[發(fā)明專利]基于中紅外激光器的森林火災(zāi)早期預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410140959.5
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103956022A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔劍
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州鐳創(chuàng)光電技術(shù)有限公司
• 主分類號: G08B17/12
• 分類號: G08B17/12
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;夏恒霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，具體涉及基于中紅外激光器的森林火災(zāi)早期預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難的自然災(zāi)害，所以，對于森林火災(zāi)的預(yù)防工作是十分重要的。目前，主要發(fā)達(dá)國外森林防火技術(shù)有以下幾種：德國采用FIRE-WATCH森林火災(zāi)自動預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)監(jiān)測半徑10公里，但是，系統(tǒng)準(zhǔn)確率低，需要地面花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行核實(shí)。美國采用護(hù)林飛機(jī)和紅外遙感火災(zāi)預(yù)警飛機(jī)巡邏及?“大地”衛(wèi)星在離地面大約705公里的軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行探測，但是此方案耗資巨大。加拿大采用衛(wèi)星巡回監(jiān)測系統(tǒng)及配置多架先進(jìn)的直升飛機(jī)輪流監(jiān)測，同樣費(fèi)用相當(dāng)可觀。國外的技術(shù)有的雖然可靠，但需要借助高空衛(wèi)星，且施工太復(fù)雜；有的技術(shù)方案基礎(chǔ)實(shí)施投資太大，難以滿足我國森林資源監(jiān)測的實(shí)際需要。

國內(nèi)主要采用的監(jiān)測方法有以下幾種：1.?地面巡護(hù)，主要通過宣傳群眾，控制人為火源；野外及生活用火檢查；偏遠(yuǎn)地區(qū)采用視頻監(jiān)控方式。2．瞭望臺監(jiān)測，通過瞭望臺來觀測林火的發(fā)生，報(bào)告火情，覆蓋面積較大，不過受地形地勢的限制及煙霧天氣限制，且存在瞭望員主觀意見及人身安全等方面問題。3．航空巡護(hù)，利用巡護(hù)飛機(jī)進(jìn)行林火的探測，視野寬、機(jī)動性大、速度快可做到全面觀察，不過受天氣、時(shí)間、航線等影響嚴(yán)重。4．衛(wèi)星遙感，利用極軌氣象衛(wèi)星、陸地資源衛(wèi)星、地球靜止衛(wèi)星、低軌衛(wèi)星探測林火，該方案探測范圍廣、搜集數(shù)據(jù)快、能得到連續(xù)性資料，不受地形條件的影響，影像真切，但利用衛(wèi)星遙感會占據(jù)大量資料，且難以在早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、高準(zhǔn)確率的基于中紅外激光器的森林火災(zāi)早期預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對大范圍內(nèi)森林火災(zāi)早期探測預(yù)警的作用。?

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明的基于中紅外激光器的森林火災(zāi)早期預(yù)警系統(tǒng)，包括：作為探測器件的中紅外激光雷達(dá)，能夠360度旋轉(zhuǎn)且俯仰角度能夠調(diào)節(jié)，所述中紅外激光雷達(dá)包括一中紅外激光器；信號處理及無線發(fā)射模塊，接受中紅外激光雷達(dá)探測到的信號，并經(jīng)過運(yùn)算處理以判斷是否有火災(zāi)，采用無線微波傳輸方式，傳輸頻率選自L波段、S波段或Ku波段；包括一攝像機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，接受信號處理及無線發(fā)射模塊的信息及拍攝指令進(jìn)行拍攝，并將拍攝數(shù)據(jù)傳送到信號處理及無線發(fā)射模塊；監(jiān)控調(diào)度中心，根據(jù)信號處理及無線發(fā)射模塊發(fā)回的信號，安排車輛和人員調(diào)度。

優(yōu)選地，前述中紅外激光雷達(dá)安裝于一基站鐵塔上，探測范圍為以中紅外激光雷達(dá)所在位置為圓心的半徑6km的區(qū)域。

進(jìn)一步地，前述基站鐵塔的頂部安裝一避雷針，接地電阻不大于4歐姆以保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括：一通過無線接收信號的中繼器，將接收到的信號放大后轉(zhuǎn)發(fā)，以保證信號傳輸質(zhì)量和傳輸距離；采用太陽能供電系統(tǒng)進(jìn)行供電且保證能夠給每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的前段所有設(shè)備提供至少24小時(shí)的電力。

更進(jìn)一步地，前述中紅外激光器的技術(shù)指標(biāo)如下：平均功率≥3?W@30?kHz；重復(fù)頻率1?kHz-100?kHz?；脈沖寬度≤20?ns@30?kHz；光束質(zhì)量M²≤1.5；激光器的功率不穩(wěn)定度≤3%；連續(xù)工作時(shí)間≥10小時(shí)；累積壽命≥5000小時(shí)。

前述中紅外激光器能夠發(fā)出三個(gè)波長的中紅外激光，這些波長的中紅外激光能夠分別被火災(zāi)預(yù)燃階段釋放出的無機(jī)類和有機(jī)類分子氣體及其他微小顆粒物強(qiáng)烈吸收，以實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)煙霧中多種氣體和顆粒進(jìn)行探測；所述無機(jī)類分子氣體包括：CO，CO₂，NO_x，HCI，HBv，H₂S，HN₃，HCN，P₂O₅，HF，SO₂，有機(jī)類分子氣體包括：光氣、醛類氣體、氰化氫。

具體地，前述三個(gè)波長為：3.8μm、3.3μm、3.1μm。

前述中紅外激光器的晶體在軸向的晶體結(jié)構(gòu)通過人工加工后被改變，會產(chǎn)生周期性的變化，從而使基頻激光可以轉(zhuǎn)化為不同波長的中紅外激光，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)同軸輸出多個(gè)波長。

前述中紅外激光器內(nèi)部安裝有激光光斑探測器和自控裝置，所述激光光斑探測器探測光斑表面形狀，并利用自控裝置精確調(diào)節(jié)系統(tǒng)耦合光斑，達(dá)到修正熱形變的目的。