CN115240359A - 一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置 - Google Patents

一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置 Download PDF

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武业文
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Abstract

本发明涉及森林火灾预警技术领域，具体为一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，包括安装塔架，所述安装塔架的顶部固定安装有安装平台，且安装平台的中部固定安装有多级电动伸缩杆，所述多级电动伸缩杆的顶端固定连接有连接座，所述连接座的中部活动套装有连接套管，且连接套管的顶端固定连接有调节平台。该基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，通过控制柜中的无线收发模块对卫星监测数据进行接收，并通过火灾预测模块中的热像差值计算单元以及温湿度差值计算单元对间隔固定时间各区域的情况进行计算，可对森林各区域火灾进行预警，提高火灾的灵敏度，且缩短了火灾发生时的反应时间。

Description

一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置
技术领域
本发明涉及森林火灾预警技术领域，具体为一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置。
背景技术
森林火灾突发性强、破坏性大、危险性高，是全球发生最频繁、处置最困难、危害最严重的自然灾害之一，是生态文明建设成果和森林资源安全的最大威胁，甚至引发生态灾难和社会危机。因此，对森林火灾高精度、全覆盖、及时监测预警，能够防止遏制森林火灾事故，特别是重特大森林火灾的发生，能够有效降低森林火灾对林区周边人民群众的生命财产威胁，维护社会稳定。
遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术。例如航空摄影就是一种遥感技术。人造地球卫星发射成功，大大推动了遥感技术的发展。现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。完成上述功能的全套***称为遥感***，其核心组成部分是获取信息的遥感器。遥感器的种类很多，主要有照相机、电视摄像机、多光谱扫描仪、成像光谱仪、微波辐射计、合成孔径雷达等。传输设备用于将遥感信息从远距离平台(如卫星)传回地面站。信息处理设备包括彩色合成仪、图像判读仪和数字图像处理机等。
随着遥感技术的发展，卫星遥感也被逐渐应用到森林火灾监测方面，利用遥感技术对森林火灾进行监测，相较于地面检测网络，可以做到全天候大范围监测，但是部分遥感数据分辨率低，导致地面监测装置无法根据遥感数据精确实时对林火进行监测预警，同时现有遥感卫星通常是光学与红外探测，且由于距离较远，导致遥感卫星只能在火情出现后才能进行报警，无法提前对火灾进行预警，导致火灾发生时反应时间较短，仍具有一定的安全隐患，为此我们提出一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置以解决上述提出的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，具有提高监测的精准度、可对火灾进行提前预警等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上提高监测的精准度、可对火灾进行提前预警的目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，包括安装塔架，所述安装塔架的顶部固定安装有安装平台，且安装平台的中部固定安装有多级电动伸缩杆，所述多级电动伸缩杆的顶端固定连接有连接座，所述连接座的中部活动套装有连接套管，且连接套管的顶端固定连接有调节平台，所述调节平台的顶部活动安装有热成像摄像机，且热成像摄像机的顶部固定安装有激光射灯，所述调节平台的顶部设置有与热成像摄像机相互配合的仰角调节机构，所述连接座的内部设置有与热成像摄像机相互配合的朝向调节机构，所述安装平台的顶部设置有位于多级电动伸缩杆侧面的控制柜，所述安装塔架的中部设置有放置仓，且放置仓的内部放置有验证探测无人机，所述验证探测无人机的底部固定安装有温湿度检测器。
