大区域的森林，决策人员的工作量大，所需时间长，容易延误最佳处理时机，导致事故失控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***，可以迅速、准确地发现森林中的火情，为防火救火提供有用信息，且可同时对大面积区域实时监控，而无需决策人员到现场。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***，包括：

红外热成像装置，用于通过红外热成像方式采集森林中的图像；

视频服务器，用于对所述红外热成像装置采集到的图像进行压缩处理，并将处理后的图像通过网络发送到监控中心；

监控中心，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现。

进一步地，所述红外热成像装置包括：

监控前端，用于采集图像信号，并转换成数字信号；

处理器，用于接收所述监控前端采集并转换后的数字信号，对所述数字信号进行处理；

存储模块，与所述处理器连接，用于存储***、缓存或存储所述处理前的或处理后的图像数据；

***接口，与所述处理器连接，用于连接输入输出设备和网络。

进一步地，所述监控前端包括：

红外探测器，用于收集红外辐射并将其转换为模拟电压值进行输出；

A/D转换器，用于将所述红外探测器输出的模拟电压值转换为数字信号，并发送给所述处理器；

CPLD，用于驱动所述红外探测器，并负责所述红外探测器、A/D转换器与所述处理器之间的同步。

进一步地，所述存储模块包括：

同步动态随机存储器，用于提供可执行代码的运行空间和缓冲数据；

Flash存储器，用于固化参数和代码，并引导***的启动；

安全数字存储卡，用于存储采集到的有用图像及相关数据。

进一步地，所述红外热成像装置外侧设有防护罩。

进一步地，所述红外热成像装置上还设置有排风扇、加热器和雨刮器。

进一步地，所述红外热成像装置安装于可控云台上，所述云台通过网络与所述监控中心连接。

进一步地，所述网络为无线网络。

进一步地，所述无线网络中设有无线中继放大器。

进一步地，所述监控中心包括：

中心服务器，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现；

客户端，与所述中心服务器连接，用于提供中心服务器与用户之间的交互；

网络视频录像机，用于通过网络接收所述视频服务器发送来的图像数据的数字视频码流，并进行存储、管理；

数据备份服务器，用于存储备份所述图像数据。

通过本发明的大区域遥感森林防火视频红外监控***，在监控中心即能实时监控林区火情实况，及时发现火情，起到预防火灾的目的；火灾发生时，红外热成像装置能将现场图像实时传回监控中心，为监控中心的远程指挥调度提供有力的保障；与此同时真实记录火情发生、发展和消灭的整个过程，为灾情的预防、治理提供第一手资料。

附图说明

图1是本发明的针对大区域遥感森林防火视频红外监控***的整体架构图。

图2是本发明中红外热成像装置的模块架构图。

图3是本发明中通过网络传输视频的视频传输模型。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的针对大区域遥感森林防火视频红外监控***，包括：

红外热成像装置101，用于通过红外热成像方式采集森林中的图像；

DVS（DigitalVideoServer，视频服务器）102，是一种编码压缩、处理视频的网络传输设备，尤其适合在监控点比较分散的环境中，用于对所述红外热成像装置101采集到的图像进行压缩处理，并将处理后的图像通过网络103发送到监控中心106；通常情况下，DVS102拥有1-8个视频输入接口，用来连接红外热成像装置101信号输入，一个或两个网络接口，用来连接网络103。DVS102内置Web服务器、压缩芯片以及操作***，可实现视频的数字化、编码压缩及网络存储。另外还可以有报警输入输出接口、串行接口、音频接口等。

监控中心106，用于接收视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现。

如图2所示，本发明中的红外热成像装置101包括：

监控前端，用于采集图像信号，并转换成数字信号，能够顺利的采集目标物体辐射的红外线，捕捉物体温度变化产生的红外辐射变化；

DSP（DigitalSignalProcessor，数字号处理器），本发明中采用TMS320DM6437处理器芯片，用于接收所述监控前端采集并转换后的数字信号，对所述数字信号进行处理，***的数据处理任务由DSP处理器来完成，主要包括图像数据的采集、处理、显示，以及红外测温处理；

