[發(fā)明專利]一種基于紅外熱成像的森林火災監(jiān)測與火情預測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110648256.3
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113421392A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設計）人: 鐘沁軒;盛慶華;顧程鑫;陳俊煜;李偉
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G08B17/00
• 分類號: G08B17/00;G08B17/12;G01J5/00;G01J5/02;G06N3/04;G06N3/08;H02J7/35;H02S20/00;H04Q9/00;G16Y20/10;G16Y40/10;G16Y40/60
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

1.一種基于紅外熱成像的森林火災監(jiān)測與火情預測系統(tǒng)，其特征在于，包括支撐部和固定安裝在支撐部上的環(huán)境要素測量傳感器、全景紅外熱成像傳感部、微型計算機、NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信模塊、北斗定位模塊、太陽能供電及電源管理電路，其中：

所述全景紅外熱成像傳感部包括二維舵機、紅外熱成像傳感器和兩臺微型計算機，兩臺微型計算機相互通信，一臺微信計算機與二位舵機和紅外熱成像傳感器連接，另一臺微信計算機與NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信模塊、北斗定位模塊、太陽能供電及電源管理電路分別連接；

所述環(huán)境要素測量儀器包括氣象多要素百葉箱、氣體濃度多要素百葉箱、風速傳感器、風向傳感器和土壤溫濕度傳感器；

所述NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信模塊，以北斗定位模塊的衛(wèi)星時間為基準，由微型計算機控制發(fā)送數(shù)據(jù)包至云端。

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述太陽能供電與電源管理電路包括多晶硅太陽能電池板、充電電路、電源監(jiān)測電路、鉛酸蓄電池和電源電路，多晶硅太陽能電池板采集能量，通過充電電路和電源監(jiān)測電路對鉛酸蓄電池充電，鉛酸蓄電池通過電源電路為整個系統(tǒng)供電，電源監(jiān)測電路與微型計算機通過I2C通信，讀取并計算得到電池電壓、電流、功率信息。

3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述充電電路為最大功率點跟蹤開關電源電路。

4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電源監(jiān)測電路包括INA226芯片。

5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述氣象多要素百葉箱、氣體濃度多要素百葉箱、風速傳感器、風向傳感器和土壤溫濕度傳感器均與電平轉換電路連接，經(jīng)過電平轉換電路與微型計算機傳輸傳感數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外熱成像傳感器為FLIR LEPTON2.5傳感器。

7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐部包括底座、底座支撐角鐵、立桿、控制箱支撐結構、控制箱、太陽能電池板支撐結構、接線盒、接線盒支撐結構、環(huán)境傳感器橫擔支撐角鐵、環(huán)境傳感器橫擔和紅外熱成像安裝結構，其中，底座通過底座支撐角鐵呈90度安裝在立桿底端；立桿上呈90度安裝太陽能電池板支撐結構，安裝于立桿的一側；控制箱通過控制箱支撐結構安裝于立桿上；接線盒通過接線盒支撐結構安裝于立桿上；環(huán)境傳感器橫擔通過環(huán)境傳感器橫擔支撐角鐵安裝于立桿兩側；紅外熱成像安裝結構安裝于立桿頂部，紅外熱成像安裝結構上設置全景紅外熱成像傳感部。

8.根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述二維舵機包括方向舵機安裝結構、方向舵機、俯仰舵機安裝結構、俯仰舵機和電路安裝支架，其中，方向舵機通過方向舵機安裝結構安裝于紅外熱成像安裝結構上，俯仰舵機通過俯仰舵機安裝結構安裝于方向舵機的輸出軸上，紅外熱成像傳感器、微型計算機和紅外熱成像傳感器擴展電路板通過電路安裝支架安裝于俯仰舵機的輸出軸上，通過方向舵機實現(xiàn)水平360°旋轉，俯仰舵機實現(xiàn)俯仰角度控制。

9.根據(jù)權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述微型計算機產(chǎn)生兩個PWM波形輸出給方向舵機和俯仰舵機，通過控制兩個PWM波的占空比，控制方向舵機和俯仰舵機的角度。

10.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述紅外熱成像傳感器通過RS232協(xié)議與微型計算機通信，默認狀態(tài)下每三分鐘進行一次火焰掃描，當發(fā)現(xiàn)火焰時，進入火災緊急狀態(tài)，此時紅外熱成像傳感器將掃描間隔時間縮短至10秒。