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紅外技術(shù)原理和預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)組成及森林防火關(guān)鍵技術(shù)的介紹

2017-09-27 | rar | 0.1 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

  一、紅外技術(shù)原理

  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。

  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。

  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。

  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。

  二、預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)組成

  1、紅外熱像儀

  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。

  2、可見(jiàn)光高清相機(jī)

  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。

  3、前端設(shè)備

  紅外可見(jiàn)光雙目熱源探測(cè)與預(yù)警網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用一體化雙光譜設(shè)計(jì),同時(shí)集云臺(tái)護(hù)罩、視頻編碼器于一體,兼有可見(jiàn)光和紅外夜視功能??蓪?duì)視場(chǎng)范圍內(nèi)觀測(cè)物體進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè),自動(dòng)發(fā)現(xiàn)視場(chǎng)中的高溫目標(biāo)并發(fā)送目標(biāo)溫度及報(bào)警信息。設(shè)備采用高強(qiáng)度特殊材料,經(jīng)過(guò)特殊加固及密封處理,具有良好的抗震、抗沖擊、防塵等特性,可滿足室外架設(shè)條件,是全天候視頻監(jiān)控的必備設(shè)備,產(chǎn)品可與目前常用平臺(tái)和控制設(shè)備兼容,根據(jù)不同監(jiān)控需求,增加了自動(dòng)巡航、削蘋(píng)果皮、360度螺旋掃描等多種掃描模式,云臺(tái)在掃描過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)通道實(shí)時(shí)回傳云臺(tái)當(dāng)前水平、俯仰的方位角位置,通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻信息和控制信息進(jìn)行傳輸。

  4、數(shù)據(jù)傳輸

  前端由采集定位系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、設(shè)備防盜監(jiān)控系統(tǒng)、避雷接地系統(tǒng)、智能太陽(yáng)能供電系統(tǒng)等組成;中繼由無(wú)線網(wǎng)橋、傳輸天線、智能太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、避雷接地系統(tǒng)等組成;中心控制設(shè)備終端由網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、林火自動(dòng)識(shí)別報(bào)警系統(tǒng)、短信發(fā)布平臺(tái)、傳輸系統(tǒng)、電視墻系統(tǒng)、U P S電源等組成。

  三、森林防火關(guān)鍵技術(shù)

  1、紅外圖像編碼

  MPEG4是ISO 及IEC 聯(lián)合技術(shù)委員會(huì)下設(shè)一個(gè)工作組, 它開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)通常稱(chēng)為MPEG 標(biāo)準(zhǔn),主要有MPEG-1(VCD),MPEG-2(DVD 和數(shù)字電視),MPEG-4(internet 視頻應(yīng)用),在視頻監(jiān)控領(lǐng)域均可按照需求,選用這些標(biāo)準(zhǔn)。其中MPEG-1 主要針對(duì)1.5Mbit/s 以下碼率的數(shù)字存儲(chǔ)媒體應(yīng)用的活動(dòng)圖像及其伴音編碼;MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)制定了視頻網(wǎng)上傳播協(xié)議,當(dāng)MPEG 的視頻信號(hào)打包傳輸流(Transport Stream,TS)后,可以在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視頻的流式播放, 它可以適應(yīng)不同應(yīng)用的需要和不同終端接收設(shè)備的限制,其視頻碼率范圍是220Mbit/s;MPEG-4 標(biāo)準(zhǔn)主要是提供極低速率的視頻流,使視頻流在Internet以及移動(dòng)通信網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)視頻應(yīng)用。

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