存储模块，与所述处理器连接，用于存储***、缓存或存储所述处理前的或处理后的图像数据；

***接口，与所述处理器连接，用于连接输入输出设备和网络。

另外，本实施例中的红外热成像装置还可以包括液晶显示屏，由DSP处理器将数字图像进行编码，生成PAL或NTSC制式的复合视频信号，由液晶显示屏显示。

其中，所述监控前端主要完成红外热图像的采集和数字化，具体包括：

红外探测器，用于收集红外辐射并将其转换为模拟电压值进行输出，完成图像的采集；

A/D转换器，用于将所述红外探测器输出的模拟电压值转换为数字信号，完成图像的数字化，然后发送给所述DSP处理器；

CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件），用于所述红外探测器的驱动、A/D转换器与所述处理器之间的同步。

其中，所述的***接口包括键盘接口、UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter，通用异步收发传输器）串口、USB及音频接口等，这些接口使成像仪的操作根据方便灵活。

其中，本实施例中，存储模块具体包括：

SDRAM（SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步动态随机存储器），用于提供可执行代码的运行空间和缓冲数据；图2所示实施例中采用的是128MbyteDDR2SDRAM，SDRAM作为片内存储器的扩展，主要用于：

1)DSP的可执行代码的运行空间；

2)缓冲输入图像数据；

3)用做VPFE处理或缩放图像数据的中间buffer（缓冲）；

4)用做OSD播放buffer；

5)用做图像处理过程中大量原始数据的中间buffer；

6)视频编解码过程中的中间数据buffer

Flash存储器，用于固化参数和代码，并引导***的启动；图2所示实施例中采用的是16Mbyte的NORFlash存储器；

安全数字存储卡（SD卡），用于存储采集到的有用图像及相关数据。

另外，本发明的红外热成像装置101还可以设置无线传输模块，以及电源、监控、复位等模块，以实现装置的正常运行或扩展功能。

优选地，所述红外热成像装置外侧设有防护罩。防护罩的主要功能是防尘和防破坏，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀红外热成像装置。红外热成像装置上还可以设置排风扇、加热器和雨刮器，可以更好的保护红外热成像装置。当天气较热时，排风扇自动工作；气温太冷时加热器自动工作；当防护罩上有雨水污物时，可以通过控制***启动雨刮器。

优选地，所述红外热成像装置安装于可控云台上，所述云台通过网络与所述监控中心连接。由此，监控中心不仅能获得清晰流畅的现场实时图像，还可以对前端红外热成像装置的焦距和云台运动进行操作和控制，满足对监控画面的各种要求。通常，在森林中的制高点建一个塔楼，再在上面安装红外热成像装置，利用云台控制红外热成像装置的转动角。云台能够带动红外热成像装置水平和垂直转动，可以利用云台完成红外热成像装置的开启和关闭以及指定速度的水平、垂直运动。

优选地，所述网络为无线网络，所述无线网络中设有无线中继放大器。无线网络传输***一般由无线数字微波发射与接收设备组成，可以采用太阳能供电，能够传输图像、云台控制信号及报警信号等。无线网络传输***采用点对多点并配合中继等方式来建立整个***的无线传输链路，保障图像的正常传输。无线网络监控具有组网简易、监控面积大等特点，可实时传输火情图像，甚至跟踪火情蔓延的情况，并将现场火情实时传输到监控中心。本发明运用无线局域网络视频传输，可以满足传输的带宽要求，并且在一些运营商信号覆盖不理想的区域也能正常传输信号。***搭建采用无线传输方式，免去了布线的麻烦，设备整体工耗小，耗电量不高，非常适合在森林防火无线监控***上使用，整体提高了对突发性森林火灾的监控水平和处置能力。

