前端紅外熱成像及試驗調度指揮中心系統(tǒng)在森林消防中的應用研究

楊凡 朱愿峰 劉偉業(yè) 孟天舒

摘 要：本次探究首先分析了紅外熱成像的原理，在此基礎上對前端紅外熱成像及調度指揮中心系統(tǒng)在森林消防中的應用進行了詳細分析，進而就前端探測系統(tǒng)、前端熱成像及高清攝像機監(jiān)控、3G集群調度指揮子系統(tǒng)，結合單位熱試車臺周界森林消防方案的實施展開了應用研究。

關鍵詞：紅外熱成像;試驗調度指揮中心;森林消防;應用

在國內社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的過程中，森林資源始終發(fā)揮著極為重要的作用?，F(xiàn)階段，森林防火任務是相關林業(yè)單位工作的重中之重，國內森林行業(yè)的工作動向已由種植樹木逐漸趨向于樹木保護，而且森林防火的關鍵點在于防患未“燃”。近些年以來，國家對于森林防火工作的全面防治、滅火設施都投入了很多人力資源與物力資源。然而，因為森林地區(qū)的環(huán)境地勢多樣、面積范圍廣，僅靠民防手段無法有效的處理好頻繁發(fā)生的火災等危險情況，曾經(jīng)也有損失慘重的情況出現(xiàn)過。所以借助現(xiàn)代化科學技術，利用紅外熱成像監(jiān)控及指揮調度中心系統(tǒng)協(xié)助林業(yè)部門有序開展防火防災工作，提前探測到隱藏的火災現(xiàn)象，最大限度的實現(xiàn)在火災初發(fā)時期開展滅火工作，進而使得滅火的成本降到最低、人員的傷亡減至最少、使得防火的成功概率提升到最大。紅外熱成像監(jiān)控及調度指揮中心系統(tǒng)可以在森林的防火工作中起到非常關鍵的作用，而且與人工監(jiān)測相比之下，其優(yōu)勢與重要性極為突顯。

1 紅外熱成像原理

紅外熱成像屬于一種新興技術，大于0.78μm的電磁波處在可見光光譜中的紅色線之外的部分，被叫做紅外線，也可以叫做紅外線輻射;其意思是波長處在0.78μm至1000μm之間的電磁波，電磁波波長在0.78μm至2.0μm之間的被叫做近紅外，而波長在2.0μm至1000μm之間的被叫做熱紅外[1]。實際上，在大自然中的所有物體均能輻射紅外光，所以使用檢測器測量目標物體和陰影中紅外線差異就能夠產(chǎn)生完全不一致的熱紅外圖形。然而，紅外熱成像具有一種極其優(yōu)良的性能，就是其可以把人們用肉眼無法觀察到的地表溫度的分布情況，轉化成能夠使人看見的代表目標地表溫度分布狀況的可視圖。在森林中運用紅外熱成像技術后，當一切物體的地表溫度分布情況大于-273℃的均會不斷發(fā)出熱紅外線進行警示[1]。

此外，在人們對紅外熱成像技術原理認識程度逐步深入的過程中，紅外熱像儀的運用領域也越來越多。紅外熱像儀能夠非常迅速地檢測出設備的接觸故障與器械組件的過熱問題，進而可以規(guī)避重大的短路故障及火災意外情況的出現(xiàn)。紅外熱成像產(chǎn)品可探析所有連接點的熱危害，就部分被屏蔽且無法直接觀察的零件，可按照外部零件的熱傳導來發(fā)現(xiàn)熱危害;紅外熱成像產(chǎn)品也可以輕松檢測環(huán)路過載或三相負載不平衡;在紅外熱成像的預防和維護中，可以防止?jié)撛诘臒犭[患，并且能夠防止熱電偶以及火災等事故的出現(xiàn)[2]。

2 前端紅外熱成像及調度指揮中心系統(tǒng)在森林消防中的應用

2.1 前端探測系統(tǒng)

根據(jù)森林防火探測目標輻射波長的特點以及外界大氣紅外窗口的波長，通常都選擇中波3至5μm，長波8至14μm的紅外熱像儀。選擇具有不同焦距與變焦比例的紅外鏡頭，以探析距離與目標尺寸的差異。而且，由于紅外熱像的原理是通過對檢測物體進行的紅外輻射，所以當通過紅外光檢測到著火點時，還可以運用可見光來定位起火的精確位置[3]。

