| 春頭 |
2016-10-31 23:37 |
紅外熱成像技術(shù)在森林防火中的應(yīng)用
森林火災(zāi)是一種受天氣條件和生態(tài)環(huán)境影響的嚴(yán)重自然災(zāi)害，突發(fā)性強(qiáng)，破壞性大，撲救難度大，是森林災(zāi)害之首。傳統(tǒng)的森 林火災(zāi)監(jiān)測(cè)以瞭望臺(tái)為主, 巡航飛機(jī)和衛(wèi)星測(cè)報(bào)為輔。瞭望臺(tái)通過(guò)用肉眼觀察煙霧來(lái)發(fā)現(xiàn)森林火情, 一般小火時(shí)煙霧不易發(fā)現(xiàn), 發(fā)現(xiàn)時(shí)往往已釀成火災(zāi), 此時(shí)煙霧彌漫很難發(fā)現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生的位置和發(fā)展方向。通過(guò)觀察煙霧測(cè)定的數(shù)據(jù)誤差較大, 尤其在夜間觀測(cè)困難。因此，采用視頻監(jiān)控方式第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火情就顯得十分必要。由于普通CCD 受大霧、光線等環(huán)境影響嚴(yán)重，觀測(cè)范圍比較小火災(zāi)識(shí)別率不高。如在大面積的森林中，火災(zāi)往往是由不明顯的隱火引發(fā)的，這是毀滅性火災(zāi)的根源。用現(xiàn)有的普通監(jiān)視系統(tǒng)很難發(fā)現(xiàn)這種隱性火災(zāi)苗頭。而紅外熱像儀應(yīng)用在森林防火中，相比于普通的的視頻監(jiān)控方式的最大優(yōu)點(diǎn)就是不需要可見(jiàn)光的支持，這對(duì)于受光線限制的林區(qū)或者是在夜間探測(cè)的情況下，極大的便于火情的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防，而且大大降低了森林防火工作中的成本。并且由于紅外熱像儀的感熱特性，應(yīng)用紅外熱像儀的視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以更迅速地對(duì)濃煙、地下火、隱性火等火情進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)將火災(zāi)消滅在萌芽階段。 R1eWPtWs
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一、紅外技術(shù)原理 ~ qI r'?D
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紅外輻射是物體的固有屬性，其本質(zhì)是物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)，任何高于絕對(duì)零度以上的物體(包括固體、液體和氣體)都有紅外輻射，物體的溫度越高，分子或原子運(yùn)動(dòng)越劇烈，其紅外輻射越多。當(dāng)物體與周?chē)尘爸g、以及物體本身不同部位之間存在著溫差，就會(huì)輻射出不同的能量，紅外成像器利用物體間的紅外輻射差來(lái)探測(cè)成像。 YBR)S _C$_
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因而任何物體在任何時(shí)刻都要源源不斷地向外輻射電磁波。物體輻射的電磁波是其溫度的函數(shù)，通常還與物體的輻射本領(lǐng)有關(guān)。紅外輻射是介于可見(jiàn)光與微波之間的電磁波，其波長(zhǎng)在0.75um-1000um之間。由于人的眼睛看不到紅外輻射，需要借助紅外探測(cè)系統(tǒng)才能進(jìn)行觀測(cè)。被動(dòng)式紅外探測(cè)系統(tǒng)就是利用物體溫度及其輻射本領(lǐng)的差異制成的，用它可以對(duì)物體進(jìn)行探測(cè)、測(cè)量、跟蹤、搜索和成像等。 pjs4FZ`Pd;
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來(lái)自目標(biāo)或輻射源的紅外輻射，經(jīng)大氣傳輸后，被光學(xué)系統(tǒng)接收，調(diào)焦并聚焦到紅外探測(cè)器的響應(yīng)平面上，然后把輸入的紅外輻射信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)過(guò)放大和處理，最后在顯示系統(tǒng)中顯示出來(lái)，或者驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。這種紅外探測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠直接反映物體的特征參量。如物體的溫度或物體的各部分溫度的分布情況，物體的空間方位及其運(yùn)動(dòng)情況等等。 ei{tW3
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紅外探測(cè)器是紅外熱像儀的核心器件可分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。熱探測(cè)器是指吸收紅外輻射后，使熱敏元件溫度升高從而引起與溫度有關(guān)的物理參數(shù)改變的探測(cè)器，如：熱敏電阻、熱電耦、熱釋電電測(cè)器等;光子探測(cè)器是通過(guò)光子與物質(zhì)內(nèi)部電子相互作用，產(chǎn)生電子能態(tài)變化而完成光電轉(zhuǎn)換的探測(cè)器，分為光導(dǎo)型與光伏型兩類(lèi)。光導(dǎo)型探測(cè)器是當(dāng)半導(dǎo)體吸收光子能量后產(chǎn)生非平衡載流子，參與導(dǎo)電使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率增加;光伏型探測(cè)器是在非本征半導(dǎo)體上形成P-N結(jié)，在入射光子的作用下產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，結(jié)間電場(chǎng)使兩類(lèi)載流子分開(kāi)而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)探測(cè)器單元數(shù)，探測(cè)器分為單元探測(cè)器、線陣列探測(cè)器和面陣探測(cè)器。 YD0hDp
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二、預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)組成 L#J2J$ =
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1、紅外熱像儀 Y*\N{6$2
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紅外熱像儀能夠在漆黑的夜晚生成鮮明的圖像，不同于其它技術(shù)，紅外熱像儀無(wú)需光線亦可產(chǎn)生鮮明圖像，其可穿透薄霧和煙霧，在任何天氣條件下進(jìn)行拍攝，這就使其成為全天候不間斷遠(yuǎn)程監(jiān)控的絕佳選擇。除了基本的熱成像功能之外，紅外熱像儀還具有測(cè)溫功能，數(shù)字圖像增強(qiáng)技術(shù)和偽彩色功能。測(cè)溫功能可以幫助工作人員實(shí)時(shí)了解所觀測(cè)點(diǎn)的溫度信息并分析圖像最高溫度點(diǎn)出現(xiàn)區(qū)域;數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)可以提高紅外成像系統(tǒng)的細(xì)節(jié)分辨能力，方便人工識(shí)別火源及其他高溫目標(biāo);偽彩色技術(shù)可以將黑白熱圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，進(jìn)一步增強(qiáng)圖像的對(duì)比度。 t\ TxK 7i
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2、可見(jiàn)光高清相機(jī) _: WNk(
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可見(jiàn)光高清相機(jī)作為紅外熱像儀的輔助，可以進(jìn)一步幫助工作人員及時(shí)有效的識(shí)別火源;同時(shí)，在后臺(tái)運(yùn)行透霧算法，可以有效減弱霧霾天氣對(duì)可見(jiàn)光成像的影響，最大限度地為工作人員呈現(xiàn)鮮明清晰的可見(jiàn)光圖像。 Yl:[b{Py
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3、前端設(shè)備
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