[发明专利]一种基于非制冷红外温度探测器的林火预警系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种林火预警系统，特别涉及一种基于非制冷红外温度探测器的林火预警系统。

背景技术

我国是一个森林覆盖率较低但却多森林火灾的国家。近年来，随着环境保护意识、资源保护意识的加强及科学技术的进步，以扑救为主的被动式防火正在向以预警为主的主动式防火转变。特别是在信息技术、航空航天等技术的带动下，我国森林防火在监测、预警方面取得了长足的进步，正在从以人工预防为主向以建立起无人值守的自动化预警系统为主转变并确定了“打早、打小、打了”的森林防火基本方针。

由于火情受千变万化的气候、气象、植被、地理环境等条件的影响很大，引发火情的原因极其复杂并充满着不确定性，所以如何及早地发现隐伏于森林中有可能导致森林火灾的各种热辐射源，是摆在全世界面前的难题。目前世界上主要存在着如下几种森林防火监测方式：

1 人工瞭望

通过置于山顶的人工瞭望哨来监测火情，这是一种比较传统的方式。为了保障人工瞭望哨具有良好的视野，哨塔通常都会建立在人烟罕迹的深山老林和高山之巅，值守人员普遍面临着衣食住行、子女教育等难题。目前，我国的人工瞭望哨已经越来越少。

2 空中巡航

随着我国经济技术实力的不断增强，近年来，我国通过空中巡航的方式，对具备了高森林火险等级的林区进行空中预警。但空中巡航受气候、昼夜等因素影响较大，加之巡航成本昂贵，所以其监测密度有限，难以担当起大空间范围内对林火进行7×24小时的日常监测重任。

3 卫星监测

目前我国一些大的林区已普遍采用了卫星监测。在宏观层面，卫星林火监测为林火蔓延趋势分析、林火灾后评估等，提供了非常有效的技术手段。但由于卫星远离地球表面和火情发生区域，其对温度的分辨率通常只在1000平米左右，很难发现有可能引发森林大火的隐火和小火，难以满足森林防火“打早、打小、打了”的基本要求。

4 基于温感、烟感传感器的林火预警

温感、烟感传感器通过探测传感器附近的温度、烟尘浓度、一氧化碳及二氧化碳等气体的浓度来识别和发现火情。这种方式对于城市、楼宇、固定场所等的消防比较有效，但不适用于在大空间范围内进行海量的部署，其野外恶劣环境下的生存能力、生存周期等，也难以满足森林防火的要求。

5 基于可见光的视频监测

近年来，我国许多林区都安装了基于可见光的视频监测系统，依此来弥补人工瞭望塔哨、卫星等监测手段在林火预警中的不足。基于可见光的林火视频监测手段主要是依据数字图像处理技术，对火灾图像的形态特征进行比较分析。这一手段在一定程度上克服了其他技术手段在某些方面存在着的缺陷，但由于基于可见光的视频监测系统不具备测温功能，而山林中层层而起的云雾与林火的形态特征极为相似，云雾升起或漂移的随机性又很强，难以通过预设的智能分析规则予以排除。所以，这种系统的误报率和漏报率通常都比较高。在实际应用中，还需要配备大量的值守人员不停地观看监视画面，达不到林火自动预警系统的技术要求。

6 非制冷红外温度探测器(在本发明中也可简称为红外温度探测器)

由于上述各种技术手段在林火早期发现与预警中都或多或少地存在着各种一时难以解决的问题，所以国内一些林区开始尝试使用非制冷红外温度探测器来实现大空间范围内对林火的早期发现和预警。由物理学黑体辐射理论可知，任何温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体，都会向周围空间发出红外辐射能量，红外辐射能量的值与物体的表面温度密切相关。红外温度探测器正是依据此物理学原理，对所监测的物体表面温度自动地进行不间断的、7×24小时的实时测量。但在实际应用中，这种技术手段尚存在着如下问题：

1)由于物体发出的红外辐射能量在到达红外温度探测器时会受到距离、空气湿度、大气透射率等预先无法确定的因素的影响，而产生不确定的能量损耗。所以在大空间监测范围内(0-5公里)，难以确定不同距离处、不同湿度条件下的报警温度。若报警温度设置得较低，误报率就会增高；若报警温度设置得较高，漏报率就会增高。特别地，距离红外温度探测器较远的野外明火的温度可能会低于距离红外温度探测器较近的、某块被晒热了的石块的温度，从而既产生了误报(距离较近的、被晒热的石块)、又产生了漏报(距离较远的野外明火)。

2)非制冷红外温度探测器并不能识别出热辐射是源自于野外明火还是诸如汽车引擎及轮胎、炊烟等非林火(野外明火)类热辐射，从而导致了误报率(错报率)的增加。

发明内容