2.2 前端熱成像及高清攝像機監(jiān)控子系統(tǒng)的應用

森林消防過程中溫度是其所需探測主要參考數(shù)值，然而紅外熱成像儀就能夠準確的探測監(jiān)控到森林周邊的地表溫度，紅外熱成像系統(tǒng)的工作原理是由紅外熱成像儀探測到物體所發(fā)射出來的紅外線，再經(jīng)過內部系統(tǒng)的技術轉化之后獲得該地區(qū)物體的溫度圈，如果由紅外熱成像儀檢測之后出現(xiàn)了高溫情況，前端熱成像系統(tǒng)將發(fā)送預警信息來提醒森林防火部門的工作人員[4]。該檢測系統(tǒng)不會由于時間和氣候惡劣性而受到制約或影響，它能夠持續(xù)高效地實時監(jiān)控目標。除此之外，由于在森林出現(xiàn)火災事故的時候，會有非常多的煙霧，原始的起火點很容易被煙霧所掩蓋，進而火勢也會迅速蔓延開來;那么，紅外熱像儀就可以迅速的穿過煙霧，準確的找到起火點，并立刻發(fā)送滅火預警信號。另外，就算森林的火勢已經(jīng)被熄滅，但通常情況下會出現(xiàn)一些地下火災，很容易引發(fā)余燼復燃的狀況發(fā)生。而且紅外熱成像系統(tǒng)還可以監(jiān)控并報告是否有地下火災情況，所以，紅外熱成像系統(tǒng)可以提前發(fā)送火災警示信息、及時傳遞火災訊息并進行災后的實施探測，其在森林防火、滅火的整個過程中都發(fā)揮非常關鍵的作用。按照現(xiàn)實的外界條件，可以在重點監(jiān)測地裝設高清攝像機，以24小時不間斷的監(jiān)視重點地區(qū)的實時情況。

2.3 UPS子系統(tǒng)與3G集群調度指揮子系統(tǒng)的應用

在前端紅外熱成像及調度指揮中心系統(tǒng)中所裝設的UPS備用電源子系統(tǒng)，其通過3個輸入端口和3個輸出端口為主要的工作模式，UPS備用電源子系統(tǒng)能夠在出現(xiàn)故障問題之后，立即為該系統(tǒng)供給一定的電源，而且備用電量的可使用時間可超過2小時[4]。

3G調度指揮系統(tǒng)是一種將語音與視頻作為主要組成部分系統(tǒng)，它基于無線通信網(wǎng)技術，并通過現(xiàn)場實際的動向與具體情況來進行調度指揮。3G調度指揮系統(tǒng)集成了雙向語音對話功能、極速視頻采集記錄功能、數(shù)據(jù)傳輸與信息存儲以及衛(wèi)星定位等功能，可以高效解決有關的問題及信息;所使用的是全國覆蓋的3G移動通信網(wǎng)絡信號，3G調度指揮系統(tǒng)不會由于外界條件優(yōu)劣與距離的遠近而受到一定的局限或制約，其規(guī)避了以往電磁所產(chǎn)生的不利影響[4]。調度指揮中心還能夠一直顯示目前每個終端設施的連接情況與工作狀況，每2秒更新一次，還可以完成儲存用戶通話記錄等事項。

3 結語

在國內社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的過程中，森林資源始終發(fā)揮著極為重要的作用。一方面，森林失火破壞了原始的森林資源;另一方面還破壞了生態(tài)系統(tǒng)和生態(tài)經(jīng)濟。所以森林防火任務是相關林業(yè)單位當前工作的重點所在。借助紅外熱成像及調度指揮中心系統(tǒng)的構建以及對其的有效運用，不僅可以及時響應試驗意外、對林地森林造成的損失，而且可以使得森林防火工作有提前預警準備的時間，還能夠及時傳輸火災詳情，進而及時開展災后監(jiān)控工作，該系統(tǒng)的構建對于森林防火工作的切實落實以及實時成效有極為關鍵的作用。

參考文獻

[1]袁琳，左超.紅外熱成像技術在大空間區(qū)域防火監(jiān)控中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019，（03）：80-81.

[2]閆楊.圖像傳輸系統(tǒng)在森林航空消防工作中的應用[J].林業(yè)科技情報，2018，50（4）：50-52.

[3]邸勇.背負式融合通信指揮調度系統(tǒng)在應急救援現(xiàn)場應用及實踐[J].衛(wèi)星應用，2019，（8）：58-62.

[4]李興海，張景亮，張偉.前端紅外熱成像及調度指揮中心系統(tǒng)在森林消防中的應用研究[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2019，32（05）：20-21.