优选的，所述朝向调节机构包括第一伺服电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮，所述第一伺服电机固定安装于连接座内侧的底部，所述第一伺服电机的输出轴上固定套装有第一主动齿轮，所述第一从动齿轮固定套装于连接套管外部的下方，所述第一主动齿轮的外沿与第一从动齿轮相互啮合，所述第一伺服电机与控制柜电性连接。
优选的，所述仰角调节机构包括第二伺服电机、第二主动齿轮、定位支座、第二从动齿轮，所述第二伺服电机固定安装于调节平台的顶部，所述第二伺服电机的输出轴上固定套装有第二主动齿轮。
优选的，所述定位支座活动安装于调节平台的顶部，所述定位支座与热成像摄像机固定连接，所述定位支座的外部固定套装有第二从动齿轮，且第二从动齿轮的外沿与第二主动齿轮相互啮合，所述第二伺服电机与控制柜电性连接。
优选的，所述连接套管与调节平台处于同一中轴线上，所述连接套管的内部可拆卸式固定安装有电滑环。
优选的，所述控制柜与多级电动伸缩杆、热成像摄像机、激光射灯电性连接，所述控制柜包括无线收发模块、图像处理模块、火焰识别模块、存储模块、中央处理模块、红外图像生成模块、报警模块、火灾预测模块、报警模块，所述红外图像生成模块与热成像摄像机电性连接。
优选的，所述火灾预测模块包括热像差值计算单元、温度差值计算单元、湿度差值计算单元。
优选的，所述安装平台顶部的周侧设置有防护栏，所述安装平台上方连接座的顶部固定安装有风雨帽。
本发明提供了一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，具备以下有益效果：
1、该基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，通过控制柜中的无线收发模块对卫星监测数据进行接收，并通过火灾预测模块中的热像差值计算单元以及温湿度差值计算单元对间隔固定时间各区域的情况进行计算，可对森林各区域火灾进行预警，提高火灾的灵敏度，且缩短了火灾发生时的反应时间。
2、该基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，当出现疑似火灾时，通过中央处理模块控制第一伺服电机与第二伺服电机对热成像摄像机朝向进行调节，通过热成像摄像机对疑似火灾点进行近距离红外摄像，再次通过火灾预测模块中的热像差值计算单元以及温湿度差值计算单元对疑似火灾点进行验证，提高了监测的精度。
3、该基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，在出现疑似火灾但出现雨雪大雾极端天气对热成像摄像机监测精度影响较大时，通过中央处理模块控制验证探测无人机飞至可疑地点，通过验证探测无人机底部的温湿度检测器对可以地点温度与湿度进行检测，进一步提高了监测的精度，同时降低极端天气对监测精度的影响。
附图说明
图1为本发明整体组合后的结构示意图；
图2为本发明安装平台顶部的结构示意图；
图3为本发明连接座正面的结构示意图；
图4为本发明调节平台剖面的结构示意图；
图5为本发明调节平台顶部的结构示意图；
图6为本发明控制柜的结构示意图；
图7为本发明验证探测无人机的结构示意图。
图中：1、安装塔架；2、安装平台；3、多级电动伸缩杆；4、连接座；5、防护栏；6、连接套管；7、调节平台；8、第一从动齿轮；9、第一伺服电机；10、第一主动齿轮；11、电滑环；12、定位支座；13、第二从动齿轮；14、热成像摄像机；15、激光射灯；16、第二伺服电机；17、控制柜；171、无线收发模块；172、图像处理模块；173、火焰识别模块；174、存储模块；175、中央处理模块；176、红外图像生成模块；177、报警模块；178、火灾预测模块；179、报警模块；18、放置仓；19、验证探测无人机；20、温湿度检测器；21、风雨帽；22、第二主动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1与2，本发明提供一种技术方案：一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，包括安装塔架1，安装塔架1的顶部固定安装有安装平台2，且安装平台2的中部固定安装有多级电动伸缩杆3，通过多级电动伸缩杆3带动多级电动伸缩杆3以及调节平台7上移，可对热成像摄像机14的工作高度进行调节，从而进一步扩展热成像摄像机14的监测范围，多级电动伸缩杆3的顶端固定连接有连接座4，连接座4的中部活动套装有连接套管6，且连接套管6的顶端固定连接有调节平台7，调节平台7的顶部活动安装有热成像摄像机14，且热成像摄像机14的顶部固定安装有激光射灯15，当夜间出现火灾或者疑似火灾时，通过激光射灯15进行指示，便于工作人员对地点快速找寻