如图1所示，本发明中的监控中心包括：

中心服务器，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现；

客户端，与所述中心服务器连接，用于提供中心服务器与用户之间的交互；

NVR（NetworkVideoRecorder，网络视频录像机），用于通过网络接收所述视频服务器发送来的图像数据的数字视频码流，并进行存储、管理；

数据备份服务器，用于存储备份所述图像数据。

另外，监控中心还可以配备不间断电源供应***和空调***。空调***主要用来保证监控中心能够在一个正常的工作温度下持续工作。

本发明中，利用传输网络传输监控画面的流程是：当监控前端收到编码压缩的码流后，按照RTP（Real-timeTransportProtocol，实时传输协议）的报文格式装入RTP报文的数据负载段，并配置RTP报文头部的时间戳、同步信息等参数，之后再封装上UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）报头和IP报头，然后m数据包通过网络向接收端；接收端收到IP包后先分析RTP包头判断版本、长度等信息，更新缓冲区的RTP信息（如收到的字节数、视频帧数、包数等信息），再按照RTP时间戳和包序列号等进行信源同步，整理RTP包顺序，重构视频帧，最后根据负载类型标识进行解码，将数据放入缓存供解码器解码输出。期间接收端周期性回送包含QoS反馈控制信息的RTCP包到数据发送端实现质量控制。整个视频传输模型如图3所示。

本发明的大区域遥感森林防火视频红外监控***可在远方实现对仪器的设置、超温自动报警、自动录像、自动生成故障报告等日常自动寻检工作。***除具备森林监控火灾隐患自动智能报警功能外，还采用了最新的互联网传输技术，使每个红外热像监控头都配有一个IP地址，通过网络就可实现对监控区域内的任意探头实现远程的参数设定与控制，还可实现多个监控点的同屏显示。***采用模糊算法自动测温报警，报警准确迅速，可实现不同距离、不同时间、不同季节都能自动报警的目的，同时还可在监控屏幕上书写监控区域名称与应急扑救预案编号，便于发现火情时迅速查找行动预案。***可靠性高，报警迅速，是森林防火联网监控***的理想工具。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种针对大区域遥感森林防火视频红外监控***，其特征在于，包括：

红外热成像装置，用于通过红外热成像方式采集森林中的图像；

视频服务器，用于对所述红外热成像装置采集到的图像进行压缩处理，并将处理后的图像通过网络发送到监控中心；

监控中心，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述红外热成像装置包括：

监控前端，用于采集图像信号，并转换成数字信号；

处理器，用于接收所述监控前端采集并转换后的数字信号，对所述数字信号进行处理；

存储模块，与所述处理器连接，用于存储***、缓存或存储所述处理前的或处理后的图像数据；

***接口，与所述处理器连接，用于连接输入输出设备和网络。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述监控前端包括：

红外探测器，用于收集红外辐射并将其转换为模拟电压值进行输出；

A/D转换器，用于将所述红外探测器输出的模拟电压值转换为数字信号，并发送给所述处理器；

CPLD，用于驱动所述红外探测器，并负责所述红外探测器、A/D转换器与所述处理器之间的同步。

4.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述存储模块包括：

同步动态随机存储器，用于提供可执行代码的运行空间和缓冲数据；

Flash存储器，用于固化参数和代码，并引导***的启动；

安全数字存储卡，用于存储采集到的有用图像及相关数据。

5.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述红外热成像装置外侧设有防护罩。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述红外热成像装置上还设置有排风扇、加热器和雨刮器。

7.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，所述红外热成像装置安装于可控云台上，所述云台通过网络与所述监控中心连接。

8.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述网络为无线网络。

9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述无线网络中设有无线中继放大器。

10.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述监控中心包括：

中心服务器，用于接收所述视频服务器发送来的图像数据，并对所述图像数据进行分析，判断森林中是否有灾情出现；

客户端，与所述中心服务器连接，用于提供中心服务器与用户之间的交互；

网络视频录像机，用于通过网络接收所述视频服务器发送来的图像数据的数字视频码流，并进行存储、管理；

数据备份服务器，用于存储备份所述图像数据。