[發明專利]一種基于紅外熱成像的森林火災監測與火情預測系統

在審

• 申請號: 202110648256.3
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113421392A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（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

本發明公開了一種基于紅外熱成像的森林火災監測與火情預測系統，包括支撐部和固定安裝在支撐部上的環境要素測量傳感器、全景紅外熱成像傳感部、微型計算機、NB?IoT窄帶物聯網通信模塊、北斗定位模塊、太陽能供電及電源管理電路，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窄帶物聯網通信模塊、北斗定位模塊、太陽能供電及電源管理電路分別連接。本發明通過NB?IoT與服務器端進行通信，服務器端對各站點的數據進行綜合分析實現各站點數據查看，火災報警及火情現狀熱力圖，火情預測熱力圖，危險區域規劃等功能。

技術領域

本發明屬于監測監控領域，涉及一種基于紅外熱成像的森林火災監測與火情預測系統。

背景技術

目前大多數森林火災監測的方法都存在著漏洞使火災發生的事件頻頻發生，監測系統可以克服各種復雜的環境和復雜的地形，能分布在廣大林區內，提高火災監測的靈敏度和準確率。通過窄帶物聯網技術將傳感器得到的數據發送給云端，根據實時采集的環境信息通過神經網絡的分析和輔助決策，及時給出火災發生的可能性，以及發生火情后續火災進一步擴散的趨勢，進行精準實時報告火災情況，減少發生大規模森林火災的風險。

除了實現精準高效地火災監測以外，火災發生后的火情的分析與發展預測也同樣值得重視。還需擁有的強大數據處理能力算法，能夠在短時間內對得到的各項物理參數，如風向、風速、煙霧濃度等，迅速作出反應，預判出火災進一步發展的趨勢，為快速滅火提供強有力的支持，同時也能夠最大限度地保證消防員安全。目前在森林火災發生后，不能快速有效得到火場內部情報，也不能快速預測火情發展趨勢，只能通過臨時設立氣象監測點測量火場外圍氣象數據，這種方法存在著很大的缺點，它只能在總體上給出一個大概的趨勢，不能精細化，這就會導致一些消防員在滅火的時候，沒能意識到火災其實已經將其包圍了，最終造成消防員犧牲。而此專利的火災監測系統是點到點的監測，能在每一個檢測點實現360度全方位無死角的監測，同時輔以風速、風向、煙霧濃度等數據，精準、快速、實時地給出火災發展情況。這就能讓每一位消防員清晰地了解火場情況，最大限度地保障消防人員的生命安全。

發明內容

為解決上述問題，本發明的技術方案為：一種基于紅外熱成像的森林火災監測與火情預測系統，包括支撐部和固定安裝在支撐部上的環境要素測量傳感器、全景紅外熱成像傳感部、微型計算機、NB-IoT窄帶物聯網通信模塊、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窄帶物聯網通信模塊、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窄帶物聯網通信模塊，以北斗定位模塊的衛星時間為基準，由微型計算機控制發送數據包至云端。

優選地，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供電，電源監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。

優選地，所述充電電路為最大功率點跟蹤開關電源電路。

優選地，所述電源監測電路包括INA226芯片。

優選地，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，經過電平轉換電路與微型計算機傳輸傳感數據。

優選地，所述紅外熱成像傳感器為FLIR LEPTON 2.5傳感器。