，调节平台7的顶部设置有与热成像摄像机14相互配合的仰角调节机构，连接座4的内部设置有与热成像摄像机14相互配合的朝向调节机构，通过中央处理模块175控制第一伺服电机9与第二伺服电机16对热成像摄像机14朝向进行调节，通过热成像摄像机14对疑似火灾点进行近距离红外摄像，并通过火灾预测模块178中的提高了监测的精度，安装平台2的顶部设置有位于多级电动伸缩杆3侧面的控制柜17，安装塔架1的中部设置有放置仓18，且放置仓18的内部放置有验证探测无人机19，验证探测无人机19的底部固定安装有温湿度检测器20，在雨雪大雾极端天气对热成像摄像机14监测精度影响较大时，中央处理模块175控制验证探测无人机19飞至可疑地点，通过验证探测无人机19底部的温湿度检测器20对可以地点温度与湿度进行检测，进一步提高了监测的精度。
安装平台2顶部的周侧设置有防护栏5，通过防护栏5进行防护，提高了检修时的安全性，安装平台2上方连接座4的顶部固定安装有风雨帽21，通过风雨帽21进行防护，避免雨水对该装置各结构造成影响。
请参阅图2与3，朝向调节机构包括第一伺服电机9、第一主动齿轮10、第一从动齿轮8，第一伺服电机9固定安装于连接座4内侧的底部，第一伺服电机9的输出轴上固定套装有第一主动齿轮10，第一从动齿轮8固定套装于连接套管6外部的下方，第一主动齿轮10的外沿与第一从动齿轮8相互啮合，通过第一伺服电机9带动第一主动齿轮10转动，从而带动第一从动齿轮8以及连接套管6转动，可带动调节平台7转动，对热成像摄像机14的朝向进行调节，从而使热成像摄像机14可对不同的森林区域进行监测，第一伺服电机9与控制柜17电性连接。
请参阅图2与5，仰角调节机构包括第二伺服电机16、第二主动齿轮22、定位支座12、第二从动齿轮13，第二伺服电机16固定安装于调节平台7的顶部，第二伺服电机16的输出轴上固定套装有第二主动齿轮22，
定位支座12活动安装于调节平台7的顶部，定位支座12与热成像摄像机14固定连接，定位支座12的外部固定套装有第二从动齿轮13，且第二从动齿轮13的外沿与第二主动齿轮22相互啮合，第二伺服电机16与控制柜17电性连接，通过第二伺服电机16带动第二主动齿轮22转动，从而带动第二从动齿轮13以及定位支座12转动，对热成像摄像机14的仰角进行调节，实现对不同距离的森林区域进行监测，
请参阅图4，连接套管6与调节平台7处于同一中轴线上，通过连接套管6进行传动，保证朝向调节机构可带动调节平台7转动，实现对热成像摄像机14朝向进行调节，连接套管6的内部可拆卸式固定安装有电滑环11，通过在连接套管6的中部加装电滑环11，可通过电滑环11对第二伺服电机16、热成像摄像机14、激光射灯15进行接线，避免调节平台7转动对第二伺服电机16、热成像摄像机14、激光射灯15导电性造成影响。
请参阅图6，控制柜17与多级电动伸缩杆3、热成像摄像机14、激光射灯15电性连接，控制柜17包括无线收发模块171、图像处理模块172、火焰识别模块173、存储模块174、中央处理模块175、红外图像生成模块176、报警模块177、火灾预测模块178、报警模块179，红外图像生成模块176与热成像摄像机14电性连接，通过无线收发模块171对数据进行接收，并通过图像处理模块172对图像数据进行精细化处理，然后通过火焰识别模块173对图像进行检测，可检测是否有明火出现。
火灾预测模块178包括热像差值计算单元、温度差值计算单元、湿度差值计算单元，并通过火灾预测模块178中的热像差值计算单元以及温湿度差值计算单元对间隔固定时间各森林区域的情况进行计算，可对森林各区域火灾进行预警，提高火灾的灵敏度。
综上，该基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，使用时，遥感卫星对森立区域进行监测，并实时将监测数据发送至地面监测基站，并通过地面监测基站对数据进行预处理，包括对数据质量检验、辐射定标、地形校正、几何校正、图像融合及镶嵌等，通过地面监测基站将卫星处理后的监测数据发送至该检测装置，通过无线收发模块171对数据进行接收，并通过图像处理模块172对图像数据进行精细化处理，然后通过火焰识别模块173对图像进行检测，检测是否有明火出现，当检测出明火时，通过中央处理模块175控制报警模块179进行报警，并通过无线收发模块171将报警信息反馈至地面监测基站，当出现疑似火灾时，通过火灾预测模块178中的热像差值计算单元以及温度差值计算单元、湿度差值计算单元对间隔固定时间各区域的情况进行计算，并提前设定差值阈值，对森林各区域火灾进行预警，提高火灾的灵敏度，当前后热像差值以及温湿度差值较大时，通过中央处理模块175控制第一伺服电机9与第二伺服电机16对热成像摄像机14朝向进行调节(通过无线收发模块171控制多级电动伸缩杆3伸出，将连接座4整体升起，同时通过无线收发模块171控制第一伺服电机9带动第一主动齿轮10转动，进而带动第一从动齿轮8、连接套管6转动，带动调节平台7整体转动，对热成像摄像机14朝向进行调节，同时通过无线收发模块171控制第二伺服电机16带动第二主动齿轮22转动，进而带动第二从动齿轮13转动，对热成像摄像机14仰角进行调节，实现对热成像摄像机14的全方位调节)，通过热成像摄像机14对疑似火灾点进行近距离红外摄像，再次通过火灾预测模块178中的热像差值计算单元以及温湿度差值计算单元对疑似火灾点进行验证，提高了监测的精度，当前后热像差值以及温湿度差值较大，但出现雨雪大雾极端天气对热成像摄像机14监测精度影响较大时，通过中央处理模块175控制验证探测无人机19飞至可疑地点，通过验证探测无人机19底部的温湿度检测器20对可以地点温度与湿度进行检测，进一步提高了监测的精度，即可。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，包括安装塔架(1)，其特征在于：所述安装塔架(1)的顶部固定安装有安装平台(2)，且安装平台(2)的中部固定安装有多级电动伸缩杆(3)，所述多级电动伸缩杆(3)的顶端固定连接有连接座(4)，所述连接座(4)的中部活动套装有连接套管(6)，且连接套管(6)的顶端固定连接有调节平台(7)，所述调节平台(7)的顶部活动安装有热成像摄像机(14)，且热成像摄像机(14)的顶部固定安装有激光射灯(15)，所述调节平台(7)的顶部设置有与热成像摄像机(14)相互配合的仰角调节机构，所述连接座(4)的内部设置有与热成像摄像机(14)相互配合的朝向调节机构，所述安装平台(2)的顶部设置有位于多级电动伸缩杆(3)侧面的控制柜(17)，所述安装塔架(1)的中部设置有放置仓(18)，且放置仓(18)的内部放置有验证探测无人机(19)，所述验证探测无人机(19)的底部固定安装有温湿度检测器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述朝向调节机构包括第一伺服电机(9)、第一主动齿轮(10)、第一从动齿轮(8)，所述第一伺服电机(9)固定安装于连接座(4)内侧的底部，所述第一伺服电机(9)的输出轴上固定套装有第一主动齿轮(10)，所述第一从动齿轮(8)固定套装于连接套管(6)外部的下方，所述第一主动齿轮(10)的外沿与第一从动齿轮(8)相互啮合，所述第一伺服电机(9)与控制柜(17)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述仰角调节机构包括第二伺服电机(16)、第二主动齿轮(22)、定位支座(12)、第二从动齿轮(13)，所述第二伺服电机(16)固定安装于调节平台(7)的顶部，所述第二伺服电机(16)的输出轴上固定套装有第二主动齿轮(22)。
4.根据权利要求3所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述定位支座(12)活动安装于调节平台(7)的顶部，所述定位支座(12)与热成像摄像机(14)固定连接，所述定位支座(12)的外部固定套装有第二从动齿轮(13)，且第二从动齿轮(13)的外沿与第二主动齿轮(22)相互啮合，所述第二伺服电机(16)与控制柜(17)电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述连接套管(6)与调节平台(7)处于同一中轴线上，所述连接套管(6)的内部可拆卸式固定安装有电滑环(11)。
6.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述控制柜(17)与多级电动伸缩杆(3)、热成像摄像机(14)、激光射灯(15)电性连接，所述控制柜(17)包括无线收发模块(171)、图像处理模块(172)、火焰识别模块(173)、存储模块(174)、中央处理模块(175)、红外图像生成模块(176)、报警模块(177)、火灾预测模块(178)、报警模块(179)，所述红外图像生成模块(176)与热成像摄像机(14)电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述火灾预测模块(178)包括热像差值计算单元、温度差值计算单元、湿度差值计算单元。
8.根据权利要求1所述的一种基于遥感技术预防森林火灾的监测装置，其特征在于：所述安装平台(2)顶部的周侧设置有防护栏(5)，所述安装平台(2)上方连接座(4)的顶部固定安装有风雨帽(21)。
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